СПОСОБ БЛОК-МОДУЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ В ПОДВОДНЫХ КОТЛОВАНАХ
METHOD OF BLOCK-MODULAR CONSTRUCTION OF HYDRAULIC STRUCTURES IN UNDERWATER PITS

Изобретение относится к технологии строительства гидротехнических сооружений и выполнения строительно-монтажных работ.
Известен способ строительства гидротехнических сооружений, в частности каскадов низконапорных ГЭС в подводных котлованах, так называемым «наплавным блок-модульным методом» (Журнал «Гидротехническое строительство» №12, 1998 г.), не требующий перекрытия рек и возведения ограждающих перемычек, как при традиционном способе строительства ГЭС в сухих котлованах. При этом блок-модули выполняются плавучими и устанавливаются в проектное положение на подводном основании путем их затопления с заливкой полостей бетоном. Однако названный способ имеет ряд недостатков и сложно решаемых вопросов, не позволяющих в полной мере реализовать достоинства блок-модульного строительства гидротехнических сооружений и существенно снизить трудоемкость, сроки строительства и окупаемости капитальных вложений:
- сложность конструкции плавучих блок-модулей с учетом требований, предъявляемых к плавучему средству;
- сложная и трудоемкая технология погружения в водном потоке и установки плавучих блок-модулей в фиксированное положение на подводном основании;
- возможность установки только одного яруса блок-модулей ограниченной высоты и необходимость строительства верхних ярусов непосредственно в створе гидросооружения с большим объемом бетонных и строительно-монтажных работ.
Названные недостатки отсутствуют в патентуемом способе блок-модульного строительства гидротехнических сооружений в подводных котлованах с применением плавучих подъемных средств большой грузоподъемности.
Целью изобретения является уменьшение трудоемкости, ускорение и удешевление строительства гидротехнических сооружений путем устранения недостатков известных способов.
Осуществление изобретения позволит не только устранить недостатки существующих способов, но и расширить эксплуатационно-технические возможности применения блок-модульного строительства в подводных котлованах для более высоких гидротехнических сооружений, с установкой блок-модулей в два и более ярусов, и использовать блок-модульный способ как для строительства гидроэлектростанций, в том числе каскадов ГЭС, так и при строительстве дамб, плотин, причалов и шлюзов, что невозможно при известном «наплавном блок-модульном методе».
Этот технический результат достигается тем, что гидротехническое сооружение быстро собирается с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности из крупных блок-модулей, насыщенных необходимым оборудованием и устройствами, выполненных с высокой степенью завершенности в заводских условиях на береговой базе, доставляемых к месту строительства на баржах-площадках. Предельные размеры блок-модулей определяются условиями их перегрузки и доставки во водным путям к месту монтажа и могут достигать размеров L×B×H до 80×17×14 м, массой до 2000 т.
Отличительной особенностью патентуемого способа строительства является то, что блок-модули не имеют плавучести, доставляются к месту строительства по воде на обычных баржах-площадках и устанавливаются в проектное положение в подводном котловане в два или более ярусов с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности, например по патенту на изобретение RU 2320529 С1, с несколькими грузоподъемными устройствами на одном судовом корпусе, способного работать в ограниченных судоходных условиях. Блок-модули нижнего яруса по нижней грани имеют открытую арматуру, которую заливают бетоном для надежного закрепления их на подводном основании после установки в штатное положение и удаления воды из внутреннего пространства блок-модуля, герметизируемого эластичными прокладками по контуру блок-модуля и нижними железобетонными плитами с закрываемыми горловинами (люками), через которые удаляется вода и закачивается бетон. Установленные в проектное положение блок-модули надежно скрепляются друг с другом и герметизируются по сопрягаемым частям с помощью быстро соединяемых фланцевых и других устройств и разъемов коммуникаций специальной конструкции.
Строительство гидротехнических сооружений (ГЭС, плотин, дамб, шлюзов и других гидросооружений) патентуемым способом иллюстрируется чертежами, показанными на фиг.1-13. На фиг.1 показана схема типового блок-модуля для строительства дамб и плотин; на фиг.2 показана схема дамбы, выполненной из блок-модулей - поперечный разрез; на фиг.3-поперечный разрез причала, выполненного из блок-модулей; на фиг.4 показана схема шлюза, выполняемого из блок-модулей; на фиг.5 и 6 показана технология установки блок-модулей шлюза: на фиг.5 - установка блок-модуля левой стенки, на фиг.6 - установка нижнего блок-модуля правой стенки; на фиг.7-10 показана технология установки блок-модулей ГЭС: на фиг.7 - застропка блок-модуля на барже, установленной над котлованом, на фиг.8 - подъем блок-модуля и вывод баржи, на фиг.9 - установка блок-модуля нижнего яруса в проектное положение на подводное основание, на фиг.10 - установка блок-модуля второго яруса во втором ряду; на фиг.11, 12 и 13 показаны схемы погрузки блок-модулей ГЭС на баржу-площадку на месте их изготовления: на фиг.11 - застропка блок-модуля на косяковой тележке - вид спереди, на фиг.12 - вид сверху, на фиг.13 - установка блок-модуля на баржу-площадку.
Типовой блок-модуль для дамб и плотин (фиг.1) может состоять из вертикальной железобетонной стенки 1, футерованной гидроизоляцией 2, нижней плиты 3, верхней плиты 4 и подпорных косынок 5 и 6. Нижняя плита 3, устанавливаемая на подготовленное подводное основание 7, имеет выступы с упругими гидроизолирующими прокладками 8, расположенные по контуру, и выступающую арматуру 9, а также горловины 10, через которые может закачиваться бетонный раствор под плиту 3 для надежного сцепления и герметизации. При высоте дамбы (плотины) больше высоты блок-модуля могут устанавливаться унифицированные блок-модули в два или три яруса (фиг.2) с дополнительными подпорными косынками 11 и 12 и дополнительной плитой 13. Дамба, выполненная из нескольких ярусов блок-модулей, может иметь анкерные тяги 14, соединенные с анкерами 15, и грунтовую отсыпку 16. При работе с верхего бьефа, по мере повышения горизота воды, можно устанавливать, при необходимости, дополнительно несколько ярусов блок-модулей, создавая дамбу (плотину) требуемой высоты. Из аналогичных блок-модулей можно также строить причалы как в руслах рек, так и на водохранилищах, совмещая их, при необходимости, с ограждающими дамбами (фиг.3), а также боковые стенки шлюзовых камер с установкой блок-модулей в один или два яруса (фиг.4, 5 и 6). Блок-модули ГЭС выполняются в виде железобетонных коробок 17(фиг.7), насыщенных технологическим оборудованием с высокой степенью готовности, и имеют максимально простую и быструю стыковку сопрягаемых частей и коммуникаций. Нижняя грань блок-модулей первого яруса (фиг.9) может быть выполнена аналогично блок-модулям для дамб, имеет выступы с эластичными гидроизолирующими прокладками 8 и открытую арматуру 9 для последующей заливки бетоном через горловины 10 для надежного скрепления с зубчатым скальным основанием подводного котлована.
Блок-модульное строительство гидротехнических сооружений в подводном котловане с использованием плавучих подъемных средств (патентуемым способом) осуществляется следующим образом.
Изготовленные в заводских условиях на береговой региональной базе блок-модули гидросооружения (дамб, плотин, ГЭС, шлюзов) доставляются к месту строительства гидротехнического сооружения на баржах-площадках 18 (фиг.7). Здесь баржа-площадка 18 с блок-модулем 17 устанавливается над заранее подготовленным подводным котлованом. Затем с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности 19, например, по патенту RU 2320529 С1, осуществляется застропка и подъем блок-модуля 17 над баржой-площадкой 18, после чего баржа-площадка выводится из-под блок-модуля.(фиг.8). После этого блок-модуль опускается и устанавливается в проектное положение на штатное место на подготовленном подводном основании 7 (фиг.9). При этом осуществляется удаление воды из внутреннего пространства блок-модуля между дном и нижней плитой блок-модуля и заливка его бетонным раствором для надежного закрепления блок-модуля на зубчатой поверхности скального подводного основания. После установки первого блок-модуля нижнего яруса устанавливаются блок-модули второго яруса. Для этого баржа-площадка ставится рядом с установленным первым блок-модулем. После подъема блок-модуля и вывода баржи плавучее подъемное средство вместе с поднятым блок-модулем перемещается поперек створа к блок-модулю первого яруса, на который затем ставится блок-модуль второго яруса. Аналогичным образом устанавливаются блок-модули нижнего и верхнего ярусов во втором ряду (фиг.10). Таким же образом монтируются блок-модули шлюзов (фиг.5 и 6), дамб (плотин) и причалов. При высоте дамб и плотин ГЭС больше высоты блок-модулей, устанавливаемых в два яруса, дальнейшее увеличение количества ярусов до требуемой высоты может выполняться плавучим подъемным средством при работе с верхнего бьефа, по мере повышения горизонта воды в водохранилище.
Погрузка блок-модулей на баржи-площадки (фиг.11, 12 и 13) осуществляется на региональной базе их изготовления также с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности 19 с использованием косяковых тележек 20, применяемых в судостроении, для возможности работы на разных навигационных горизонтах воды.