КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ ГЭС (ГАЭС) НА МЯГКОМ ОСНОВАНИИ И СПОСОБ ЕГО СООРУЖЕНИЯ
DESIGN OF HPP (PSPP) BUILDING ON SOFT BASE AND METHOD OF ITS ERECTION

Изобретение относится к гидроэнергетическому строительству.
Известны конструкция и способ сооружения зданий ГЭС (ГАЭС) на мягком основании в глубоких котлованах (см. Серебряков Н.И. и др. Гидроаккумулирующие электростанции. Строительство и эксплуатация Загорской ГАЭС, М., НЦЭНАС, 2000, стр.111-117).
Недостатком таких конструкции и способа является необходимость выполнения глубокого котлована, что приводит к большим объемам выемки, снижению устойчивости склонов, а также необходимости устройства сложной системы водопонижения с большими затратами электроэнергии на откачку воды.
Известна конструкция здания ГЭС (ГАЭС) на мягком основании и способ ее сооружения с устройством нижней части здания в виде колодцев кругового очертания вдоль продольной оси здания, соединенных с верхней частью здания, сооружаемая путем выполнения с поверхности котлована отдельных колодцев методом "стена в грунте", выемки грунта из полости колодцев и бетонирования конструктивных элементов в их полости (см. Хомяк Р.В. Современное состояние строительства Днестровской ГАЭС. // Гидротехническое строительство. 2002. №5).
Недостатком таких конструкции и способа являются усложнение условий работы и напряженно-деформированного состояния здания, состоящего из нижней части в виде отдельных колодцев и верхней части здания, а также ухудшение условий фильтрации в основании здания из-за расположения колодцев на определенном расстоянии друг от друга, что требует создания на участках между колодцами дополнительной противофильтрационной завесы.
В основу изобретения поставлена задача улучшения напряженно-деформированного состояния здания и уменьшения фильтрации в основании здания путем создания сплошной противофильтрационной завесы.
Поставленная задача решается тем, что в конструкции здания ГЭС (ГАЭС) согласно изобретению второй и следующие колодцы кругового очертания выполнены с неполным (незамкнутым) контуром с соединением их торцов с предыдущим колодцем выше и ниже продольной оси здания на расстоянии от продольной оси.
Кроме того, каждый колодец на участке между торцами примыкающего к нему колодца выполнен прямолинейного очертания перпендикулярно продольной оси здания.
Кроме того, способ сооружения здания ГЭС (ГАЭС) согласно изобретению включает выполнение стены первого колодца, затем второго и следующих колодцев, соединяя их со стенами первого (предыдущего) колодца, вынимают грунт и производят бетонирование конструкций в полости первого колодца, после чего вынимают грунт и производят бетонирование конструкции в полости второго (предыдущего) колодца и далее процесс повторяют.
Кроме того, выполняют стены первого и следующих колодцев с соединением со стенами предыдущего колодца, затем вынимают грунт из полости первого и следующих колодцев, причем в каждом следующем колодце на меньшую глубину, чем в предыдущем, после чего производят бетонирование конструкций в полости первого колодца, затем дополнительно вынимают грунт из полости второго и следующих колодцев, причем в каждом следующем колодце на меньшую глубину, чем в предыдущем, после чего производят бетонирование конструкций в полости второго колодца и далее процесс повторяют.
Между совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.
Выполнение каждого следующего колодца с неполным контуром с соединением торцов колодца с предыдущим колодцем выше и ниже продольной оси здания на расстоянии от нее исключает разрывы между колодцами и обеспечивает совместную работу колодцев между собой в период возведения и совместную работу между собой и с верхней частью здания в период эксплуатации, благодаря чему достигается улучшение напряженно-деформированного состояния здания и улучшение противофильтрационных условий в основании здания с созданием в его основании сплошной противофильтрационной завесы.
При выполнении в каждом колодце между торцами примыкающего к нему следующего колодца прямолинейного участка перпендикулярно продольной оси здания, который после бетонирования внутренней полости колодцев превращается в несущий бычок, также улучшается напряженно-деформированное состояние здания, исключая устройство между торцами следующего колодца участка кругового очертания предыдущего колодца с его последующей разборкой при бетонировании конструкций в полости следующего колодца.
Для обеспечения благоприятных условий выполнения заявляемого технического решения вначале устраивают стены первого колодца, затем второго (следующего) колодца, соединенного со стенами первого (предыдущего) колодца, вынимают грунт и производят бетонирование конструкций в полости первого колодца, после чего вынимают грунт и производят бетонирование конструкций в полости второго (предыдущего) колодца. При этом благодаря соединению стен первого (предыдущего) колодца со стенами второго (следующего) колодца после бетонирования конструкций в полости первого (предыдущего) колодца при выемке грунта из полости второго (следующего) колодца при действии внешнего бокового давления грунта на его стены обеспечивается их благоприятное напряженно-деформированное состояние с передачей усилий на бетонные конструкции первого (предыдущего) колодца.
Для обеспечения благоприятных условий создания заявленного технического решения с выполнением в каждом колодце между торцами примыкающего к нему следующего колодца прямолинейного участка выполняют стены первого (предыдущего) и следующих колодцев с соединением со стенами предыдущего колодца, затем вынимают грунт из полости первого и следующих колодцев, причем в каждом следующем колодце на меньшую глубину, чем в предыдущем, после чего производят бетонирование в полости первого колодца, затем дополнительно по такой же схеме вынимают грунт из полости второго и следующих колодцев, причем в каждом следующем колодце на меньшую глубину, чем в предыдущем, после чего производят бетонирование в полости второго (предыдущего) колодца. При этом благодаря соединению стен колодцев и такой схеме выемки грунта из полостей колодцев при выемке грунта из полости первого (предыдущего) колодца обеспечивается минимальное внешнее боковое давление грунта со стороны второго (следующего) колодца на прямолинейный участок стены колодца.
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение, отсутствуют в других аналогичных технических решениях при изучении данной и смежной отраслей техники, что соответственно обеспечивает, по мнению авторов, соответствие критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:
На фиг.1 показан план колодцев кругового очертания с выполнением второго и следующих колодцев с неполным контуром с соединением торцов колодца с предыдущим колодцем выше и ниже продольной оси здания
На фиг.2 - план с устройством в каждом колодце между торцами следующего колодца прямолинейного участка перпендикулярно продольной оси здания;
На фиг.3 - продольный разрез по А-А в период возведения;
На фиг.4 - продольный разрез по Б-Б в период возведения;
На фиг.5 - продольный разрез верхней части здания после возведения.
Конструкция здания ГЭС (ГАЭС) на мягком основании включает нижнюю часть здания в виде колодцев кругового очертания, причем первый колодец 1 выполнен с полным контуром, а второй и каждый следующий колодец 2 выполнены с неполным контуром с соединением торцов 3 колодцев 2 с предыдущим колодцем выше и ниже продольной оси здания 4 на расстоянии от продольной оси 4.
Также колодцы 1 и 2 выполнены с прямолинейным участком 5 между торцами примыкающего к ним колодца, причем прямолинейный участок 5 перпендикулярен продольной оси 4.
Колодцы 1 и 2 сооружаются с поверхности котлована 6 методом "стена в грунте", например, в виде пересекающихся бетонных свай с образованием в грунте сплошных стен колодца. Стены второго и следующих колодцев 2 соединяют со стенами первого (предыдущего) колодца. Затем вынимают грунт из полости первого колодца 1 и производят бетонирование конструкций 7 в его полости, после чего процесс повторяют.
Также при сооружении конструкции колодцев с прямолинейным участком 5 вынимают грунт из полости первого и последующего колодцев, причем в каждом следующем колодце 2 на меньшую глубину 8, чем в предыдущем.
После выполнения нижней части 9 здания в виде соединенных между собой колодцев 1 и 2 с бетонированием в их полости конструкций 7 производят бетонирование верхней части 10 здания с образованием единой конструкции здания и с обеспечением в конструкции здания совместной работы колодцев, образующих нижнюю часть 9 здания, между собой и с верхней частью 10 здания и с образованием стенами колодцев сплошной противофильтрационной завесы 11 в основании здания.
При действии эксплуатационных нагрузок на такое здание обеспечивается совместная работа всех частей здания с восприятием усилий полным сечением, включающим верхнюю 10 и нижнюю 9 части здания, благодаря чему улучшается его напряженно-деформированное состояние и соответственно уменьшается армирование, а благодаря образованию стенами колодцев 1 и 2 сплошной противофильтрационной завесы 11 в основании здания улучшаются противофильтрационнные условия в основании.