Подземные гидроэлектростанции. Условия строительства гидроэнергетических узлов

В ряде случаев подземное расположение машинного здания, получающее в последнее время более широкое распространение, дает снижение стоимости объекта в целом и улучшает техническую характеристику гидроэлектростанции. В СССР построены три подземные ГЭС, строятся четыре ГЭС и несколько ГЭС запроектировано, в том числе крупная высоконапорная Дарьяльская ГЭС.

Преимущества подземного расположения машинного здания можно видеть на примере одной из северных ГЭС. Первоначальный проект предусматривал схему сооружений с открытым деривационным каналом и машинным зданием. Большая длина канала (свыше 12 км), расположение его на пересеченном косогоре и возможные затруднения с зимним режимом работы станции делали сооружение дорогим и не вполне надежным в эксплуатации.

Подземное расположение здания ГЭС позволило сократить длину деривации до 7,5 км, а устройство ее преимущественно туннельной исключило затруднения с зимней эксплуатацией. Гидроэлектростанция имеет исключительно высокие технико-экономические показатели.

Подземное расположение машинного здания Севанской ГЭС при глубоком водозаборе из озера практически было единственно возможным в данном случае решением.

Машинное здание Арзнинской ГЭС было затруднительно разместить в узком горном ущелье, удачная компоновка подземного здания позволила сократить длину турбинных водоводов, уменьшить расход металла и улучшить условия регулирования турбин.

Строительство подземных ГЭС потребовало решения ряда научных и практических проблем проектными и научно-исследовательскими организациями. В частности, можно указать на разработку теории неустановившегося движения в отводящем туннеле, которая послужила в дальнейшем основой для решения подобных задач для других безнапорных потоков.

Стесненность производства работ в подземных условиях, необходимость вертикального и горизонтального транспорта бетона, естественно, делают целесообразным применение сборного железобетона в подземных машинных залах и вспомогательных сооружениях. На одной из указанных выше гидроэлектростанций в 1948—1950 гг. все внутренние конструкции шинных шахт глубиной около 100 м, а также влагозащитный свод й стены машинного зала выполнены из сборного железобетона.

Рис. 15. Продольный разрез здания подземной ГЭС

Рис. 16. Разрез по машинному зданию подземной ГЭС

В настоящее время проектирование подземных гидроэлектростанций развивается в направлении дальнейшего совершенствования конструкций, снижения их стоимости и повышения надежности эксплуатации, более рационального использования несущей способности пород в подземных сооружениях и т. д.

Так, для одной из запроектированных гидроэлектростанций предложено оригинальное расположение монтажной площадки между агрегатами при двухагрегатном машинном зале (рис. 15 и 16). Это дало возможность значительно сократить размеры машинного здания.

Условия строительства гидроэнергетических узлов. Строительство гидроэнергетических узлов по масштабам массовых (земляных, бетонных и железобетонных) работ и условиям возведения сооружений отличается от строительства промышленных сооружений. Организация и производство строительных работ имеют свои особенности, к главнейшим из которых можно отнести следующие:

1. Отдаленность, как правило, стройплощадок гидроэнергоузлов от крупных населенных пунктов и железнодорожных узлов, что вызывает необходимость создания подъездных путей, организации мощного энергохозяйства и крупных вспомогательных предприятий (ремонтно-механические, деревообрабатывающие заводы, заводы стеновых материалов, камнедробильные заводы, сортировочные устройства и т.д.), которые по окончании строительства обычно остаются как постоянно-действующие предприятия экономического района.

2. Круглогодичность ведения всех видов строительных работ независимо от климатических условий района в целях сокращения общего срока строительства. Следствием этого являются: а) строительство в районе гидроузла крупных благоустроенных поселков и городов, например, Новая Каховка на Каховской ГЭС, г. Волжский на Сталинградской ГЭС, поселки Куйбышевской ГЭС и т. д., имеющие сотни тысяч квадратных метров жилплощади, каждый со всеми соцкультбытовыми зданиями, б) изыскание экономических и надежных методов производства зимних работ.

3. Большая народно-хозяйственная значимость гидроэнергетических сооружений и необходимость особой надежности их возведения. Разрушение или даже повреждение гидротехнических сооружений, особенно подпорных, может сопровождаться гибелью большого количества людей и ущербом для лежащих ниже территорий, а также значительным материальным ущербом для всего народного хозяйства.

Надежность и прочность сооружений обеспечиваются особо тщательным изучением природных условий створа и жестким контролем качества строительно-монтажных работ, а также осуществлением целого ряда специальных работ: гидроизоляция, дренаж, консолидация грунтов, торкретирование и пр., и применением специальных материалов.

4. Зависимость организации строительно-монтажных работ от режима водного потока, влияющая на а) порядок и сроки возведения гидротехнических сооружений, очереди строительства сооружений, возведение их за перемычками, ограждающими котлован от водного- потока, б) организацию специальных работ, таких, как водоотлив или понижение уровня грунтовых вод, пропуск половодий, льда, перекрытие русла рек и пр., в) на судоходных реках — на возможность беспрепятственного пропуска судов в период навигаций.

Выполнение в директивные сроки больших объемов массовых работ при их сосредоточенности на ограниченном пространстве и с ограниченным фронтом работ. Для этой цели требуется применение специальных высокопроизводительных машин, механизмов, транспортных средств и совершенные методы их использования, а также совмещение строительных и монтажных работ в пусковой период.