Текст
Т.П. ДОПЕНКО
В.Ф. КАНАРСКИЙ
С.И. ПОТА!' НИК
НИЗКОНАПОРНЫЕ
ГИДРОУЗЛЫ
С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ
АГРЕГАТАМИ
БИБЛИОТЕКА
ГИДРОТЕХНИКА
И ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
Выпуск 60
Т. И. ДОЦЕНКО,
В. Ф. КАНАРСКИЙ,
С. И. ПОТАШНИК
НИЗКОНАПОРНЫЕ
ГИДРОУЗЛЫ
С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ
АГРЕГАТАМИ
МОСКВА «Э Н Е Р Г И Я» 1978
ББК 38.77
Д 71
УДК 627.8:621.224—111.2
Доценко Т. П. и др.
Д 71 Низконапорные гидроузлы с горизонтальными
агрегатами/Доценко Т. П., Канарский В. Ф., По-
ташник С. И.—М.: Энергия, 1978.— 136 с., ил.—
(Б-ка гидротехника и гидроэнергетика; Вып.. 60).
45 к.
Книга посвящена обобщению опыта проектирования, строитель-
ства и эксплуатации низконапорных гидроузлов с горизонтальными
агрегатами «а примере Днепровских гидроэлектростанций. Особое вни-
мание уделяется методике обоснования применения сборного железо-
бетона в конструкциях гидроэлектростанций. Описывается гидромеха-
ническое, электрическое оборудование ГЭС, рассматриваются перспек-
тивы внедрения горизонтальных агрегатов.
Книга рассчитана на инженеров и техников — гидротехников и
гидроэнергетиков, а также может быть полезна студентам вузов соот-
ветствующих специальностей.
30211-275 ББК 38.77
Д 051(01)-78 245-77 6С7
ТАРАС ПАВЛОВИЧ ДОЦЕНКО
ВАСИЛИЙ ФЕДОРОВИЧ КАНАРСКИЙ
СЕМЕН ИЗРАИЛЕВИЧ ПОТАШНИК
Низконапорные гидроузлы
с горизонтальными агрегатами
Редактор издательства О. А. Прудовская
Художественный редактор Д. И. Чернышев
Технический редактор М. П. Осипова
Корректор Н. А. Войтенко
ИБ № 133
Сдано в набор 26.01.78 Подписано к печати 23.03.78 Т-06561 Формат 84X108’/ai
Бумага типографская № I Гарц, шрифта литературная Печать высокая Усл.
печ. л. 7,14 Уч.-изд. л. 7,66 Тираж 1100 экз. Зак. 525 Цена 45 к.
Издательство «Энергия», 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома при Государствен-
ном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полигра-
фии и книжной торговли. 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
@ Издательство «Энергия», 1978 г,
ПРЕДИСЛОВИЕ
В 1927 г. в соответствии с планом ГОЭЛРО было на-
чато строительство первой гидроэлектростанции на
р. Днепр—Днепрогэс имени В. И. Ленина. В 1977 г.
сдается в эксплуатацию последняя ступень каскада на
Днепре — Каневская ГЭС. За 50 лет создан каскад
гидроэлектростанций на одной из крупнейших рек Евро-
пы (рис. 1), практически полностью использующий гид-
роэнергетические ресурсы реки. Общая мощность гидро-
электростанций каскада достигла 3,8 млн. кВт, а еже-
годная выработка электроэнергии—10 млрд. кВт-ч.
Водохранилища гидроэлектростанций зарегулировали
сток р. Днепр и позволили использовать его для водо-
снабжения крупных промышленных районов Придне-
провья, Криворожья и Донбасса, а также для орошения
до 2600 тыс. га земель на юге Украины. Существенно
улучшились условия судоходства на р. Днепр от устья
до р. Припять, и создались условия для интенсивного
развития рыбного хозяйства.
Строительство Днепрогэс имени В. И. Ленина было
школой отечественной гидроэнергетики. Дальнейшее
освоение гидроэнергоресурсов Днепра широко разверну-
лось в послевоенные годы. После восстановления разру-
шенного фашистами Днепровского гидроузла, выполнен-
ного в рекордно короткие сроки, приступили к строи-
тельству Каховской ГЭС.
С 1954 г. на Днепре строились Кременчугская и
Днепродзержинская ГЭС, Киевская ГЭС и ГАЭС, Ка-
невская ГЭС, II очередь Днепрогэс имени В. И. Ле-
нина.
Накопление опыта проектирования и строительства
гидроэлектростанций, развитие базы строительной ин-
дустрии, рост уровня механизации строительных работ,
развитие мощностей по изготовлению гидротурбин и
гидрогенераторов позволили последовательно, от стан-
ции к станции, совершенствовать оборудование и конст-
3
ГАЭС
Днепрогэс
имени
В. И. Ленина
НЛУ 51, 9
Каневская ГЭС
НПО 91.5
Кременчугская ГЭС
НПУ 81,0
Киеве кап ГЭС
НПУ 103,0
Рис. 1. Схематический план каскада ГЭС на р. Днепр.
Условные
обозначения:
Днепродзержинск
Гидроэнергетические сооружения
Защитные сооружения
Насосные станции защитных
сооружений
Каховская ГЭС
НПО 16,0
Днепродзержинская
ГЭС
НПУ 6 9,0
4
рукции сооружений, внедрить новые, прогрессивные про-
ектные решения. Так, на Каховском гидроузле по проек-
там Укргидропроекта было впервые осуществлено сме-
лое решение по строительству земляной плотины на
илах, на водохранилище возведены многочисленные
защитные сооружения с применением дренажных
устройств оригинальной конструкции. На Кременчугской
ГЭС впервые в отечественной практике здание ГЭС воз-
ведено без 'машинного зала, а головы шлюза —без
зданий для механизмов. При строительстве Кременчуг-
ской и Днепродзержинской ГЭС начали широко приме-
нять сборные железобетонные конструкции в здании
ГЭС, плотины и шлюза. Большие объемы земляных ра-
бот по сооружению глухих плотин выполнены с по-
мощью гидромеханизации. Начато широкое внедрение
земляных намывных плотин распластанного профиля
с использованием карьеров для намыва в качестве глу-
боких дрен.
От ступени к ступени каскада совершенствовались
технические решения в проектах гидроузлов и тех-
нология их строительства. Наиболее полно достижения
технического прогресса в проектировании и строительст-
ве низконапорных гидроэлектростанций нашли отраже-
ние при строительстве последних ступеней каскада —
Киевской и Каневской ГЭС. На этих электростанциях
впервые в отечественной практике применены капсуль-
ные горизонтальные гидроагрегаты, установленные в зда-
ниях ГЭС водосливного типа, что позволило отказаться
от строительства водосливных плотин, более полно ис-
пользовать энергию потока, упростить конструкцию зда-
ний ГЭС, широко применить индустриальные конструк-
ции из сборного железобетона и за счет этого сократить
продолжительность строительства.
В составе Киевского гидроузла возведена первая
в стране гидроаккумулирующая электростанция. Также
впервые в отечественной практике на Днепровском кас-
каде выполнена реконструкция крупного гидроузла
в сложных гидрогеологических и строительно-хозяйст-
венных условиях, построена II очередь Днепрогэс имени
В. И. Ленина.
В настоящей работе освещаются компоновочные и
конструктивные особенности сооружений этих гидроуз-
лов, особенности организации строительства и способов
производства работ, связанных с применением горизон-
5
тальных гидроагрегатов й широким внедрением сборных
железобетонных конструкций, дается оценка экономичес-
кой эффективности принятых решений и обобщается
опыт эксплуатации ГЭС с новым типом гидроагрегатов.
В предлагаемой читателю работе авторами делается
попытка осветить опыт проектирования строительства и
эксплуатации гидроузлов нового типа. Основное внима-
ние в книге уделено особенностям технических решений,
непосредственно связанных с вопросами компоновки зда-
ний ГЭС с горизонтальными гидроагрегатами, индуст-
риальным методам строительства, основанным на широ-
ком применении сборных железобетонных конструкций
в основных сооружениях гидроузлов, опыту эксплуата-
ции новых типов гидросилового оборудования.
Опытом проектирования и строительства гидроузлов
Днепровского каскада делились многие гидроэнерго-
строители на страницах книг и журналов. Авторы на-
деются, что предлагаемая работа также представит
определенный интерес для проектировщиков, строителей
и эксплуатационников гидроэлектростанций, а обобщен-
ный в ней опыт будет использован в практике гидро-
энергетического строительства.
Авторы выражают признательность инженерам
Е. Д. Калиманову и А. К. Вахрамееву за замечания и
ценные предложения, сделанные при просмотре рукопи-
си, которые учтены при подготовке рукописи к изданию.
Все замечания и пожелания просьба направлять по
адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10,
изд-во «Энергия».
Авторы
Глава первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КИЕВСКОМ И КАНЕВСКОМ
ГИДРОУЗЛАХ
1. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
ГИДРОАГРЕГАТОВ НА КИЕВСКОЙ И КАНЕВСКОЙ ГЭС
Расположение гидроагрегата горизонтально в пря-
моосном проточном тракте позволяет существенно
уменьшить потери энергии воды и увеличить коэффици-
ент полезного действия горизонтальных капсульных
турбин на 4,5—5% по сравнению с вертикальными сизо-
гнутой отсасывающей трубой. Пропускная способность
горизонтальных турбин, характеризуемая приведенными
расходами Q'i, может достигать 2700—3000 л/с, что при-
мерно в 1,5 раза больше по сравнению с пропускной
способностью вертикальных турбин, составляющей
1700—2000 л/с. В связи с этим на горизонтальных кап-
сульных турбинах можно получить увеличенную на 25—
35%' мощность при тех же диаметрах рабочего колеса,
как и для вертикальных, или, наоборот, при той же
мощности соответственно уменьшить диаметр рабочего
колеса и массу гидроагрегата.
Применение горизонтальных капсульных гидроагре-
гатов позволяет также значительно сократить объем
строительных работ. Благодаря уменьшению гидравли-
ческих потерь в прямоосной отсасывающей трубе и луч-
шим эжектирующим свойствам коэффициенты кавитации
горизонтальных гидроагрегатов ниже, чем вертикальных,
и, следовательно, заглубление подошвы здания ГЭС под
расчетные уровни нижнего бьефа может быть меньшим.
Отсутствие спиральной камеры для создания оптималь-
ных условий подвода воды к турбине и «закрутки» по-
тока позволяет сократить до 1,8 ширину строитель-
ного блока, в котором размещается горизонтальный
гидроагрегат, против ширины 3£>i, обычной для верти-
кального (Dj—диаметр рабочего колеса турбины).
7
Горизонтальные капсульные гидроагрегаты экономно
компонуются в строительном блоке здания ГЭС, зани-
мая малую часть блока по высоте. Это позволяет ис-
пользовать надагрегатное пространство для водосливов.
Рис. 2. Разрез здания Киевской ГЭС с горизонтальным (а) и верти-
кальным (б) гидроагрегатами.
Особенно ощутимые преимущества применения гори-
зонтальных капсульных гидроагрегатов выявляются на
гидроэлектростанциях с низкими напорами, например
на Киевской и Каневской! гидроэлектростанциях. Реше-
ние о применении горизонтальных гидроагрегатов на
этих ГЭС было принято после тщательных и детальных
сравнений ГЭС с горизонтальными и вертикальными ги-
дроагрегатами по обоим гидроузлам на основе разработ-
ки соответствующих вариантов (рис. 2, 3). Исходным по-
ложением для сравнения вариантов явилось образование
водопропускного фронта бетонных сооружеий в гидро-
узлах для пропуска расчетных паводковых расходов при
выбранных НПУ и ФПУ по условиям затопления и
8
Рис. 3. План компоновки сооружений гидроузла Киевской ГЭС с го-
ризонтальным (а) и вертикальным (б) гидроагрегатами.
1 — здание ГЭС; 2— водосливная плотина (в варианте б); 3 —земляная пло-
тина; 4 — судоходный шлюз.
9
Таблица /
Показатели
Киевская ГЭС Каневская ГЭС
Вариант с вертикаль- ным гидро- агрегатом Вариант с горизон- тальным гидроагре- гатом Вариант с вертикаль- ным гидро- агрегатом Вариант с го- ризонтальным гидроагрега- там
Основные конструктивные и энергетические
показатели
Напор, м •1,5 П,5 10,5 10,5
Удельный расход, м2/с .... 55 60 58 62
Мощность, тыс. кВт: ГЭС 328 350 394 420
гидроагрегата 27,3 16,3 33,8 18,5
Количество гидроагрегатов, шт. 12 20 12 24
Тип турбины Ш1661-ВБ ПЛ984-Г-600 ПЛ15-ВБ ПЛ984-Г-600
Диаметр рабочего колеса тур- бины, м 9,3 6,0 9,3 6,0
Расстояние между турбинами в осях, м 25,8 13,8 26,5 13,8
Общая длина здания ГЭС, м 308 285 318 342
Расчетный сбросной расход, м3/с 14 400 14 400 21 500 21 500
В том числе: турбины 3600 4900 4070 6580
через поверхностные водо- сливы и плотину .... 9230 9500 12 810 14 920
через донные водосбросы 1570 4620 —
Длина водосливной плотины, м 169 220 —
Строительные работы
Объем железобетона, тыс. м3 494 328 725 501
Отсыпка камня и укладка щеб- ня, тыс. М3 380 320 850 750
Выемка грунта, тыс. м8 . . . . 6000 3900 11 700 8600
Водоотлив и водопонижение, тыс. руб 4300 3300 7400 5300
Основное оборудование
Гидросиловое оборудование, тыс. т 21,4 19,4 20,0 23,3
Крановое оборудование, тыс. т 1,4 1,6 1.6 2,2
Г идромехайИческое оборудо- вание (затворы, решетки и т. п.), тыс. т 7,6 9,3 10,0 12,3
Электротехническое оборудова- ние, тыс. руб 1250 1770 1390 1650
10
установления необходимых глубин на участках сопряже-
ния бьефов. Проекты станционного узла со зданием ГЭС
с вертикальными гидроагрегатами были разработаны на
реальное оборудование Днепродзержинской ГЭС, имею-
щей примерно те же рабочие напоры. В сравниваемых
вариантах для пропуска паводковых расходов было
предусмотрено устройство в здании ГЭС донных водо-
сбросов, а также строительство водосливной плотины.
Основные конструктивные и энергетические показа-
тели, объемы строительных работ и основного оборудо-
вания станционного узла сравниваемых вариантов при-
ведены в табл. 1.
Разница в сметной стоимости в пользу варианта
с горизонтальными гидроагрегатами для Киевской и
Каневской ГЭС составила соответственно 7,8 и 8,7 млн.
руб., или 17,2 и 11,3% стоимости станционного узла.
2. КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛОВ И ХАРАКТЕРИСТИКА
ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ
В состав сооружений гидроузлов входят здания ГЭС
совмещенного типа с поверхностными водосливами, су-
доходные сооружения, земляные плотины и дамбы. Ком-
поновка гидроузлов (рис. 4) однотипная, пойменная,
с расположением бетонных сооружений на правобереж-
ной пойме.
Отличительным в компоновке сооружений гидроузла
Киевской ГЭС (рис. 4, а) является наличие ГАЭС на
правом берегу водохранилища и закрепление бетоном
набережной коренного крутого, оползневого правого бе-
рега на этом участке. Протяженность бетонного крепле-
ния берега 4,5 км. В пределах набережной проложена
автодорога, связывающая ГАЭС с гидроузлом ГЭС. По
основным сооружениям гидроузла проложена автомо-
бильная дорога и предусмотрен одноколейный железно-
дорожный путь, которые проходят по мостовым перехо-
дам на нижней голове шлюза и на бычках нижнего бье-
фа здания ГЭС.
Взаимное расположение станционного узла и судо-
ходного шлюза на Каневской ГЭС (рис. 4, б) анало-
гично принятому на гидроузле Киевской ГЭС. Однако
со стороны правого берега ось земляной плотины откло-
нена в сторону верхнего бьефа и примыкает к правому
берегу на расстоянии 1 км вверх от створа на пологом
11
его участке, защищая от затопления значительную часть
правобережной поймы.
Основные показатели ГЭС по окончательным проек-
там приведены в табл. 2.
К зданию ГЭС подвод воды с минимальными гидрав-
лическими потерями обеспечивается плавным сопряже-
нием верховых открылков устоев со зданием ГЭС и
откосами земляной плотины (рис. 5). Дно подводящего
капала и откосы земляной плотины у здания ГЭС за-
креплены. Конструкции и основные размеры креплений
в «верхнем бьефе ГЭС приведены на рис. 6.
Гидравлическими исследованиями установлено, что
при сбросе паводков одновременно через турбины и во-
досливные отверстия в нижнем бьефе обеспечивается
устойчивый поверхностный режим потока. Удельные рас-
ходы при работе всех турбин и водосливных отверстий
достигают среднего значения 45 м3/с на 1 м ширины на
Киевской и 70 м3/с на I м ширины на Каневской ГЭС.
Рис. 4. Компоновка сооружений гидроузлов Киевской (а) и Каневской
1 — здание ГЭС; 2 — судоходный шлюз; 3 — земляная плотина; 4 — крепление
собные предприятия; 9 — поселок; 10— ГАЭС; 11 — водоем ГАЭС; 12 — ДЭП; 19 —
В случае сброса поводковых расходов через часть водо-
сливного фронта удельные расходы могут увеличиться
до 80—90 м3/с на 1 м ширины, что учтено при проекти-
ровании креплений в нижнем бьефе. Крепление дна во-
добоя на длине 80—90 м выполнено из массивных же-
лезобетонных .плит толщиной от 1,5 до 2,5 м. Далее бе-
тонными плитами закреплен откос заглубленного ковша
рисбермы, заполняемого каменной наброской в объеме
360 м 3 на 1 м фронта. Объем каменной наброски в ков-
ше опеределен из условий надежного закрепления пред-
полагаемого откоса воронки возможного размыва русла
на глубину 20—22 м ниже плит водобоя.
13
Таблица 2
Показатели Киевская ГЭС Каневская ГЭС
По ГЭС
Установленная мощность, МВт 350 420
Количество гидроагрегатов и водосливных про- летов 20 24
Заглубление оси рабочего колеса под уровень нижнего бьефа Н, м ............ 9,5/10,9 7/8
Максимальный расход при работе ГЭС полной мощностью, м3/с 5050 6600
Расходы, м3/с, при сбросе расчетного паводка 0,3 0,1
обеспепеченностью р, %: через турбины 4000 5500
через водосливные пролеты 10 000 16 000
через судоходные сооружения 400 —
Общая длина водосливного фронта, м 285 342
В том числе в свету 240 288
Заглубление порога водослива под НПУ, м . . 7,5 9,3
Форсировка уровня верхнего бьефа при пропуске поверочного паводка обеспеченностью 0,1%, м 2,0 2,6
Напор нетто, м: расчетный (У НПУ —у УНБ при работе ГЭС полной мощностью) 7,7 7,6
при пропуске расчетного расхода р=0,3% 5.2 —
при пропуске поверочного расхода /?=0,1% 5,7 6,5
По гидроагрегату
Тип турбины ..... Поворотно-ло- Поворотно-лопаст-
пастная горизон- ная горизонталь-
тальная ная
Тип рабочего колеса, м ПЛ984-Г-600 ГО1984-Г-600
Диаметр рабочего колеса, м 6,0 6,0
Мощность при расчетном напоре турбины, МВт 19,2 19,2
Тип генератора ..... СГК538/160-70 СГК2-538/160-70
Мощность генератора, МВт 18,5/20,1 18,5/19,9
Расход, л/с: при Яр 2900 3150
ПРИ Ямакс 1440 1060
Напор, м: максимальный Н,8 14,8
расчетный 7,7 7,4
минимальный 5,6 4,7
Частота вращения, мин-*: номинальная 85,7 85,7
угонная при комбинаторной зависимости . . 200 200
аварийная (при нарушении комбинаторной зависимости) 255 255
Масса, т генератора 206 210
турбины 750 759
Примечание. В числителе расчетная мощность, в знаменателе фактическая.
Заводами-изготовителями турбин и генераторов являются харьковские турбинцый завод
имени С. М. Кирова и завод „Электротяжмаш* имени В. И. Ленин#.
14
Бетонные крепления в г'тределах горизонтальной ча-
сти примыкают к лицевым граням сопрягающих устоев.
Сопрягающие устои в нижнем бьефе расположены па-
раллельно оси потока, а в конце горизонтальной части
креплений дна водобоя поворачивают под углом 90°
в сторону берега. За пределами устоев необходимое
направление потока со стороны правого берега обеспе-
чивается откосом раздельной дамбы между шлюзом и
ГЭС, а со стороны левого берега — откосом струена-
Рис. 5. План компоновки бетонных сооружений и креплений отводя-
щего и подводящего трактов здания Киевской ГЭС.
/, 2, 3, 4 — оси гидроагрегатов, бетонных сооружений, автодорожного и же-
лезнодорожного мостов, судоходного шлюза; 5 и 6 — крепление дна и отко-
сов железобетонными плитами и каменной наброской.
правляющей дамбы. Заложение откосов дамб 1:3—1:3,5.
Откосы закреплены бетонными плитами на фильтровой
подготовке, а в нижней части — каменной наброской,
сопрягающейся с каменной наброской ковша рисбермы.
За пределами ковша ниже по потоку откосы раздельной
дамбы защищаются от размыва каменнонабросными
шпорами.
Для надежной защиты низовых открылков сопряга-
ющих устоев от возможных размывов сопряжение на-
клонной части рисбермы с откосами раздельной и струе-
направляющей дамб у устоев усилено устройством шпун-
товых стенок ячеистого типа с частичным заполнением
ячеек камнем.
15
Закрепленные откосы дамб в нижней части в преде-
лах ковша сдвинуты в сторону оси канала и «зажимают»
поток, препятствуя образованию водоворотных зон.
Существуют некоторые различия в конструкции
крепления дна отводящего канала ГЭС в пределах во-
добойной части. На Киевской ГЭС железобетонные пли-
ты крепления дна водобоя укладывались на трехслой-
ной фильтровой подготовке общей толщиной 0,65 м
(слой из крупнозернистого песка крупностью 0,8—1,0 мм
толщиной 0,15 м, слой из щебня крупностью 0,15—10 мм
Рис. 6. Конструктивный разрез по оси агрегата Киевской (а) и К
16
толщиной 0,2 м и слой из щебня крупностью 10—40 мм'
толщиной 0,3 м). В плитах в шахматном порядке с ша-
гом 5 м расположены дрецажные отверстия диаметром
0,4 м, заполненные щебнем и камнем и защищеннные
сверху металлическими решетками.
На Каневской ГЭС часть крепления выполнена без
устройства фильтровой подготовки и дренажных отвер-
стий в плитах. Это позволило уменьшить проникнове-
ние пульсационных нагрузок в подплитное пространство
снизу и уменьшить толщину плит на 30—35,%. Для
199.99
обеспечения большей устойчивости плит при воздействий
пульсационных нагрузок и предотвращения возможных
выносов грунта через швы между плитами швы смеще-
ны в плане и выполнены с пазово-выступными защем-
лениями по боковым граням.
Противофильтрационный контур в пределах станци-
онных узлов по Киевской и Каневской ГЭС осуществ-
лен в виде системы понур — шпунтовая завеса. Шпунто-
вая завеса выполнена в виде однорядной шпунтовой
стенки глубиной 12—15 м под верховым зубом фунда-
ментной плиты. За пределами здания ГЭС шпунтовая
стенка продолжена на 25—25 м в каждую сторону. Кро-
ме того, шпунтовая завеса выполнена под крайними быч-
ками здания и продолжена под лицевые грани сопря-
гающих устоев в пределах первого ряда водобойных
плит.
Понур выполнен из глины, толщина его от 1,0 до
1,5 м. В примыканиях к земляным плотинам понур за-
веден под сопрягающие устои и в ячейках устоев выпол-
нен в виде глиняной подушки толщиной 1,0 м. Вдоль
здания ГЭС понур прикрыт слоем песка толщиной 0,45 м
и защищен железобетонными плитами, уложенными по
слою фильтра из щебня.
Для гашения после шпунта остаточного напора
в основании здания ГЭС предусмотрено устройство раз-
грузочного пластового дренажа (рис. 6), соединенного
с нижним бьефом.
По данным лабораторных исследований к проекту
предполагалось, что потери напора будут составлять на
понуре около 30%, на шпунте 50%, остаточный напор
ниже шпунта и разгрузочного пластового дренажа
составит 20,%'. По данным натурных исследований про-
тивофильтрационные устройства оказались более эф-
фективными: потери напора фильтрационного потока
составляют на понуре 21%', на шпунте 72%, в пластовом
дренаже 7—10%.
Сопрягающие устои выполнены в виде подпорных
стенок ячеистого типа (рис. 7). Температурно-осадоч-
ными швами устои разделены на секции длиной по 25 м.
Каждая секция устоя представляет собой жесткий кар-
кас, состоящий из ряда квадратных в плане ячеек, засы-
панных песком. Стенки ячеек собраны из железобетон-
ных плоских плит. Нижний фундаментный ярус ячеек
высотой 1,5 м выполнен из монолитного бетона. Гори-
18
Рис. 7. Конструктивные элементы сопрягающих устоев Каневской ГЭС,
а — секции устоя; б, в — плиты и стыки с прямыми и расширенными петле-
выми выпусками; г, д — схемы монтажа плит и засыпки ячеек песком; / —
монолитный ленточный фундамент; 2 — плоские плиты; 3 — плитоблоки; 4 —
шпунтовая завеса; 5 — песчаная засыпка ячеек.
2*
19
зонтальные стыки между плитами выполнены насухо
(не омоноличены), что позволило существенно упростить
процесс возведения. Стыки плит в узлах замоноличива-
лись (вертикальные столбы) с перепуском петлевых
выпусков.
На Киевской ГЭС размеры ячеек в плане в осях
4,7X4,7 м; размеры сборных плит: длина 3,9 м, высота
2,5 м, толщина 0,3 м. Типовой стык омоноличивания
плит имел площадь около 0,5 м2. Арматура стыковалась
перепуском петлевых выпусков, длина которых равна
20 диаметрам арматуры. Части стыка, примыкающие
к опалубке, дополнительно армировались сетками,
а ядро стыка — одиночными стержнями.
Конструкция устоя на Каневской ГЭС была усовер-
шенствована (рис. 7). Плиты укрупнены до размеров
5,8ХЗ,ОХО,5 м, размеры ячеек увеличены до 6,8X 6,8 м,
площадь омоноличивания стыка увеличена до 0,9 м2.
Арматурные выпуски из плит выполнены расширенными,
а перепуски в плане имеют форму окружности диамет-
ром 0,8 м. Стыки дополнительно армированы арматур-
ными стержнями, установленными внутри петлевых
выпусков. Эти решения позволили почти в 3 раза сокра-
тить количество плит и существенно упростить работы
по омоноличиванию стыков.
Судоходные сооружения Киевского и Каневского гид-
роузлов однотипны. В их состав входят судоходный
шлюз, низовой и верховой подходные каналы с при-
чальными стенками, аванпорт. Шлюзы одноступенча-
тые, однокамерные. Наполнение камер головное — из-под
рабочих ворот верхней головы, опорожнение — через
обводные галереи нижней головы с выпуском воды в ни-
зовой подходный канал.
Камера шлюза и верхняя голова выдвинутый верхний
бьеф и выполнены в земляных обсыпках, защищающих
шлюз от волн и форсированных уровней. Это позволило
уменьшить строительную высоту бетонных сооружений
шлюза и снизить стоимость строительства.
Верхние головы шлюза докового типа со стенкой па-
дения. На шлюзе Киевского гидроузла верхняя голова
оборудована плоскими аварийно-рабочими воротами
подъемно-опускного типа, приводящимися в движение
вертикальными гидроподъемниками, и ремонтными двух-
створчатыми воротами с электроручными приводами.
Верхняя голова шлюза Каневского гидроузла оборудо-
20
вана рабочими воротами подъемно-опускного типа и
аварийно-ремонтными воротами такого же типа.
Нижние головы шлюзов также докового типа выпол-
нены с неразрезным днищем. Рабочие ворота двухствор-
чатые с горизонтальными гидроприводами, ремонтные —
также двухстворчатые с электроручным приводом. Гале-
реи опорожнения размещены в устоях головы с забором
воды перед рабочими воротами и выпуском на участке
между рабочими и ремонтными воротами. Галереи обо-
рудованы рабочими затворами с вертикальными гидро-
подъемниками и ремонтными затворами, устанавливае-
мыми в пазы с помощью передвижных инвентарных кра-
нов. На правых устоях голов возведены здания, в кото-
рых размещены пульт управления и вспомогательные
службы.
Земляные плотины Киевского и Каневского гидроуз-
лов выполнены распластанного профиля (рис. 8 и 9).
Намывные плотины с пляжными верховыми откоса-
ми заложением 1:30—1:50 применены для ограждения
мелководных участков водохранилищ при высоте плоти-
ны до 7—8 м в условиях воздействия волн расчетной
высотой до 1,5 м. Плотины с крутыми верховыми отко-
сами, закрепленными бетонными плитами, и уположен-
ными низовыми откосами с заложением 1:10-ь 1:30 воз-
ведены на участках, где высота их более 7—8 м. Они
ограждают глубоководные участки напорного фронта
водохранилищ в условиях воздействия волн расчетной
высотой более 1,5 м. Выбор типа плотин для конкрет-
ных участков на гидроузлах Киевской и Каневской ГЭС
обоснован технико-экономическими расчетами, резуль-
таты которых изложены в [19, 23, 25, 26].
Общая протяженность плотин и дамб распластанно-
го профиля, возведенных на Киевской и Каневской ГЭС,
составляет свыше 125 км, из них 92,5 км без дренажа
в теле сооружений и 53 км без бетонной защиты верхо-
вых откосов. Плотины намывались односторонним без-
эстакадным способом при свободном сбросе воды в сто-
рону верхнего откоса. При этом способе намыва мелко-
зернистые песчаные грунты удачно раскладывались
в теле плотины, формируя низовой клин из крупных
частиц, а среднюю часть и верховой клин — из более
мелких частиц.
Пляжные верховые откосы заложением 1:30—1:50 на
отдельных участках защищены бунами и волноломами
21
Рис. 8. Киевская ГЭС. Земляная плотина и защитные дамбы водохранилища.
л и б — поперечные типовые разрезы земляной плотины на участках соответственно 0—20 км и 90 7П км- / х
крепление откоса; 2 - упорный блок; 3 - ограничитель наката волн; 4, 5, 6 - биологические виды зашиты бетоп,,ое
SSugSST Т|>а°' П0СаДК°" куста>”‘нк°в " А'Р«»ье»; 7-тело плотины и дамб, намытое юмелкХннйш^йГ»^^
Рис. 9. Каневская ГЭС. Земляная плотина и защитные дамбы водохранилища.
а б и в — поперечные типовые разрезы земляной плотины и защитных дамб соответственно в пределах гидроузла ГЭС, на пойме-
и’на надпойменных террасах; /-тело плотин и дамб, намытое из мелкозернистых грунтов; 2 - железобетонное крепление от-
коса; 3 — упорный блок; 4 - ограничитель наката волн; 5. 6. 7 - биологические виды защиты сухих откосов соответственно посе-
вом трав, посадкой кустарников и деревьев; 8 — трубчатый дренаж; 9 — карьер-дрена.
От размывов волнами или течениями. Крутые верховь1ё
откосы 1:3,5—1:4 закреплены железобетонными плита-
ми размерами в плане 14\14—25X25 м и толщиной
0,2—0,3 м, армированными одиночной арматурой. Плиты
уложены по однослойной фильтровой подготовке толщи-
ной 0,15 м из щебня фракции 0,15—40 мм. Содержание
арматуры в плитах приведено на графиках (рис. 10) и
подсчитано по методике [20, 27] в зависимости от высо-
ты, длины, периода и продолжительности удара волн,
Рис. 10. Графики для выбора размеров количества арматуры класса
А-П железобетонных плит (£=18 000 МПа) креплений грунтовых
откосов (£о=ЗО МПа) (т=2ч-5), подверженных ударам волн высо-
той Л=1ч-4 м.
Е, Ео — модули упругости соответственно бетона плит и грунта откоса; т —
коэффициент заложения откосов; la. hn—длина сторон и толщина плит; h'Q,
h"0 — оптимальные высоты расположения арматуры F'&, F"а в сечении плиты
относительно верхней грани; /, 2, 3, 4 — кривые содержания арматуры F'а
в плите в направлении вдоль откоса соответственно при высоте волн 1, 2, 3,
4 м; 1', 2' 3', 4' — то же F"& в направлении поперек откоса. (При закреплении
откосов с модулем деформации грунта и Е0в16 МПа количество арма-
туры в плитах увеличивается соответственно в 1,19 и 1,27 раза.)
24
коэффициента заложения откоса, длины и толщины
плиты, а также модуля деформации грунта откоса, бе-
тона и арматуры. Графиками (рис. 10) можно пользо-
ваться для проектирования монолитного железобетон-
ного крепления откосов.
Практически на всем протяжении земляных соору-
жений тело плотин и их основания дренируются карье-
рами, располагаемыми на оптимальном расстоянии от
уреза воды верхнего бьефа и от подошвы сооружения,
и частично дренажем облегченного типа. Использование
в качестве дрен карьеров песка, расположенных вдоль
всех сооружений напорного фронта Киевской и Каневс-
кой ГЭС и соединяющихся с нижним бьефом, позволяет
обеспечить защиту территории нижнего бьефа от подтоп-
ления.
В состав Киевского гидроузла вошла первая постро-
енная в СССР гидроаккумулирующая электростанция
(ГАЭС) мощностью 225 тыс. кВт и напором 63—70,5 м —
в турбинном режиме и соответственно' 120 тыс. кВт и
66—74 м — в насосном режиме. Здание ГАЭС располо-
жено в 3,5 км выше створа гидроузла на правом берегу,
а водоем на возвышении 75—80 м над уровнем воды во-
дохранилища ГЭС.
3. ЗДАНИЕ ГЭС. КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
Поперечные разрезы по зданиям Киевской и Каневс-
кой ГЭС приведены на рис. 11.
Проточная часть гидроагрегата Киевской ГЭС имеет
общую длину 45,5 м (рис. 11, а). Входное отверстие
у пазов рабочих затворов — прямоугольное размерами
12x11,5 м. На участке длиной 2,5 м прямоугольное се-
чение переходит в круглое диаметром 11,5 м. На участке
от статора турбины до камеры рабочего колеса диаметр
проточной части постепенно уменьшается до 6 м. За
конусом турбины в пределах отсасывающей трубы круг-
лое сечение плавно переходит в прямоугольное с выход-
ным отверстием размерами 12X10,2 м. На Каневской
ГЭС отсасывающая труба конусная с выходным отвер-
стием диаметром 12 м (рис. 11,6).
Гидроагрегат капсульного типа (рис. 12) располага-
ется по оси проточной части. Непосредственно с водой
соприкасаются рабочее колесо, лопатки направляющего
25
При QBj%= 14400 m3/c
При работе Всех агре-
гатов Q^4900 м3/с
8%
Х77/
Рис. 11. Поперечный разрез по зданию Киевской (а) и Каневской (б) ГЭС.
/ — помещение главных выводов; 2— паз затвора водослива: 3 — паз аварийно-ремонтного затвора; 4 — паз сороудсрживающс11
решетки; 5 — отметка порога поверхностного водослива; 6 — надагрегатное помещение; 7 —съемная крышка; 8 — помещение масло-
напорных установок; 9 —помещение закрытого распределительного устройства на 3,15 кВ; 10 — ось автодорожного моста; II —
подтурбинн’ое помещение: 12 — «сухая» потерна; 13 — «мокрая» потерна; 14 — паз затвора нижнего бьефа; /5 — кран нижнего-
бьефа; 16— шпунтовая завеса; /7 —дренаж.
аппарата, кольцо и колонны статора турбины и капсу-
ла. В капсуле размещены гидрогенератор, система ох-
лаждения и система регулирования и управления.
Гидроагрегат закреплен на статоре турбины, выпол-
ненном из восьми мощных колонн, соединенных между
собой внутренним кольцом. Со стороны верхнего бьефа
к кольцу статора турбины крепится генераторная секция
капсулы, а к ней — промежуточное кольцо, передняя
Рис. 12. Разрез по оси гидроагрегата Киевской ГЭС.
1— капсула; 2 — статор турбины; 3 — направляющий аппарат; 4 — лопасти
рабочего колеса турбины; 5—отсасывающая труба; 6 — гидрогенератор; 7 —
оборудование системы охлаждения; 8 — механизм регулирования и управле-
ния работой гидроагрегата; 9— промежуточное кольцо; 10— конусная часть
капсулы; 11 — обтекатель; 12 — перекрытие монтажного проема; 13— промежу-
точное кольцо камеры рабочего колеса турбины; 14 — конус отсасывающей
трубы; 15 — турбинный подшипник; 16 — вал турбины; 17 — система растяжек;
18 — проходная колонна; 19— генераторный подшипник; 20 — двусторонний
подпятник.
конусная часть капсулы и обтекатель. К наружному
кольцу статора крепится металлическая конструкция
перекрытия монтажного проема, нижняя поверхность
которого образует часть проточного тракта. Со стороны
нижнего бьефа к наружному кольцу статора крепится
наружное кольцо направляющего аппарата, далее к не-
му— промежуточное кольцо камеры рабочего колеса
турбины и конус отсасывающей трубы.
28
В дополнение к основному закреплению агрегата
в бетоне через статор турбины передняя консольная
часть капсулы раскреплена шестью растяжками. Это
позволяет точно фиксировать положение капсулы в про-
точном тракте и исключить передачу на основную опору
дополнительных усилий. Каждая растяжка рассчитана
на восприятие нагрузки 4000 кН.
Дополнительную устойчивость против перемещения
капсулы в потоке обеспечивает также жесткая проход-
ная колонна, связывающая капсулу гидроагрегата
с помещением главных выводов ГЭС. В ней размещены
шинные выводы от генератора, ряд технологических ком-
муникаций, а также лестница для прохода обслуживаю-
щего персонала.
Возбуждение генераторов Киевской ГЭС электрома-
шинное от одного возбудительного агрегата, состояще-
го из асинхронного электродвигателя мощностью
1300 кВт и двух генераторов постоянного тока. На Ка-
невской ГЭС применена тиристорная система возбуж-
дения.
Система регулирования на Киевской ГЭС укомплек-
тована электрогидравлическим регулятором скорости
вращения турбин типа ЭГРК-150 на каждый агрегат
блока. На Каневской ГЭС применены регуляторы ти-
па РМК-15. Управление направляющим аппаратом и
лопастями рабочего колеса осуществляется маслонапор-
ными установками типа МНУ-12,5-40.
Для размещения вспомогательного оборудования,
обслуживания и текущего ремонта гидроагрегатов в зда-
нии ГЭС предусмотрены помещение главных выводов,
помещение маслонапорных установок, помещение закры-
того распределительного устройства (ЗРУ) и надагре-
гатные помещения. Помещения главных выводов и МНУ
имеют технологические выходы в надагрегатные поме-
щения, общие для блока из четырех гидроагрегатов.
Размеры этих помещений позволили разместить в каж-
дом блоке полукозловой кран грузоподъемностью
2X6/6 т, с помощью которого выполняется ремонт агре-
гатов, за исключением работ, требующих выемки рабо-
чего колеса или гидрогенератора в сборе.
Перекрытиями надагрегатного помещения в преде-
лах водосливных пролетов служат металлические съем-
ные крышки, оборудованные по контуру специальными
уплотнениями, защищающими от протечек, воды при ра-
29
боте водосливов. Верхняя поверхность съемных крышек
вместе с верхними поверхностями перекрытий помеще-
ний главных выводов и помещений МНУ образует порог
водослива.
В фундаментной плите здания ГЭС под гидроагре-
гатами в пределах между статором турбины и осью
рабочего колеса устроены подтурбинные помещения,
в которых располагаются серводвигатели направляю-
щих аппаратов турбин и некоторые устройства масло-
системы. Эти помещения имеют выход в «сухую» потер-
ну, в которой смонтирована система трубопроводов и
насосных для откачки дренажных вод и осушения про-
точной части гидроагрегата. Для осушения проточной
части в фундаментной плите устроена также «мокрая»
потерна, соединенная трубопроводами с проточным трак-
том турбин. Для откачки дренажных вод используется
шесть насосов подачей по 1000 м3/ч, для осушения про-
точной части — четыре — шесть насосов по 630 м3/ч.
Помещения МНУ и ЗРУ соединены с монтажной пло-
щадкой, где располагаются монтажный зал, компрес-
сорная, аккумуляторная, отопительно-вентиляционные
установки, мастерские, бытовые помещения и др.
В здании Киевской ГЭС установлено следующее
гидромеханическое оборудование: аварийно-ремонтные
затворы — по одному на каждый гидроагрегат; затворы
водосливов — 4 шт. на станцию; ремонтные затворы
верхнего бьефа — 2 шт. на станцию; сороудерживающие
решетки — по одной на агрегат; ремонтные затворы
нижнего бьефа — 6 шт. на станцию.
В бычках верхнего бьефа выполнены три ряда пазов
однотипной формы для затворов и решеток и один —
направляющий для грейфера перед сороудерживающими
решетками. Маневрирование затворами верхнего бьефа
производится козловым краном грузоподъемностью
2X125/2+15 т.
Состав гидромеханического оборудования Каневской
ГЭС аналогичен принятому для Киевской ГЭС и отли-
чается от него наличием со стороны нижнего бьефа
специальных затворов для недопущения затопления
водослива при работе ГЭС, управление которыми осу-
ществляется козловым краном грузоподъемностью
2X40 т. Этим же краном осуществляется маневрирова-
ние ремонтными затворами нижнего бьефа. Маневриро-
вание затворами верхнего бьефа производится одним из
30
Главные схемы электрических соединений Киевской ГЭС.
Рис. 13.
Рис. 14. Схема электроснабжения собственных нужд Киевской ГЭС.
31
двух монтажных агрегатных кранов грузоподъемностью
по 2X225/40+10 т. Унификация кранов позволила бо-
лее полно использовать их на монтаже и ускорить ввод
гидроагрегатов в эксплуатацию.
Главные схемы электрических соединений на Киевс-
кой и Каневской ГЭС одинаковы. На рис. 13 приведена
схема электрических соединений для Киевской ГЭС. На
обеих электростанциях внедрены четырехагрегатные
блоки, что позволило уменьшить количество электро-
оборудования и увеличить надежность работы электро-
станций.
Выдача мощности Киевской ГЭС осуществляется по
двухцепной ВЛ ПО кВ на подстанцию энергосистемы,
а Каневской ГЭС—по двум перекидкам на ОРУ 110 и
330 кВ, откуда по ВЛ ПО и 330 кВ — в энергосистему.
Схемы электроснабжения собственных нужд, как
показал опыт, достаточно надежны и просты, однако
предпочнение следует отдать схеме, принятой на Канев-
ской ГЭС, как более гибкой, независимой и оператив-
ной (рис. 14).
Основное электрическое оборудование, включая блоч-
ные трансформаторы 80 тыс. кВ*А, 110/3, 15 кВ, воз-
душные выключатели, разъединители, расположено на
перекрытии помещения закрытого распределительного
устройства. Внутри помещения, кроме генераторных
разъединителей, блочных шинопроводов 3, 15 кВ генера-
торного напряжения и оборудования возбуждения, раз-
мещены также блочные щиты управления и защиты,
комплектное распредустройство собственных нужд ГЭС.
Оборудование блочных собственных нужд располагает-
ся в помещении МНУ. ОРУ ПО и 330 кВ Каневской
ГЭС размещается на раздельной дамбе.
Размещение технологического оборудования опреде-
лило основные размеры зданий ГЭС. По основным кон-
структивным решениям здания Киевской и Каневской
ГЭС отличаются мало. Однако в проект здания Канев-
ской ГЭС внесен ряд усовершенствований компоновоч-
ного характера. Если на Киевской ГЭС железнодорож-
ный и автодорожный переходы проложены по бычкам
нижнего бьефа на одной отметке, определяемой судо-
ходными габаритами на переходе через шлюз, то на
Каневской ГЭС жлезнодорожный переход перенесен на
бычки верхнего бьефа, а автодорожный размещен на
бычках нижнего бьефа, и отметка его понижена против
32
отметки на переходе через шлюз на 8 м. Это позволило
уменьшить соответственно высоту бычков, улучшить
освещенность в помещении ЗРУ, увеличить размеры
помещений главных выводов, МНУ и ЗРУ и создать
лучшие условия для обслуживания и ремонта оборудо-
вания.
Здания ГЭС разрезаны температурно-осадочными
швами на четырехагрегатные секции длиной поперек
потока 57 м. Каждая секция по своим торцам ограниче-
на крайними сплошными бычками. От подошвы фунда-
ментной плиты до максимальных уровней воды в ниж-
нем бьефе бычки имеют проемы лишь по контуру потерн
и транспортный проем в пределах помещения МНУ. Тем-
пературно-осадочные швы защищены от проникновения
воды в помещения системой контурных и накладных
уплотнений. В пределах проемов между секциями так-
же выполнены противофильтрационные уплотнения.
Следует отметить, что в результате расчетов оказа-
лось необходимым предусматривать специальные конст-
руктивные мероприятия для обеспечения нормативных
коэффициентов запаса на устойчивость по крайним лево-
бережным секциям ГЭС. Для этой цели в торце лево-
бережной секции Киевской ГЭС возведена дополнитель-
ная подпорная стенка, а на Каневской ГЭС — массивный
железобетонный блок (помещение для очистки и окрас-
ки затворов при их ремонте), воспринимающий давле-
ние грунта засыпок.
Глава вторая
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРНЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГИДРОУЗЛОВ
4. СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГИДРОУЗЛОВ
Одной из особенностей основных сооружений Киев-
ского и Каневского гидроузлов является широкое приме-
нение сборных железобетонных конструкций, что позво-
лило сократить сроки и упростить технологию возведе-
ния сооружений.
3—525 33
На ранее возведенных гидроузлах Днепровского кас-
када — Кременчугском и Днепродзержинском — были
достигнуты определенные успехи в области применения
сборных железобетонных конструкций. Хотя доля сбор-
ных железобетонных конструкций в общем объеме же-
лезобетона незначительна, но влияние их на сокращение
Рис. 16. Конструкция типового
стыка ребристых плит.
сроков строительства
весьма существенно, в
особенности для наибо-
лее сложных и трудо-
емких сооружений, ка-
кими являются здания
гидроэлектростанций.
В зданиях ГЭС с
вертикальными гидро-
агрегатами применение
сборных железобетон-
ных конструкций за-
труднено вследствие
того, что проточный
тракт гидротурбин
имеет сложные геомет-
рические формы. В ги-
дроэлектростанциях с
горизонтальными ги-
дроагрегатами возмож-
ности применения сборных железобетонных конструкций
расширяются, поскольку формы проточного тракта
упрощаются. Эти возможности и были использованы
Таблица 3
Киевский гидроузел (без ГАЭС) Каневский гидроузел
Сооружения гидроузла Объем В TONJ ЧИС- Объем В том ЧИС-
железо- бетона ле сбор- ного, железо- бетона ле сбор- ного,
все го, тыс. м3 тыс. м3/% всего, тыс. м3 тыс. м3/%
Все сооружения гидроузла . . 741 82/11 842 53/6,3
Здание ГЭС В том числе надфундаментная 188 23/12,3 236 22/9,9
часть 143 23/16,4 169 21/12,4
Сопрягающие устои ё том числе надфундаментная 36 13/37 44 18/41
часть 24 13/54,5 29,8 18/60,5
36
в проектах Киевской и Каневской гидроэлектростанций
(табл. 3).
Как видно из рис. 15, здание Киевской ГЭС выше
фундаментной плиты выполнено с широким применением
сборного железобетона. Из монолитного железобетона
возведены только бычки проточной части турбины на
участке от пазов верхнего бьефа до конца камеры рабо-
чего колеса, стены помещения главных выводов, часть
бычков под мостовой переход. По характерным особен-
ностям сборные конструкции здания ГЭС можно объеди-
нить в четыре основные группы (табл. 4):
конструкции бычков и стен из сборных ребристых
плит;
конструкции различных перекрытий и балок с при-
менением фермопакетов (арматурные конструкции
с омоноличиваемым поясом в качестве несущей опа-
лубки) ;
сборные балки различных типов;
сборные пазовые конструкции с замоноличиваемыми
закладными частями.
Кроме того, в отдельных конструктивных элементах
здания ГЭС применены сборные плиты перекрытий,
колонны и другие сборные элементы. Основным типом
стыков арматуры сборных элементов является петлевой
с перепуском петель и армированием ядра стыка
(рис. 16, 17 и др.).
Конструкции из сборных ребристых плит применены
в бычках отсасывающих труб, бычках между пролетами
водосливов, стенах помещения МНУ, стенах монтажной
площадки, отсасывающих труб в местах переходов с ле-
кальными поверхностями от круглого сечения трубы
к прямоугольному на выходе.
Ребристые плиты лицевыми гранями создают проект-
ное очертание стены или бычка, ребрами образуют ячей-
ки, которые заполняются бетоном. Рабочая и распреде-
лительная арматура размещается у лицевой грани
плиты, расчетное количество поперечной арматуры со-
средоточивается в ребрах плит.
Фермопакеты применены в перекрытиях отсасываю-
щих труб, помещений главных выводов, маслонапорных
установок, закрытого распределительного устройства,
в ряде балочных и бычковых конструкций, ,в отсасываю-
щих трубах на конусных участках с лекальной поверх-
ностью.
37
Группа. 'Наимено- вание ХЭЛРМРит.'; ; Эскиз элемента. - PL ь ^змвры h см 1 Масса элемен- та, т
ГПР-1 - % < I 200 70 985 23,0
гпр-2 200 70 865 20.0
Г ПР-5 200 70 520 12.5
ГПР-6 200 70 330 9,6
ГПР-7 200 70 700 16,2
ПР~3 280 70 725 19.0
ПР-9 Г 250 70 725 17,2
I ПР-5 250 70 725 18,1
. л -*5 <
ГПР-3 J00 70 970 22,0
Г ПР-9 200 70 900 20,0
s3^
/ л д
ГПК-1 190 75 930 22.0
ГПК-?. " I 179 60 965 9.5
——
Л 4^*7
Б3-1 178 178 50 1210 27.0
63-2 63-3 50 1210 27.0
360 66 1060 60,0
—
ъ 6
19К 250 30 390 7,5
190 250 30 390 7,5
29П 390 250 30 300 5,8
250 33 210 9,2
нэп 250 35 390 8,8
ФП-1 139- 188 1370 15,5
ФП-2 ФП~3 ФП-9 190 128 1370 15,1
200 80 590 6,5
292 85 850 8,7
ФП-5 155 355 1376 23,9
ФП-6 > 150 235 1376 18.9
ФП-7 536 190 1630 29,5
ФП-8 т** 390 196 916 21,9
ФЛ-1_ фл-2 199 230 1280 13,9
190 230 1760 13,9
ФЛ~3 ФЛ-9^ 190 212 1200 9.3
190 212 <20П 8.7
ФЛ-5 - 20 см 7 976 315 1160 71.5
ФЛ-Ь 905 550 116П 21.5
ФЛ-7 330 190 1376 22,0
38
Таблица. 9
ЛГ
Группи
Наимено- вание элемента Эскиз элемента — Размеры, см Масси элемен- та, т
Ь 0 1
I < А» <5 1 -- —
60,0
БК-1 150 200 1210
—
"1
ПБ-1 70 Z10 2ББ0 50,0
L.
1=Щ_ 178 220 2550 80,0
1=23.5 178 190 '2900 58.0
k=18 178 ^3 100Q 90,0
— —
о/
БС=59 150 160 1510 38,0
J g
Двух-
паза-
выи 180 190 680 38,0
блок
ИГ
Одно-
пазо- 190 БО 8200 10,0
вый
блок
39
Рис. 17. Узлы стыков двухпазовых сборных блоков в конструкции
бычка. Буквами обозначены пазы затворов.
40
Пазы затворов верхнего и нижнего бьефов зданий
ГЭС выполнены из сборных железобетонных блоков
с омоноличенными в них закладными частями. Блоки
шандорных заграждений нижнего бьефа представляют
собой сборные элементы корытной формы, аналогичные
примененным впервые при строительстве Кременчуг-
ской ГЭС. Пазы аварийно-ремонтных затворов турбин,
решеток и затворов водосливов, расположенные со сто-
Рис. 18. Отсасывающая труба Каневской ГЭС в сборном железобе-
тоне.
1 — фермопакеты бычков; 2 — фермопакеты перекрытий.
роны верхнего бьефа, выполнены из двухпазовых сбор-
ных блоков с обетонированными в них при изготовлении
закладными частями с обеих сторон пазов (рис. 17).
Опыт строительства Киевской ГЭС, анализ экономи-
ческой эффективности применения различных типов
сборных элементов в здании ГЭС позволили внести су-
щественные изменения в проекты сооружений Канев-
ской ГЭС. Было решено отказаться от применения слож-
ных в изготовлении ребристых плит. В отсасывающих
трубах ГЭС конусного очертания были использованы
в качестве опалубки фермопакеты в виде скорлуп
(рис. 18). В сборном железобетоне выполнены все пазо-
вые конструкции, широко применены фермопакеты для
конструкций перекрытий и некоторых бычковых элемен-
41
тов, а также различного рода сборные балочные конст-
рукции (рис. 19).
В ячеистых устоях (см. рис. 7) оказалось экономи-
чески целесообразным увеличить размеры плоских
плит.
5. РАСЧЕТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ, ВЫПОЛНЕННЫЕ
ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ
ПО БЕТОННЫМ СООРУЖЕНИЯМ ГИДРОУЗЛОВ
В процессе проектирования был выполнен комплекс
расчетов, позволивших проверить правильность приня-
тых принципиальных конструктивных схем, определить
размеры конструктивных элементов и количество арма-
туры в них [12, 13 и Др.].
Все расчеты были выполнены, как для обычных
конструкций из монолитного железобетона, обладающих
соответствующей жесткостью, поскольку не могли быть
определены пределы возможного уменьшения жесткости
конструктивных элементов и сооружений в целом, вызы-
ваемого применением сборного железобетона. Для обес-
печения минимального влияния сборного железобетона
на жесткость сооружения проектами предусматривались
оптимальная разрезка конструкций швами и надежное
замоноличивание стыков между сборными элементами
и узлов стыкования сборных и монолитных конструкций.
Разрезка конструкций здания ГЭС на сборные эле-
менты произведена с учетом следующих основных тре-
бований и условий:
стыки между сборными элементами по возможности
предусмотрены в местах и по направлениям наименьших
напряжений, выявленных при расчете общей прочности
типовой секции здания;
стыкование сборных элементов поизведено, как пра-
вило, в конструктивных узлах сооружения (например,
в узлах пересечений бычков и перекрытий, в местах
изменения геометрических форм);
количество и размещение стыков не усложняют
конструкцию закладных частей технологического обору-
дования и не вызывают необходимости устройства до-
полнительных стыков в закладных частях;
размеры, масса и форма сборных элементов отвеча-
ют условиям нормальной их транспортировки и мон-
тажа.
43
В основу принятых решений по разрезке ячеистых
устоев на сборные элементы было положено последнее
из перечисленных условий, а также учтены некоторые
особенности, в частности условия заполнения ячеек
грунтом после их замоноличивания.
С целью обеспечения жесткости и монолитности
стыков и узлов конструкций из сборного железобетона
был выполнен комплекс исследований. В задачу иссле-
дований входили выявление степени влияния сборности
конструкций на их общую прочность, жесткость и во-
донепроницаемость в условиях восприятия различных
видов нагрузок; разработка оптимальных конструкций
арматурных стыков и узлов, подлежащих замоноличи-
ванию; подбор оптимальных составов бетонных смесей
для замоноличивания и разработка методов замоноли-
чивания; отработка методов производства работ по
изготовлению, монтажу и замоноличиванию сборных
конструкций.
Исследования проводились в лабораторных условиях
на моделях различных масштабов, а также на фрагмен-
тах сооружения в натуральную величину. Кроме того,
было предусмотрено проведение натурных исследований
напряженного состояния, водопроницаемости и других
показателей конструкций с помощью закладной кон-
трольно-измерительной аппаратуры с целью контроля
за работой возведенных сооружений и сопоставления
фактического напряженного состояния с ожидаемым по
расчетам.
6. РАСЧЕТЫ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ПРОЧНОСТЬ.
МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ
В соответствии с рекомендациями нормативно-мето-
дической литературы [12, 13, 47] расчет общей прочно-
сти типовой четырехагрегатной секции зданий ГЭС
проводился для различных случаев сочетания нагрузок,
действующих в период эксплуатации и в период строи-
тельства. Для наиболее характерных случаев расчеты
прочности секций выполнялись в направлениях вдоль
потока и поперек потока.
При расчете прочности в направлении вдоль потока
секция по осям агрегатов разбивалась на пять расчет-
ных зон по числу бычков в секции (рис. 21). В каждой
зоне рассчитывался жесткий брус на упругом основании,
44
образуемый бычком, частью фундаментной плиты и пе-
рекрытиями технлогических помещений.
Для упрощения расчетов изменяющиеся по длине
бруса геометрические размеры плиты и перекрытий «при-
водились» к более простым и удобным для расчета. Это-
му «приведению» соответствовали простые формы про-
точного тракта горизонтальных турбин. Расчетами опре-
делены для различных условий загружения реакция
основания, усилия в сечениях бруса и необходимое ко-
личество арматуры для обеспечения прочности в каждом
Рис. 20. Киевская ГЭС.
а — схема разбивки здания ГЭС на зоны при расчете общей прочности сек-
ции здания в направлении поперек потока; б — эпюры реактивного давления
Р, кПа (/), на подошву здания; перерезывающих сил Q, кН (2), и изгибаю-
щих моментов Миэ. кН м (3), в расчетном брусе типа I.
45
расчетном сечении. Значения напряжений в основании
ГЭС, максимальных расчетных перерезывающих сил и
изгибающих моментов приведены на рис. 20 по брусу
типа I. Схема разбивки на брусы типов I, II, III секции
здания ГЭС приведена на рис. 21, а показатели приве-
денных сечений брусов для расчета общей прочности
зданий в направлении вдоль потока—в табл. 5.
Таблица 5
Показатели Тип Показатели Тип
I п ш I н 1
Ьп, м 13,8 13,8 7.8 Sx_„, М2 . . . 1120 1120 716
he, М 11,0 11,0 11,55 Vu.t- М . . . 9,10 9,10 9,35
^п.н> М . . . . 3,4 3,4 3,4 /О-о> м4 . . . 5396 5396 3365
^п.в> М . . . . 3,55 3,55 3,55 W, № .... 590 590 360
Ьс, м 2,5 2.5 1,95 1ГСТ, м3 . . . 135 135 111
Примечание. W — момент сопротивления полных балок; UZcr — то же стоек
(без полок).
Рис. 21. Схема разбивки на брусья
типов I, II, III секции здания ГЭС.
При расчете прочности здания в направлении попе-
рек потока четырехагрегатная секция разделялась на че-
тыре независимые расчетные зоны, в границах которых
было допустимым прини-
мать сечение секции близ-
ким к постоянному (рис.
20, 22). Каждая из зон
рассчитывалась независи-
мо на действие активных
нагрузок (собственный
вес, гидростатическое
давление, противодавле-
ние, вес оборудования и
механизмов и др.) и реак-
ции основания. При раз-
личных вариантах сочетания нагрузок совмещенного
здания ГЭС реакция основания принималась по данным
расчета секции как бруса в направлении вдоль потока.
Разница в величине вертикальных сил (собственный вес
и реакция основания) для каждой зоны уравновешива-
лась приложением по осям бычков перерезывающих
сил, что в упрощенном виде заменяло влияние соседней
или соседних зон на усилия, возникающие в расчетной
зоне.
46
Каждая зона рассчитывалась с учетом поэтапности
возведения конструкций. Общим для каждой из зон
являлся расчет фундаментной плиты как полосы на
упругом основании на действие сосредоточенных нагру-
зок от собственного веса возводимых на плите бычков
и перекрытий без учета влияния соседних зон. Значения
сосредоточенных нагрузок принимались по условиям
возможной реальной последовательности возведения
Рис. 22. Расчетные схемы при расчете общей прочности здания Киев-
ской ГЭС в направлении поперек потока в зонах 1, 2, 3, 4 (см.
рис. 20).
конструкций. Полученные в результате такого расчета
усилия в плите суммировались с усилиями от последую-
щих нагрузок.
Расчет зон 2—4 на эксплуатационные нагрузки
производился, как расчет рамных конструкций. В пре-
делах границ зон геометрические размеры элементов
рам осреднялись.
Расчеты зоны 1 .в границах от края бычков верхнего
бьефа до пазов рабочих затворов свелись к расчету
фундаментной плиты, нагруженной бычками, забраль-
ными и подкрановыми балками, и к расчету самих
бычков и балок для различных случаев нагружения
гидростатическим давлением воды.
47
Рис. 23. Расчетные усилия и площадь сечения арматуры в стойках
и перекрытиях отсасывающих труб (зона 4) для здания Киевской
ГЭС.
а — эпюры перерезывающих сил Q, кН; б — эпюры изгибающих моментов,
кН • м, и нормальных сил Л/, кН/м2 (в скобках); в — площадь сечения арма-
туры F&, см2 (в скобках указана площадь фактически установленной арма-
туры).
48
Следует отметить, что в расчётах учитывались раз-
личные варианты сочетаний нагрузок в зависимости от
работы ГЭС водосливного типа.
Для расчетных сечений построены эпюры усилий,
по которым подобрана площадь сечения арматуры ,в ос-
новных конструктивных элементах здания ГЭС (рис. 23).
а;
Рис. 24. Расчетная схема 7-й
секции правобережного сопря-
гающего устоя (Каневская
ГЭС).
а — результирующие эпюры боко-
вого давления грунта в ячейках
с учетом собственного веса карка-
са и веса зависшего на стенках
грунта засыпки 'ячеек; б — эпюра
нормальных напряжений в грунте
под каркасом; в — эпюры нормаль-
ных напряжений в горизонтальных
сечениях каркаса; г — эпюры нор-
мальных напряжений в вертикаль-
ных сечениях каркаса,
Дополнительно к расчетам на общую прочность был.
выполнен также ряд расчетов отдельных элементов;
конструкции на действие местных нагрузок.
Расчет ячеистых устоев осуществлен по методикам:
[13, 21, 20 и др.].
4—525 493
Каждая секция ячеистого устоя рассчитывалась на
общую прочность, как подпорная стенка, состоящая
из повторяющихся контрфорсных элементов. Контрфорс-
ный элемент состоит из ленточного фундамента, стенки
из сборных плит, устанавливаемых перпендикулярно
лицевой грани, полуплит поперечных стенок и части
лицевой стенки. Для такого элемента определялись по
расчетным горизонтальным сечениям нормальные и ска-
лывающие напряжения, запасы устойчивости на сдвиг и
рассчитывалась арматура в узлах. Кроме того, выпол-
нялся расчет напряженного состояния контрфорсного
элемента по схеме консольной составной балки. На ос-
нове такого расчета определялась площадь сечения
арматуры плит. Арматура в сборных плитах рассчиты-
валась также на местные нагрузки эксплуатационного,
а также строительного периодов в предположении воз-
можного неравномерного заполнения ячеек песком в про-
цессе строительства. При этом сборные плиты, заделан-
ные в вертикальные столбы (узлы омоноличивания),
рассматривались как неразрезная многопролетная балка
с равномерно распределенной нагрузкой.
Лицевая грань устоя рассчитывалась как многопро-
летная балка, заделанная в контрфорсы и загруженная
равномерной нагрузкой (в пределах рассчитываемого
яруса) от грунта засыпки и воды.
Ленточные фундаменты рассчитаны по двум схемам:
как элементы контрфорсной стенки и как многопролет-
ные балки, опирающиеся в узлах омоноличивания плит
и нагруженные реакцией основания. Расчетная схема и
основные результаты расчетов приведены на рис. 24.
Следует отметить, что экономичное армирование
сборных плит ячеистых конструкций в существенной
мере зависит от возможности учета в проекте и соответ-
ственно выполнения в натуре равномерного заполнения
ячеек песком в строительный период, что целиком опре-
деляется уровнем технологической дисциплины строи-
тельной организации.
7. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЫБОРУ ТИПА
И ПАРАМЕТРОВ АРМАТУРНОГО СТЫКА
В качестве основного стыка арматуры между сбор-
ными элементами был выбран стык с перепуском петель
как наиболее технологичный и индустриальный при мас-
50
совом применении сборных конструкций. Для подтверж-
дения правильности такого выбора и для определения
основных параметров типового стыка была разрабо-
тана специальная программа модельных исследований.
Она была выполнена в лабораториях НИС Гидро-
проекта имени С. Я. Жука и на Горьковском поли-
гоне НИС.
Проведенная по этой программе серия статических
и динамических (усталостных) испытаний моделей поз-
волила последовательно установить влияние основных
параметров стыка на несущую способность омоноличен-
ных узлов. К числу таких параметров относились длина
перепуска петель, шаг петель, армирование ядра стыка,
марка бетона омоноличивания.
Оценка работы испытуемых типов стыков производи-
лась путем сравнения их фактической предельной несу-
щей способности с расчетной, а также путем сравнения
работы сборных балок с омоноличенными стыками
с работой аналогичных монолитных балок.
Исследованиями установлено, что петлевой стык рав>
непрочен монолитному железобетону при соблюдении
следующих условий: длина перепуска петель равна 16—
20 d (d — диаметр рабочей арматуры); шаг петель ра-
вен 15d; армирование ядра стыка выполняется четырьмя
стержнями общим сечением, равным сечению двух
стержней рабочей арматуры, с равномерным располо-
жением стержней в ядре, в том числе у закруглений пе-
тель; марка бетона омоноличивания — не ниже 200 (при
марке бетона сборных элементов 400).
В лабораториях НИС было исследовано напряжен-
ное состояние ядра петлевого стыка поляризационно-
оптическим методом. Исследования позволили уточнить
физические явления, происходящие в стыке при дейст-
вии на него нагрузок, и подтвердили рекомендации, по-
лученные экспериментальным путем на моделях.
8. ИССЛЕДОВАНИЯ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ НА ФРАГМЕНТАХ ЗДАНИЯ ГЭС
Значительное место в общей программе исследова-
ний сборных железобетонных конструкций занимали ис-
следования фрагментов здания ГЭС, возведенных
в натуральную величину на специальном полигоне ком-
бината Днепроэнергостройиндустрии,
4* 51
Один фрагмент был возведен в виде двухпролетной
рамы для проведения испытаний основных узлов на ста-
тические нагрузки. На втором фрагменте, выполненном
в виде однопролетной рамы, исследовалась монолитность
конструкции при продолжительном воздействии динами-
ческих нарузок. Кроме того, на трех парах бычков прове-
рены прочностные характеристики отдельных узлов, ко-
торые не представлялось возможным проверить при
испытании двухпролетного фрагмента.
В состав сооружений полигона входили стенды для
изготовления сборных элементов, помещение для масло-
напорной установки, помещение пульта управления
испытаниями. Полигон был подключен к существующим
инженерным сетям комбината, радиофицирован и обору-
дован диспетчерской связью. Общий объем бетона, уло-
женного во фрагменты, составил 3,5 тыс. м 3, в том числе
для сборных элементов марки 300—800 м3, омоноличива-
ния марки 300—1100 м3 и монолитного (для фундамент-
ных плит) марки 200—1600 м3.
В ходе возведения фрагментов были опробованы
различные варианты конструкций сборных элементов и
методов производства работ по их изготовлению, монта-
жу и омоноличиванию стыков. При этом учитывались
затраты материалов, рабочего и машинного времени.
В результате были окончательно установлены формы и
размеры ребристых плит, разработаны технические усло-
вия на изготовление сборных элементов, регламентиро-
ваны допуски в размерах, выявлены наиболее целесооб-
разные способы монтажа (включая вопросы кантовки,
раскрепления в сооружении и т. п.). Значительное вни-
мание было уделено поиску способов подготовки поверх-
ностей элементов, подлежащих омоноличиванию, с целью
обеспечения надежного сцепления омоноличивающего
бетона с поверхностями сборных элементов. Были
использованы такие способы, как добавление в омоноли-
чивающий бетон расширяющих добавок, обмазка поверх-
ностей сборных элементов в стыке растворами на основе
эпоксидных смол и др. Результаты экспериментов дока-
зали нецелесообразность применения особых способов
омоноличивания и достаточную надежность омоноличен-
ных стыков при качественно приготовленном и уложен-
ном бетоне марки 300.
Испытания двухпролетного фрагмента на статические
нагрузки
Загрузить фрагмент нагрузками, близкими к действу-
ющим в натурных условиях, и довести величину этих
нагрузок до разрушающих не представлялось возмож-
ным. В связи с этим в качестве основного испытуемого
узла был выбран узел сопряжения бычка, перекрытия и
продолжения бычка над перекрытием. Проверка несущей
способности этого узла, его монолитности и жесткости
представляла наибольший интерес.
Система загружения фрагмента была принята такой,
чтобы обеспечить получение узловых моментов, равных
или близких моментам от суммы всех сил, действующих
в натуре в случае наиболее неблагоприятного сочетания
нагрузок для этого узла (рис. 25).
Силовое оборудование состояло из двух систем: си-
стемы нагружения перекрытия и фундаментной плиты
в виде вертикальной равномерно распределенной по
ширине фрагмента нагрузки и системы нагружения кон-
солей бычков в виде горизонтальной равномерно распре-
деленной нагрузки. Нагрузки создавались комплектами
гидравлических домкратов, развивающих усилие 1500—
3000 кН.
Измерительная аппаратура была расположена в трех
створах в загруженном пролете фрагмента. В процессе
испытаний деформации (прогибы) элементов измерялись
при помощи мессур, дистанционных щелемеров и путем
нивелирования марок, установленных на фундаментной
плите и перекрытии.
Напряжения в арматуре стыков сборных элемен-
тов измерялись при помощи арматурных динамометров
диаметром 40 мм. Образование и раскрытие трещин
фиксировались визуально с последующим измерением
раскрытия трещин переносным штангенщелемером и
дистанционным бетонным щелемером. Усилия в грузо-
вых тяжах для оценки и контроля фактических значений
нагрузок, передаваемых гидродомкратами на фрагмент,
измерялись через наклеиваемые на тяжи электрические
датчики сопротивлений (тензодатчики) с помощью
электронного измерителя деформаций. В различных
точках конструкции измерялась при помощи термомет-
ров сопротивления температура. Проводились фильтра-
ционные исследования путем измерения фильтрационных
53
расходов воды, заполняющей пустые ячейки бычков, что
значительно облегчило обнаружение и оценку раскры-
тия трещин.
Рис. 25. Двухпролетный фрагмент отсасывающей трубы Киевской
ГЭС при испытании на статические нагрузки.
а — общий вид фрагмента; б —эпюра изгибающих моментов при расчетных
разрушающих усилиях на всю конструкцию. /э1 = 8600 кН; Р2=4850 кН; Mi =
•=28 700 кН • м; М2=20 900 кН • м; Л43=18 900 кН .м; 1—домкраты усилием по
1500 кН; 2 — домкраты усилием по 2000—3000 кН; 3 — сборные плиты; 4 —
сборные балки; 5 — бетон замоноличивания.
Статические испытания фрагмента проводились в три
этапа:
двукратное нагружение ступенями 0,25; 0,5; 0,75; 0,9;
1,0 и т. д. до 1,8 расчетной нагрузки и разгрузка в об-
ратной последовательности;
многократно повторное нагружение .в интервалах
(0,5—0,8) Ррасч—800 циклов;
нагружение ступенями до разрушения фрагмента.
54
За момент разрушения была принята нагрузка, вызы-
вающая:
прогиб любого элемента рамы более 0,01 его
длины;
прирост прогибов от последней ступени нагружения,
равный или превышающий суммарный Прогиб от пер-
вых пяти ступеней нагружения;
раскрытие трещин в сборных элементах более 0,2 мм;
разрушение бетона по косым трещинам вблизи уз-
лов;
достижение растянутой арматурой в любом сечении
предела текучести или разрушение сжатой зоны бетона.
Результаты проведенных испытаний фрагмента
позволили сделать следующие заключения (табл. 6,
рис. 25):
Таблица 6
Нагрузка, до- ли от расчет- ной Момент, кНм Напряжения в арматуре, МПа
расчетные замеренные
СтаДня работы К CU Л ч см 1 7 7 см 4 7 см 1
со t 0) О о CD <и
х Я 3 я я Я X §
§. |5 (D 5* <и 5 о Л си 5
О о о о
Упругая 0,25 0,25 399 282 3,96 6,0 2,79 2,67
0,5 0,25 593 470 5,9 10,0 4,58 4,46
0,5 0,5 734 503 7,28 11,0 5,75 5,46
0,75 0,5 927 690 9,2 14,7 6,57 7,46
0,75 0,75 1070 721 10,6 15,4 9,14 7,86
1,0 1,0 1466 1000 14,5 21,3 12,9 14,97
Трещинооб- 0,5 0,5 503 — 58,6 37,46
разования 0,75 0,5 690 — 80,6 — 46,03
0,75 0,75 721 — 84,3 « 1 46,21
1,0 0,75 973 — 113,5 — 57,91
1,0 1,0 1000 — 117,0 — 58,21
1,8 1,8 1780 •— 208,0 — 92,84
все загруженные элементы фрагмента работали при
расчетной нагрузке в упругой стадии; появление первых
трещин при нагрузке, равной 1,8 расчетной, удовлетво-
рительно совпадает с результатами расчета фрагмента
на трещиностойкость; напряжения в арматуре, измерен-
ные при помощи динамометров, расходятся с расчетны-
ми и примерно в 1,8—2 раза меньше их;
55
жесткость узлов сборных конструкций фрагмента
была достаточной и обеспечила работу всей конструк-
ции вплоть до разрушения нагрузками, превышающими
расчетные;
вся конструкция фрагмента оказалась более жесткой,
чем по расчету. Прогибы во всех расчетных сечениях
конструкции были существенно (не менее чем в 1,3 раза)
меньше расчетных, что указывает на очевидность допу-
скаемых запасов в расчетах.
Значительная разница в этих величинах, а также
в величине расчетной разрушающей нагрузки и получен-
ной при испытаниях объясняется, по-видимому, недоуче-
том в расчетах работы монтажной арматуры, несколько
повышенной прочностью бетона против расчетной, а так-
же наличием запасов в методике расчетов.
Испытания фрагментов бычков на статические
нагрузки
Целью испытаний фрагментов бычков была проверка
несущей способности сборных бычков в узле заделки
их в фундаментную плиту при работе на изгиб, на ска-
лывание в направлении поперек потока, на скалывание
в направлении вдоль потока, а также проверка на
восприятие конструкцией скалывающих напряжений,
возникающих по поверхностям замоноличивания в вер-
тикальных стыках между сборными элементами.
Нагрузка на бычки (рис. 26) создавалась системой
гидравлических домкратов, развивающих усилия 1500
и 2000 кН.
Загружение конструкций производилось, как и при.
испытаниях двухпролетного фрагмента, в три этапа:
двухкратное загружение ступенями 0,25; 0,50; 0,75;
0,9; 1,0 расчетной нагрузки и разгрузка в обратной по-
следовательности;
многократно повторное загружение в интервалах от
0 до (0,5—0,8) Ррасч—500 циклов;
нагружение ступенями до разрушения.
Состояние конструкций наблюдалось при помощи
дистанционной (динамометры, щелемеры, термометры,
тензодатчики) и переносной (клинометры, щелемеры, от-
весы и т. п.) аппаратуры. При испытании первой пары
бычков на изгиб первые трещины были обнару-
жены при нагрузке, равной 2,1—2,3 расчетной, а раз-
56
рушение наступило при нагрузке, равной 2,7—2,8
расчетной, и произошло по сечению на высоте 3—4 м
от фундаментной плиты, где в сборных элементах разры-
валась часть рабочей арматуры.
В период максимальных нагрузок наибольшее раск-
рытие трещин в нижнем горизонтальном шве между
бетоном омоноличивания и сборным элементом состав-
ляло до 0,3 мм, а в шве у поверхности фундаментной
плиты — до 1,0 мм.
Рис. 26. Испытание бычков Киевской ГЭС на статические нагрузки.
а — на изгиб; б — на скалывание в направлении поперек потока; в — на ска-
лывание вдоль потока; г, д, е — эпюры изгибающих моментов и перерезываю-
щих сил при расчетных разрушающих усилиях соответственно 1 340 кН • м,
Р1 = 1100 кН, Qi = 10 300 кН и Q2=8400 кН.
При испытании двух пар бычков на скалывание пер-
вые трещины появились в сечениях у фундаментной
плиты при нагрузках, достигающих 1,5—1,6 расчетной.
По данным наблюдений, при испытании всех бычков
при нагрузках, равных 1,2—1,3 расчетной, после 600
циклов загружений конструкции работали в упру-
гой стадии без появления трещин. Не было обна-
ружено также раскрытия швов между сборными элемен-
тами и омоноличенным бетоном. Испытания бычков
подтвердили общие выводы, полученные при испытаниях
двухпролетного фрагмента,
57
Испытания однопролетного фрагмента на вибрационные
нагрузки
Целью динамических испытаний однопролетного
фрагмента являлось изучение поведения узлов и стыков
омоноличивания между сборными элементами при дли-
тельных вибрационных нагрузках, которые в натурных
условиях могут возникнуть при работе гидроагрегатов
в нормальных и переходных режимах, при сбрасывании
через водосливы водного потока и т. п. В связи с этим
в программу исследований были включены следующие
вопросы:
определение расчетных динамических характеристик
фрагмента (частоты собственных колебаний, форм коле-
баний, декремента затухания);
определение динамических характеристик фрагмента
при различных значениях вибрационных нагрузок с до-
ведением фрагмента до разрушения и анализ характера
разрушений;
усталостные испытания фрагмента при различных
вибрационных нагрузках с доведением фрагмента до
разрушения и анализ характера разрушений;
изучение процесса изменений динамических характе-
ристик фрагмента во время усталостных испытаний.
Для проведения динамических испытаний фрагмента
была изготовлена специальная .вибрационная машина,
способная развить значительную направленную силу
(до 1200 кН) при частоте оборотов (циклов) 500—
1500 мин-1. Вибромашина была установлена на перекры-
тии фрагмента (рис. 27) и создавала нагрузки, соответ-
ствующие второй форме собственных колебаний рамы
с максимальными усилиями в пролете перекрытия и
верхних сечениях бычков рамы. В этих сечениях были
созданы предварительные статические напряжения от
собственного веса ригеля. Для этой цели перекрытие
монтировалось на несущих подмостях и замоноличива-
лось с бычками, передавая силу веса на эти подмости.
После того как бетон омоноличивания набрал проектную
прочность, подмости были удалены.
Испытания проводились институтом ГрузНИИЭГС и
Институтом гидромеханики АН УССР.
Нагружение фрагментов вибрационными нагрузками
производилось в несколько этапов с доведением возму-
щающей силы до значений около 1000 кН. Количество
циклов было доведено до 1,7 млн. Обследованиями, про-
58
бодйвшимйся с помощью ультразвука, фильтрационными
исследованиями на водонепроницаемость изменений в це-
лостности конструкций не было обнаружено. Сопостав-
ление фактических динамических характеристик с рас-
четными показало, что частота собственных колебаний
и рассеивание энергии фактически значительно выше
расчетных и мощность машины недостаточна для созда-
ния нагрузок, способных довести конструкцию до трещи-
нообразования.
Рис. 27. Схема испытания однопролетного фрагмента отсасывающей
трубы на динамические нагрузки (Киевская ГЭС).
а — общий вид фрагмента; б — эпюра изгибающих моментов при вынужден-
ных резонансных колебаниях при Р=10 кН, ЛЬ = 152,2 кН • м, М2=113,4 кН • м,
М3=127,6 кН • м, Л44=126,8 кН • м; 1 — сборные плиты; 2 — сборные балки; 3 —
вибромашина; 4 — колонна с домкратом.
В ходе испытаний установлено, что заполнение яче-
ек (пустот) в сборных конструкциях песком в значи-
тельной степени улучшает динамические характеристи-
ки, способствуя поглощению энергии вынужденных коле-
баний.
Результаты динамических испытаний фрагмента
позволили сделать вывод, что при вибрационных нагруз-
ках, которые могут быть в процессе нормальной эксплуа-
тации ГЭС, монолитность сборных железобетонных
конструкций обеспечивается.
Следует также отметить, что проведенный комплекс
исследований фильтрационного характера дал возмож-
ность определить монолитность и водонепроницаемость
сборных конструкций при напорах, равных натурным.
Такие исследования можно считать очень удачным спо-
собом наблюдения за процессом трещинообразования
59
в конструкциях при статических и динамических испы-
таниях фрагментов.
В целом комплекс лабораторных исследований сбор-
ных конструкций и испытаний фрагментов здания ГЭС
позволил получить достаточно полные характеристики
запроектированных конструкций и с достаточным
обоснованием принять необходимые решения в рабочих
чертежах.
9. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
ЗА СООРУЖЕНИЯМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ
Ввиду новизны конструкций сооружений Киевского
гидроузла программа натурных наблюдений, выполнен-
ных в период строительства и в первые годы эксплуата-
ции, была существенно расширена по сравнению с обыч-
но осуществляемыми наблюдениями на гидроузлах.
Помимо наблюдений, проводимых для контроля за со-1
стоянием сооружений (наблюдения за фильтрацией
в теле и в основании сооружений, за осадками и переме-
щениями сооружений, за поведением деформационных
швов и т. и.), были также предусмотрены наблюдения
за напряженным состоянием конструкций, специальные
наблюдения и исследования монолитности и прочности
стыков сборных элементов и др. Наблюдения проводи-
лись при помощи сети контрольно-измерительной аппара-
туры (КИА), стационарно установленной в сооружении.
Отдельные исследования проводились путем временной,
разовой или эпизодической установки специальной КИА.
Количество установленной в сооружении контрольно-из-
мерительной аппаратуры и устройств характеризуется
данными табл. 7.
Наблюдения за показаниями КИА и анализ резуль-
татов наблюдений с начала строительства и до 1971 г.
осуществлялись работниками научно-исследовательского
отдела института Укргидропроект. Результаты обобща-
лись в отчетах, которые составлялись периодически
1 раз в 1—2 года.
С 1971 г. в связи с тем, что работа всех сооружений
практически стабилизировалась, наблюдение за КИА
приняла на себя дирекция ГЭС.
Для изучения напряженного состояния конструкций
измерительная аппаратура ввиду ограниченных возмож-
60
постен ее получения была сосредоточена в основном
в отдельных типовых пли характерных секциях. В ка-
честве таковых были выбраны секции 4 здания ГЭС,
секция 8 правобережного устоя, секция 3 камеры шлю-
за. При разработке схемы установки КИЛ учитывалось
стремление измерить напряжения примерно в тех точ-
ках, где они были определены расчетами или измерены
при проведении испытаний фрагментов здания ГЭС.
Таблица 7
Аппаратура Количество установленных аппаратов
Здание ГЭС У стон Судоходные сооружения
S СО
X о о я
S. ja X со О “ л 03 О
н х X о F- X
и о О О 4) о 2 ° 2
>> ч о Ч и ч
Пьезометры 41 41 23 23 51 45
Динамометры: грунтовые 18 12 68 59 16 15
арматурные 172 136 45 34 20 18
Дистанционные щелемеры 19 16 37 24 — —
Дистанционные термометры 34 16 15 13 14 5
Трехмарочные щелемеры . . 17 16 15 15 23 23
Высотные марки 41 41 72 47 86 84
Особое внимание было уделено вопросам контроля
качества омоноличивания стыков сборных элементов.
В 1процессе строительства постоянно контролировалось
качество бетонной смеси на заводе, а также проверялась
плотность бетона, уложенного в узлы омоноличивания,
с помощью ультразвука. Эта проверка осуществлялась
сотрудниками ЛШСИ имени В. В. Куйбышева. Провер-
кой охватывалось до 40% узлов омоноличивания в эле-
ментах сооружений, которые в период эксплуатации
должны находиться под действием напора воды. При-
мерно в 90% случаев плотность бетона была оценена как
удовлетворяющая проектным требованиям и превышаю-
щая их, и только в 10% случаев плотность была несколь-
ко ниже требуемой. Перед затоплением котлована ряд
узлов омоноличивания был проверен на водонепрони-
цаемость путем нагнетания воды в пробуренные сква-
жины. Данные этой проверки показали удовлетворитель-
ное состояние узлов омоноличивания. После затопления
61
котлована практически ни в одном из узлов стыкования
сборных элементов не было обнаружено существенной
фильтрации, которая могла бы свидетельствовать о на-
личии сквозных трещин. Для оценки качества деформа-
ционных швов были прове-
дены наблюдения за их рас-
крытием под действием на-
грузок и температурных на-
пряжений с помощью ди-
станционных щелемеров. По
зданию ГЭС из 16 установ-
ленных в швах приборов 12
не зафиксировали раскры-
тия швов, а четыре — пока-
зали раскрытие от 0,04 до
0,15 мм. По сопрягающим
устоям 60% приборов пока-
зало раскрытие швов в раз-
мере от 0,04 до 0,2 мм,
остальные приборы не от-
метили раскрытия.
Значительный интерес
представляло сопоставление
расчетных и измеренных в
натуре напряжений в осно-
вании сооружений и непо-
средственно в конструкциях.
Наблюдения показали, что
в строительный период на-
пряжения по контакту со-
оружений с грунтом увели-
чивались по мере роста на-
грузок. После затопления
котлована и ввода сооруже-
ний в эксплуатацию значе-
ния контактных напряжений
изменялись в соответствии
с изменением действующего напора и взвешивающего
давления воды. Одновременно происходило некоторое
перераспределение напряжений с увеличением их со
стороны верхнего бьефа на 0,05—0,1 мПа. Наибольшие
напряжения, достигающие 0,5 МПа, отмечены на участ-
ке под помещениями МНУ и ЗРУ, где нагрузки от соб-
ственного веса наибольшие и конструкция обладает
Рис. 28. Эпюры нормальных
напряжений в основании зда-
ния Киевской ГЭС.
--------— расчетные;-----------
замеренные в период эксплуатации.
62
наибольшей общей жесткостью. Этим объясняется неко-
торое увеличение напряжений в основании здания в этой
зоне за счет переформирования эпюры напряжений по
сравнению с расчетной, построенной, как для жесткого
штампа.
Установить полную картину распределения напряже-
ний в основании секции здания ГЭС в направлении по-
перек потока оказалось невозможным, поскольку грун-
Рис. 29. Эпюры нормальных напряжений в основании каркаса и в ос-
новании ячейки 8-й секции низового открылка сопрягающего устоя
Киевской ГЭС.
1,2 — расчетные соответственно в строительный и эксплуатационный перио-
ды; 3, 4, 5, 6 — замеренные в натуре соответственно в строительный (3) и
эксплуатационный (4, 5, 6) периоды при отметках уровня воды в нижнем
бьефе 92,0; 95,0; 98,6; 7 и 8 — расчетные в строительный и в эксплуатацион-
ный периоды в основании ячеек; 9 — замеренные в натуре в период эксплуа-
тации.
товые динамометры были установлены только под
бычками. Однако есть основания полагать, что распре-
деление это неравномерно: в пролетах фундаментной
плиты за счет ее црогибов напряжения меньше, чем под
бычками. Такое предположение подтверждает тот факт,
что суммарная реакция основания, вычисленная по дан-
ным измерения напряжений под (бычками, превысила бы
нагрузку от собственного веса секции более чем в 1,5 ра-
за. На рис. 28 приведены расчетные эпюры напряжений
в основании здания ГЭС при различных сочетаниях на-
грузок и эпюры, построенные по данным натурных изме-
рений.
63
Рис. 30. Графики напряжений в арматуре бычка и перекрытия отса
а — схема размещения приборов в бычке; б — схема размещения приборов
рекрытия; д — температура бетона.
Напряжения в основании ленточных фундаментов
исследуемой секции сопрягающего устоя, полученные по
показаниям грунтовых динамометров, достигали у лице-
вой грани 0,34 МПа. По расчетам эта величина была
равна 0,67 МПа. Распределение напряжений по направ-
лению, нормальному лицевой грани, примерно совпадает
с проектным (-рис. 29). Напряжения в грунте в середине
ячейки на уровне подошвы ленточного фундамента до-
стигают 0,15 МПа, по расчетам напряжения в строитель-
ный период могли достигать 0,4—0,5 МПа, а в период
эксплуатации—0,35—0,4 МПа. Такое несовпадение мож-
но объяснить неправильной оценкой при расчетах явле-
ния «зависания» засыпки в ячейках.
Снятие показаний арматурных динамометров, уста-
новленных в характерных сечениях конструкций здания
ГЭС, производилось ежемесячно, начиная с момента
установки и до января 1971 г., т. е. практически до пол-
ной стабилизации нагрузок и осадок сооружения.
Максимальное значение растягивающих напряжений
зарегистрировано в одном из сечений фундаментной пли-
ты в верхнем бьефе и не превышает 100 МПа. В осталь-
ных сечениях, в том числе в фундаментной плите, быч-
ках и перекрытиях отсасывающих труб, растягивающие
напряжения достигают 40—50 МПа (рис. 30, 31).
Напряженное состояние в ленточных фундаментах
сопрягающего устоя, фиксируемое показаниями арматур-
сывающей трубы здания Киевской ГЭС.
перекрытии; в — напряжения в арматуре бычка; г — напряжения в арматуре пе-
ных динамометров, установленных в исследуемой сек-
ции 8, качественно совпадает с расчетным (рис. 32).
Однако и в этих конструкциях замеренные значения на-
пряжений заметно ниже расчетных. Максимальные рас-
тягивающие напряжения отмечены в продольной армату-
ре нижней сетки ленточного фундамента, нормальной
лицевой грани устоя. В консоли эти напряжения к мо-
*15.0
-29.0
♦ /£7
чгл
10.0 -ZM
-ю.о rioi
+8J5 _
Ю КМ
•6’5
. «3 -го. 7
-17Я
cs -JV.
•Дл
«Г7
18.0
8.0
9.5
9.0
81.0
ог.о
п.з
-87
-JZ.J
-3,0
-24,8
~2’6.Г
iTO.b
136.8
>&0
-5.0
929.0
-31.7
5.0
ИО.О
918,2 921,0
08 5.8
7J 913.8
-29.5
924.3
11.1 11.8
29.0
-0.5
Рис. 31. Данные о напряжении в арматуре по показаниям арматурных
динамометров (напряжения в МПА: 4-----растягивающие,-----сжи-
— 10,0
мающие; ___gg- g — минимальные и максимальные сжимающие;
4-20,0 4-20,0
Iq 'q'—максимальные и минимальные растягивающие; 2_ ।q q —
максимальные растягивающие и минимальные сжимающие).
5—525 65
+Z.J
>19.8
'8.8
менту стабилизации осадок достигли 70—75 МПа: пс
мере удаления от лицевой грани растягивающие напря-
жения уменьшаются и в пределах второго пролета ((вто-
рой ячейки) переходят в сжимающие, достигая 25 МПа.
В арматуре верхней сетки напряжения изменяются от
10 МПа сжатия до ГО МПа растяжения.
Арматурные динамометры, установленные в стыках
омоноличивания сборных плит каркаса устоя, показали,
что наиоольшие напря-
жения возникают в узлах
сопряжения сборных
плит с лицевой стенкой
на уровне примерно по-
ловины высоты устоя.
Здесь растягивающие
напряжения в арматуре
достигают 50—90 МПа.
Вниз и вверх от середины
устоя напряжения умень-
шаются и даже переходят
в сжимающие.
На здании ГЭС было
предусмотрено также
проведение большого объ-
ема динамических испы-
таний в натуре. Основны-
ми задачами динамиче-
ских испытаний были сле-
дующие:
определение параме-
секции здания ГЭС как
Рис. 32. Напряжения в арматуре,
замеренные в натуре в период
эксплуатации по арматурным ди-
намометрам.
4-— растяжение, МПа; — —сжатие,
МПа.
тров вынужденных колебаний
твердого тела на упругом основании при нагрузках,
создаваемых гидротурбинами, а также при пропуске
паводковых расходов;
определение параметров вынужденных колебаний от-
дельных конструкций, в частности бычка между водо-
сливными пролетами, крышки люка над агрегатами
и др.;
определение частоты собственных колебаний отдель-
ных сборных конструкций здания и коэффициентов за-
тухания колебаний;
определение влияния колебаний водобойных плит на
конструкции здания ГЭС.
Основной объем испытаний выполнен лабораторией
66
НИС института Гидропрбёкт имени С. Я. Жука в 1965—
1966 гг. на первой секции здания ГЭС. Контрольно-из-
мерительную аппаратуру устанавливали на время испы-
таний в различных точках здания ГЭС. Вибрации изме-
ряли при различных стационарных и переходных режи-
мах работы одного из гидроагрегатов, включая искус-
ственное короткое замыкание, а также при сбросе
расходов через водосливные отверстия. Результаты из-
мерений вибрации секции здания показали, что вибрации
происходят с оборотной и лопастной частотами соответ-
ственно 1,43 и 5,72 Гц, амплитуда колебаний не превы-
шает 8—10 мкм. Таково же примерно значение ампли-
туды колебаний и при пропуске паводковых расходов
при расчете 2,5—4 Гц. Амплитуда колебаний бычков и
надагрегатных крышек также достигает 30—40 мкм.
Результаты проведенных исследований позволили
сделать основной вывод, что, несмотря на наличие явле-
ний резонанса, вибрации, наблюдаемые в условиях нор-
мальной эксплуатации, примерно на порядок меньше
допустимых, а потому дополнительные напряжения, воз-
никающие в конструкциях от вибрационных нагрузок, не-
опасны.
Исследования сборных конструкций подтвердили, что
основные гидротехнические сооружения, построенные
с широким применением сборных железобетонных конст-
рукций, являются достаточно надежными и долговечны-
ми. Полученные результаты с достаточной уверенностью
можно использовать при проектировании новых гидроуз-
лов и гидротехнических сооружений.
Однако проведенные исследования выявили и суще-
ственные расхождения в результатах расчетов напря-
женного состояния конструкций и данных, полученных
при их испытаниях и при натурных исследованиях. Так,
испытания фрагментов здания ГЭС с их простыми форма-
ми и ясной схемой загрузки выявили большую несущую
способность конструкций, чем она определена расчета-
ми. Еще большие расхождения отмечены в значениях
напряжений в арматуре, полученных расчетами и за-
фиксированных динамометрами. Если считать истинны-
ми показания контрольно-измерительной аппаратуры,
то напряженное состояние конструкций отсасывающих
труб здания ГЭС завышено в расчетах примерно в 4—
5 раз. К сожалению, для безоговорочного утверждения
таких положений нет полных оснований, так как нет
5*
67
уверенности в качестве контрольно-измерительной аппа-
ратуры, точности ее установки и тарировки, в достаточ-
ном количестве КИА, в частности арматурных динамо-
метров, и т. д. Однако представляется несомненным,
что расчеты напряженного состояния конструкций
выполнены с большим запасом. При простых формах
здания ГЭС с горизонтальными гидроагрегатами приня-
тая методика расчетов, в частности методы учета взаим-
ного влияния зон, осреднения расчетных сечений в пре-
делах расчетной зоны, нуждается в уточнении.
Глава третья
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ
СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
10. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Сходство состава сооружений Киевского и Каневского гидро-
узлов, их основных параметров, компоновочных и принципиальных
конструктивных решений позволило и в вопросах организации строи-
тельства основываться на некоторых общих для обоих гидроузлов
принципах. К основным принципам можно отнести строительство
основных сооружений в две очереди; широкое применение гидроме-
ханизации; схему возведения перемычек, разработку котлованов,
организацию водоотлива и водопонижения в котлованах; схему ме-
ханизации бетонных и монтажных работ в котлованах; схему про-
пуска строительных расходов и перекрытия русла; организацию вре-
менного судоходства и некоторые другие. Вместе с тем местные
строительно-хозяйственные условия по-разному отразились на схеме
доставки на стройки оборудования и основных строительных мате-
риалов, схеме внутрипостроечных перевозок, на составе объектов
производственной базы и некоторых других решениях.
Объемы основных работ, выполненных при строительстве Киев-
ского и Каневского гидроузлов, приведены в табл. 8.
Для выполнения этих объемов работ на Киевской ГЭС были со-
зданы две строительные площадки — основная правобережная в не-
посредственной близости от основных бетонных сооружений гидро-
узла и левобережная на десятом километре плотины, если считать
от створа сооружений.
Правобережная площадка была связана автомобильной дорогой
длиной около 4 км и временной железнодорожной веткой протяжен-
ностью 12 км с государственной сетью дорог. Строительная площад-
ка заняла территорию поймы в нижнем бьефе гидроузла площадью
около 40 га, территория в основном намыта из полезной выемки. На
левобережной строительной площадке были построены бетонный за-
вод с двумя бетоносмесителями емкостью 1200 л и небольшие под-
собные хозяйства.
68
На строительстве Каневского гидроузла правобережная строи-
тельная площадка также была размещена на территории поймы
реки на расстоянии в среднем до 4,5 км от котлована ГЭС. Связь со
строительной площадкой осуществлялась только по автомобильной
дороге.
Левобережная строительная площадка была размещена на бе-
регу Днепра на расстоянии около 2 км от створа плотины и связана
с железной дорогой веткой протяженностью 6 км.
Таблица 8
Наименование работ Киевская ГЭС Каневская ГЭС
Выемка земли, тыс. м3 • В том числе: 24 390 22 440
сухоройными механизмами 10 560 3750
гидромеханизированным способом . . 13 830 18 690
Насыпь, тыс. м3 55 020 36 470
В том числе намыв 42 890 34 920
Укладка бетона, тыс. м3 В том числе: 825 842
монолитного 717 790
сборного 108 52
Укладка камня, тыс. м3 555 516
Укладка щебня, тыс. м3 Монтаж гидросилового оборудования, 624 345
тыс. т Монтаж гидромеханического оборудова- 16,14 20,6
ния, тыс. т 14,5 33,2
В первую очередь строительства Киевского и Каневского гидро-
узлов возводились основные бетонные сооружения — здание ГЭС
с устоями и судоходные сооружения. В этот же период выполнялись
работы по намыву и устройству креплений левобережных плотин.
Во вторую очередь после переключения расходов Днепра на подго-
товленные бетонные сооружения производилось перекрытие русла,
возводилась русловая плотина и по мере готовности плотины и чаши
водохранилищ наполнялось водохранилище до проектных отметок.
Доставка камня, щебня для строительства Киевской ГЭС про-
изводилась как речным транспортом, так и по железной дороге в со-
отношении в среднем за все годы строительства примерно 50:50%,
хотя по проекту предполагалось, что это соотношение будет состав-
лять 70 : 30% в пользу водного транспорта.
Камень и щебень, поставляемые по железной дороге, разгружа-
лись на правобережной площадке, а поставляемые баржами — на
причалах правого берега и на организованных временных складских
площадках левого берега. К месту укладки камень и щебень достав-
лялись автотранспортом. Сборный железобетон со складов строи-
тельной площадки доставлялся к месту монтажа автотранспортом
на трейлерах.
Оборудование для ГЭС и шлюза наступало на строительство по
железной дороге и принималось на склады правобережной площад-
ки. Со складов основное гидросиловое оборудование доставлялось
69
к монтажной площадке ГЭС по железнодорожной ветке, а гидроме
ханическое оборудование шлюза и ГЭС — автотранспортом.
Связь правого и левого берегов в первую очередь строительства
осуществлялась при помощи паромной переправы. 'После перекрытия
русла был сооружен временный мостовой переход через здание ГЭС.
На Каневской ГЭС транспортная схема была более сложной.
Основной лоток грузов, поступающий по железной дороге, прини-
мался на левобережной строительной площадке. Отсюда тяжелое
оборудование и сборный железобетон доставлялись на правый берег
при помощи паромной переправы. Причалы переправы были обору-
дованы специальными погрузочно-разгрузочными устройствами.
Строительные материалы с левобережной строительной площадки
доставлялись автотранспортом на правый берег по временному мос-
ту с односторонним движением.
Одна из особенностей в организации строительства, общая для
обоих гидроузлов, — относительно большие объемы земляных работ,
выполняемых гидромеханизированиым способом. В связи с этим
были приняты оригинальные и удачные решения по расширению
фронта работ, что позволило сосредоточить в пиковые годы строи-
тельства (19*63—1964 гг.) до 16 земснарядов, в том числе один зем-
снаряд типа 1000-80, четыре земснаряда типа 500-60, четыре — ти-
па 300-40 и по семь — типов 12Р-7 и 140-К-
На строительстве Каневской ГЭС в связи с растянутостью сро-
ков строительства количество земснарядов в пиковые годы не пре-
вышало пяти.
11. ПРОПУСК СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ. ОРГАНИЗАЦИЯ
КОТЛОВАНА
Принципиальные схемы пропуска строительных расходов по
обоим гидроузлам были приняты практически идентичными. Основ-
ные решения предусматривали такую последовательность работ:
пропуск строительных расходов первой очереди строительства
по естественному руслу Днепра и суженной пойме; со стороны пра-
вого берега сужение поймы определялось размерами котлована
ГЭС — размещением продольной ограждающей перемычки; со сто-
роны левого берега пойма реки сужалась левобережной плотиной до
пределов, ограничиваемых требованием пропуска расчетного паводка
обеспеченностью 10% без ощутимых размывов русла и поймы, опас-
ных для сооружений или существенного переформирования русла;
дальнейшее сужение поймы в год перекрытия русла после про-
хождения паводка путем намыва левобережной плотины и участка
плотины со стороны правого берега с оставлением минимального
прорана в пределах естественного русла; в этот же период подготав-
ливался новый водопропускной тракт в виде временного подводяще-
го канала к котловану ГЭС со стороны верхнего бьефа и отводяще-
го канала ГЭС со стороны нижнего бьефа в проектных параметрах;
подготовка котлована и здания ГЭС к затоплению, затопление
котлована, раскрытие верховой и низовой перемычек, устройство
в них проранов с размерами живого сечення, обеспечивающими ми-
нимальные перепады при перекрытии русла;
пропуск полного расхода реки после перекрытия русла по под-
готовленному водоотводящему тракту и через открытые проточные
части турбин с несмонтированными гидроагрегатами в здании ГЭС;
70
намыв русловой плотины, крепление се верхового откоса и на-
полнение водохранилища.
Конструкция перемычек была принята намывной из песчаных
грунтов, получаемых при разработке котлована здания ГЭС. По-
перечный профиль перемычки был принят со свободным верховым
откосом и частично с откосом заложением до 1 : 15, что позволило
отказаться от устройства креплений для защиты откосов от волно-
вых воздействий. Защита верховых откосов от размывов осуществ-
лена путем устройства струеотклоняющих каменных шпор, местопо-
ложение и размеры которых установлены на основе исследований
на воздушно-напорной модели.
Котлованы основных сооружений гидроузлов принимались до-
статочных размеров, чтобы значительно отдалить от них область пи-
тания грунтового потока в период половодий и уменьшить за счет
этого затраты на водоотлив, водопонижение и на защиту откосов
перемычек и котлована от суффозионных явлений. Кроме того, опыт
эксплуатации уширенных и углубленных в районе «ковша» котлова-
нов позволил на Каневской ГЭС уменьшить количество водопонизи-
тельных установок типа АТН с 140 до 118 и существенно снизить
эксплуатационные затраты на водопонижение. Некоторое увеличение
длины перемычек при этом вызывало незначительные удорожания,
поскольку грунт для намыва подавался из полезных выемок. В ре-
зультате при глубине котлованов на Киевской и Каневской ГЭС со-
ответственно 20 и 16 м от естественной поверхности и 25 и 22 м от
уровня воды за перемычками при расчетном половодье водопониже-
ние в котлованах было обеспечено установкой по периметру перемы-
чек одного ряда глубинных насосов типов АТН и АПВМ при рас-
стоянии между насосами в среднем 15—'25 м и нескольких комплек-
тов водопонизительных установок типа ЛИУ.
Средний коэффициент фильтрации песков в активной зоне грун-
тового потока составлял для Киевской ГЭС 35 м/сут и для Канев-
ской — 40 м/сут.
В период проведения работ в котлованах на наиболее низких
отметках максимальное количество работающих установок водопо-
нижения составляло:
Киевская ГЭС Каневская ГЭС
АТН............... 214 —
АПВМ................ — 106
ЛИУ ................ 32 31
Кроме того, в ковше рисбермы в период отсыпки каменного
крепления в его откосы и днище работали насосные установки по-
верхностного водоотлива. В котловане Киевской ГЭС поверхностный
водоотлив из ковша рисбермы сначала осуществлялся земснарядом
типа Г2Р-7, который разрабатывал грунт в ковше. После окончания
выемки грунта и выполнения отсыпки камня в ковш водоотлив осу-
ществлялся с помощью плавучей насосной станции с насосами, обес-
печивающими общую подачу 2,2 м3/с.
Конструкции перемычек оказались экономически эффективными
и не потребовали для устройства привозных материалов. Незначи-
тельные объемы камня, отсыпанного в струеотклоняющие шпоры,
были практически повторно использованы при перекрытии русла (на
Киевской ГЭС) и в других элементах крепления земляных соору-
жений.
71
В принятой для рассматриваемых гидроузлов схеме ко второй
очереди строительства относились только работы по возведению
русловых плотин, а также доделки по другим основным сооруже-
ниям. Сокращение до минимума объемов работ второй очереди
строительства и увеличение интенсивности их выполнения дали воз-
можность в короткие сроки подготовить напорный фронт к подъему
уровня воды в водохранилище и обеспечить пуск гидроагрегатов.
Этого требовали также и реальные условия пропуска расходов реки
и условия судоходства, по которым перекрытие русла реки можно
было начинать только при спаде гузоперевозок.
В связи с этим в год перекрытия русла (а по Киевскому гидро-
узлу и в год, предшествующий году перекрытия) производилось су-
жение участка поймы, оставленного для пропуска паводковых рас-
ходов, путем намыва участков левобережной плотины.
Опыт проектирования и строительства Киевской и Каневской
ГЭС показал, что, решая вопросы пропуска расходов реки в период
строительства, необходимо тщательно учитывать возможные нега-
тивные последствия сужения русла и поймы искусственными соору-
жениями не только непосредственно в районе створа гидроузла, но
и на ближайших участках реки. Так, при пропуске первого же па-
водка в ётворе Киевской ГЭС выявилась опасность промыва русл
старых Пойменных проток Днепра, находящихся от створа на рас-
стоянии более 5 км, и серьезного переформирования судоходного
русла реки. Это вызвало необходимость укрепления ранее построен-
ных перепадных плотин в протоках. При пропуске весеннего павод-
ка 1970 г. расходом 15'5'40 м3/с расчетной обеспеченностью свыше
5% в створе Каневской ГЭС произошел опасный подмыв опор
мостового перехода с нарушением транспортных связей между бе-
регами.
12. ПЕРЕКРЫТИЕ РУСЛА
Опыт, приобретенный строителями Каховской, Кременчугской и
Днепродзержинской ГЭС, показал, что при хорошо подготовленном
водопропускном тракте, наличии мощных средств механизации, в том
числе гидромеханизации, возможно осуществлять перекрытие русла
путем отсыпки каменного банкета пионерным способом в сочетании
с интенсивным намывом песка в проран или при особо удачных
условиях перекрыть реку и безбанкетным способом. Исследования
пропускной способности здания Киевской ГЭС, выполненные
б. Институтом гидрологии и гидротехники АН УССР (ныне институт
Гидромеханики АН УССР), показали, что проточная часть каждой
турбины с несмонтированными гидроагрегатами может пропустить
расход до 300 м3/с при перепаде уровней до 200 см. В соответствии
с результатами исследований, с учетом готовности строительной
части здания ГЭС и наличия кранового оборудования для пропуска
расходов при перекрытии русла были подготовлены и оборудованы
затворами 8 отверстий на Киевской ГЭС и Гб отверстий на Канев-
ской ГЭС.
Со стороны нижнего бьефа были подготовлены отводящие кана-
лы шириной ’300 м на Киевской и 330 м на Каневской ГЭС и разо-
браны перемычки на ширине соответственно 100 и 160 м.
Со стороны верхнего бьефа к моменту перекрытия русла были
рыполнеры временны^ подводящие каналы площадью живого сечения
72
73
Около 60б м2 на Киевской и более 1500 м2 на Каневской ГЭС.
Грунт при разработке каналов подавался в полезную насыпь. В вер-
ховой перемычке в период между затоплением котлована и перекры-
тием русла выполнены прораны шириной, равной на Киевской ГЭС
70 м, а на Каневской ГЭС вначале 60 м и к завершению перекры-
тия — 250 м.
Перекрытие русла Днепра на Киевской ГЭС было решено вы-
полнить путем отсыпки пионерного каменного банкета. Это решение
было принято на основе опыта, полученного здесь же на гидроузле
при перекрытии протоки Домаха [17].
При подготовке к перекрытию русла на Киевской ГЭС было вы-
полнено сужение поймы и русла в створе плотины, устроен водо-
отводящий тракт, закреплено русло каменной отсыпкой в пределах
участка возможных размывов сосредоточенными скоростями при
перекрытии, подготовлены запасы камня и щебня для перекрытия
и закрепления откосов плотины, устроены подъезды и т. п. В период
подготовки было отсыпано в русло с барж около 4 тыс. м3 камня
и щебня и заготовлено на складах левого и правого берегов около
40 тыс. м3, из них использовано для перекрытия русла 11 тыс. м3.
Отсыпка банкета была начата 4/XI 1964 г. в 8 ч. Одновременно
с отсыпкой камня в русловую часть прорана подавалась пульпа
земснарядами типов 300-40, 500-60 и 1000-40. Интенсивность суже-
ния русла составила до 12 м/ч. Перекрытие продолжалось 11 ч.
Всего было отсыпано 15 тыс. м3 камня и железобетонных элементов.
Перепад в створе перекрытия достигал 0,53 м.
Перекрытие русла Днепра (рис. 33) в створе Каневской ГЭС
осуществлено намывом мелкозернистого песка без применения в под-
водной части плотины каменно-щебеночных материалов.
Такому решению способствовали наличие очень короткого и хо-
рошо подготовленного водоотводящего тракта, небольшие меженные
расходы, возможность регулировать расходы реки Киевским гидро-
узлом. Проран шириной 200 м был замыт за 5 сут при работе четы-
рех земснарядов типа 300-40 с ежесуточной средней подачей грунта
в проран объемом около 40 тыс. м3. Максимальный перепад уровней
в створе перекрытия составил 0,21 м.
В табл. 9 приведены некоторые данные, характеризующие усло-
вия перекрытия русла в створе Киевской и Каневской ГЭС.
Опыт безбанкетного перекрытия заслуживает самого широкого
распространения и может быть применен практически при любых
расходах реки, если имеется возможность создать надежный водо-
отводящий тракт и обеспечить требуемую интенсивность подачи
грунта в проран.
В связи со сжатыми сроками строительства Киевской ГЭС пере-
крытие русла было отнесено на максимально возможную отдален-
ную дату (начало ноября) с тем, чтобы обеспечить пуск первых
гидроагрегатов в декабре 1964 г. Времени для эвакуации строитель-
ных машин из котлована, подготовки проезда по зданию ГЭС и по-
степенного затопления котлована оставалось недостаточно. Поэтому
было принято решение затапливать котлован путем свободного пе-
релива через низовую перемычку. После полной эвакуации строи-
тельных машин из котлована, отключения средств водопонижения
и водоотлива и медленного затопления котлована до уровня, не-
сколько превышающего отметку верха плит водобоя (в течение это-
го периода продолжалась эвакуация из котлована), бульдозерами
была устроена прорезь в низовой перемычке, и вода из отводящего
канала стала поступать в котлован. Несмотря на то, что нз откосе
74
перемычки напротив прорези была выполнена каменная отсыпка,
прорезь быстро расширялась и углублялась, и расход поступающей
воды быстро увеличивался. Поток отклонился от ожидаемого на-
правления в сторону левобережной струенаправляющей дамбы отво-
дящего канала, разрушив часть крепления дамбы, выполненного
в виде каменно-щебеночной отсыпки толщиной 2,0—2,5 м, а на
более высоких отметках — из железобетонных плит. В последующем
пришлось восстанавливать это крепление.
Таблица 9
Показатели Киевская ГЭС Каневская ГЭС
Расход в период перекрытия, м3/с 530 580—700
Начало и конец перекрытия 4/XI 1964 С 20 по 25/IX
Ширина прорана, м с 8.00 до 19.00 ч 130 1972 г. 200
Длина водоотводящего тракта, м . . 2000 1800
Ширина раскрытия верховой пере- мычки, м 60 60—250
Количество отверстий проточной час- ти турбин, участвующих в пропус- ке расхода 8 16
Перепад уровней в момент перекры- тия, м Количество камня и сборного желе- зобетона, отсыпанного при подготов- ке прорана к перекрытию, тыс. м3 0,53 0,21
4 —
Количество камня, отсыпанного в банкет пионерным способом, тыс. м3 11 —
Количество работавших земснарядов 3 4
Количество намытого грунта, тыс. м3 200 220
Заполнение котлована продолжалось немногим более 1 ч при
полном объеме поступившей в котлован воды около 3,0 млн. м3. Ма-
ксимальный расход по оценочным данным превышал 1200 м3/с. Рез-
ко понизился уровень воды в нижнем бьефе. Низовой отводящий
канал протяженностью около 1350 м был опорожнен, а у водоза-
бора, на расстоянии 2,5 км от створа гидроузла, уровень воды по-
низился на 0,8 м.
Котлован Каневской ГЭС затапливался постепенно, вначале
грунтовыми водами, затем закачкой воды насосными станциями и
земснарядом, и только после заполнения водой на 2/3 объема—че-
рез прорезь в верховой перемычке. Заполнение котлована продолжа-
лось около 20 сут.
Недостаток времени на Киевской ГЭС привел также к необхо-
димости организовать транспортную связь между берегами после
затопления котлована по двум временным схемам — по временному
наплавному мосту через проран в низовой перемычке, а затем — по
временному проезду через здание ГЭС со съездом с моста за пре-
делами готовой первой секции на нижнее перекрытие помещения
ЗРУ. Такое решение усложнило выполнение оставшихся работ по
75
зданию ГЭС. Следует отметить также, что перед затоплением котло-
вана был выполнен большой объем трудоемких работ по защите
помещений в здании ГЭС от затопления через технологические про-
емы в незаконченных строительством секциях здания ГЭС. Были
запроектированы и изготовлены металлические щиты для каждого
из типов проемов. Конструкция щитов и их креплений при установ-
ке была рассчитана на работу в условиях длительного воздействия
динамических нагрузок от сбрасываемого через ГЭС потока. В про-
цессе временной эксплуатации некоторые крепления оказались нена-
дежными и щиты были усилены частичным обетонированием. Всего
на Киевской ГЭС было закрыто более 16 проемов размерами до
2x3,5 м. Часть щитов была затем повторно использована при строи-
тельстве Каневской ГЭС. Опыт показал, что вопросам своевремен-
ного выполнения мероприятий по защите помещений ГЭС от затоп-
ления через технологические проемы, трубопроводы, каналы и т. п.
следует уделять серьезное внимание, и в особенности по зданиям
ГЭС с горизонтальными гидроагрегатами и многоагрегатными сек-
циями.
13. ВРЕМЕННОЕ СУДОХОДСТВО
На Киевском гидроузле осуществлена следующая схема органи-
зации судоходства в пусковой год.
В период сужения русла в створе плотины и закрепления про-
рана от размыва суда пропускались по руслу при постоянном кон-
троле глубин и скоростей. В этот период заканчивались работы по
сооружениям, входящим в комплекс судоходного шлюза, а также
подготавливался временный судоходный канал в верхнем бьефе
с отметкой дна, обеспечивающей глубину воды в нем не менее 2 м.
На верхней голове шлюза возводился порог и устанавливались ре-
монтные ворота, оснащенные клинкетами. Судоходные сооружения
были подготовлены к эксплуатации в августе 1964 г. (рис. 34).
С 1 сентября и до конца навигации судоходство осуществлялось
через шлюз со шлюзованием судов при малых напорах. Наполнение
камеры производилось через клинкеты в ремонтных воротах, опо-
рожнение — через обводные галереи в нижней голове. На нижней
голове оборудование работало по постоянной схеме. На верхней го-
лове аварийно-ремонтные ворота были смонтированы по временной
схеме с устройством временной эстакады на устоях голов для обес-
печения необходимого судоходного габарита. После окончания на-
вигации под защитой ремонтных ворот на верхней и нижней головах
камера шлюза была откачана. Зимой .1964—1965 гг. были возведены
постоянный порог, экран и гасители на верхней голове и смонтиро-
ваны по постоянной схеме аварийно-ремонтные ворота. Затем про-
странство между ремонтными воротами и стенкой падения—поро-
гом было затоплено, и ремонтные ворота были перемонтированы на
постоянные проектные отметки. В навигацию 1965 г. пропуск судов
через шлюз начался после наполнения воды в водохранилище до
отметки, обеспечивающей минимальные глубины на пороге верхней
головы.
В створе гидроузла Каневской ГЭС судоходство было пол-
ностью переключено на шлюз с 15 июля 1972 г. Шлюзование судов
началось при глубине воды на пороге 2 м. Наполнение камеры про-
изводилось через клинкеты ремонтных ворот, опорожнение — по по-
76
стоянкой схеме. В дальнейшем в отличие от Киевской ГЭС порог
верхней головы наращивался поэтапно. Зимой 1972—1973 гг. под
защитой ремонтных ворот порог был поднят на высоту до 6 м,
в 1975 г. — еще на 2 м и в 1976 г. возведен до проектных отметок
(рис. 35). Этапность возведения порога определялась подъемом
уровней воды в водохранилище и обеспечением необходимых глу-
бин над порогом.
Рис. 34. Разрез по оси судоходного шлюза Киевской ГЭС на период
временного судоходства.
1 — верховой подход; 2— верхняя голова; 3 — камера шлюза; 4 — порог шлю-
за в период временной эксплуатации; 5, 6, 7 — стенка падения, экран и гаси-
тель, возводимые под защитой ремонтных ворот после окончания временной
эксплуатации; 8 — ремонтные двухстворчатые ворота верхней головы в период
временной эксплуатации; 9 — то же в период постоянной эксплуатации; 10 —
клинкеты; 11 — аварийно-ремонтные подъемно-опускные ворота.
Рис. 35. Этапы возведения порога судоходного шлюза Каневской
ГЭС в период временного судоходства.
1 — положение порога в период временного судоходства; 2 — заградительная
стенка; 3— стенка падения; 4 — экран; 5 — балки гасителя; 6, 7 — аварийно-
ремонтные и рабочие подъемно-опускные ворота (/— 1973 г.; II — 1975 г.;
III — 1976 г.).
77
14. ОСОБЕННОСТИ В ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
И СПОСОБАХ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ В СВЯЗИ
С ПРИМЕНЕНИЕМ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
В ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЯХ
Применение в конструкциях основных сооружений
гидроузлов в больших объемах сборного железобетона
существенным образом отразилось на ряде решений по
организации строительства и выбору методов производ-
ства работ. К ним относятся решения по выбору мест
изготовления сборных элементов, по организации их
доставки на строительную площадку, разгрузки, склади-
рования и перевозки к местам установки, по выбору
средств механизации, обеспечивающих монтаж и омоно-
личивание стыков сборных элементов.
Изготовление сборного железобетона
В связи с тем, что на комбинате Днепроэнергострой-
индустрия строительство основного завода сборного же-
лезобетона завершалось параллельно со строительством
Киевской ГЭС, комбинат не мог полностью изго-
товить сборный железобетон для строительства Киев-
ской ГЭС. Часть сборного железобетона пришлось изго-
товлять непосредственно на строительной площадке.
В частности, на полигоне строительной площадки были
изготовлены все фермопакеты с омоноличенными поя-
сами для перекрытий в здании ГЭС и для лицевых гра-
ней устоев. Часть фермопакетов сложной формы для
перекрытий в проточной части турбин и фермопакетов
забральных балок ГЭС была изготовлена непосредствен-
но в котловане, в зоне действия монтажных кранов
(рис. 36). На строительной площадке изготавливали
также двухпазовые блоки с омоноличенными заклад-
ными частями. Изготовление этих элементов требовало
особой точности, предварительной проверки и подгонки
стыков сложных закладных частей (рис. 37).
Это потребовало строительства открытого полигона,
оборудованного козловым краном грузоподъемностью
30 т пролетом 32,0 м и необходимыми станками для
переработки арматуры, а также полигона для изготовле-
ния пазовых блоков в составе базы треста Гидромон-
таж, оборудованного козловыми кранами грузоподъем-
ностью 50 и 30 т пролетами 32,0 м.
78
Рис. 36. Стенд для изготовления лекальных фермопакетов
отсасывающих труб.
Рис. 37. Складирование двухпазовых блоков.
79
Комбинатом Днепроэнергостройиндустрия было rid-
ставлено для строительства Киевской ГЭС свыше 80%
общего объема сборного железобетона, примененного
в основных сооружениях гидроузла (табл. 10).
Таблица 10
Объемы по местам изготов-
ления, м3
6 о j 3
Сборные элементы Комбинат Днепроэнерг стройинду- стрия Полигон и п щадки в koi лованах Полигон баг треста Гид- ромонтаж
Здание ГЭС без водобоя и понура
Плиты ребристые 7970 — —
Балки разные 2250 — —.
Балки предварительно-напряженные мое-
тового перехода 1920 — т». —
Фермопакеты — 5700 —
Пазовые блоки — —— 3510*
Устои
Плиты плоские 11-900
Фермопакеты — 1200
Судоход н.ы е. содружендя
Плиты ребристые 3300 — '
Балки пирсов 1600 — »
Плиты типа „Кремгэс" 2600 — —
Балки предварительно-напряженные мо- стового перехода 340 ~~ —
Всего: 36 890 6900 3510
Внешний и внутрипостроечный транспорт и
складирование сборного железобетона
В связи с тем, что к необходимому сроку на комби-
нате не были построены погрузочные причалы, сборный
железобетон на строительство Киевской ГЭС поставлял-
ся железнодорожным транспортом. В связи с этим воз-
никла необходимость пересмотра габаритов сборных,
элементов, схем загрузки железнодорожных платформ
и полувагонов и организации разгрузки и складирования
сборного железобетона на строительной площадке..
80
Проблема складирования несколько' нарушила график
поставки сборного железобетона и его монтажа.
Перевозка сборного железобетона со складов на
объекты производилась бортовыми автомобилями
МАЗ-501 с прицепами-роспусками, тягачами типов
КрАЗ-22М и МАЗ-200М с одноосными прицепами или
подкатными тележками. Элементы массой более 30 т
перевозили трайлерами грузоподъемностью 60 т с под-
катными тележками или без них и гружеными автоса-
мосвалами типа КрАЗ-526, используемыми в качестве •
тягачей. Для отгрузки сборных элементов со складов;
использовали в основном железнодорожные краны
грузоподъемностью 45, 50 и 100 т.
На строительство Каневской ГЭС сборные железобе--
тонные элементы поставлялись комбинатом Днепроэнер-
гостройиндустрия водным (70%) и железнодорожным:
(30%) транспортом. Разгрузка с барж осуществля-
лась на причалах, с железной дороги — на левобереж-
ной строительной площадке с последующей погрузкой:
на автотранспорт. График поставки сборного железо-
бетона более близко соответствовал графикам монтажа:,,
серьезных затруднений со складированием не возникало)..
Монтаж сборных конструкций и омоноличивание стыков*
Схема расстановки кранов при строительстве здания
Киевской ГЭС (без водобоя и понура) приведена на
рис. 38. Со стороны верхнего бьефа (рис. 39) на понуре
были установлены два крана типа БК-1425 грузоподъем-
ностью 75 т при вылете стрелы 19 м и 50 т при вылете
27 м. Со стороны нижнего бьефа на водобое были уста-
новлены два крана типа БК-1000 грузоподъемностью’
50 т при вылете стрелы 26 м. Расстояние между осями:
подкрановых путей составляло 68 м, что позволило по-
давать в любую точку здания ГЭС груз массой до 27 т.
С помощью кранов БК-1425 монтировали пазовые бло-
ки, подкрановые и забральные балки, устанавливали
в пазы монтажных марок затворы массой до 80 т, а так-
же монтировали закладные части гидроагрегатов, в осо-
бенности по первой, пусковой секции. С помощь кранов
БК-1000 были смонтированы сборные конструкции отса-
сывающих труб (рис. 40), помещений МНУ и ЗРУ; под-
крановые балки кранов шандорных заграждений массой
50 т и балки мостового перехода на пусковой секции
массой до 80 т.
6—525 °’
Рис. 38. Схема расстановки кранов на строительстве здания ГЭС,
а — продольный разрез; 6 — поперечный разрез до затопления котлована; в — то же при затопленном котловане; /, 2, 4, 5, 6,
9 — строительно-монтажные краны соответственно БК-1425, БК-100, КБГС-101, БКСМ-5-5А, «Пионер», Э-2006, ГР-15; 7, 8 — козло-
вые краны.
со
С целью разгрузки монтажных кранов от мелких и
вспомогательных работ на промежуточных отметках
были установлены краны типа МСК-5 грузоподъем-
ностью 5 т. Кроме того, со стороны нижнего бьефа на
подкрановых путях монтажных кранов был смонтирован
портально-стреловой кран грузоподъемностью Ют при
вылете стрелы до 40 м. При всем этом в пиковые годы
(1963 и 1964 гг.) строительства краны работали непре-
рывно по трехсменному графику.
После затопления котлована работы по монтажу
сборного железобетона велись краном БК-1425, перемон-
Рис. 41. Монтаж здания Каневской ГЭС с помощью ба-
шенных кранов.
84
тированным на отметку порога водослива на пятой сек-
ции здания ГЭС, а также частично основными эксплуа-
тационными кранами.
На монтаже ячеистых устоев были заняты гусенич-
ные краны типа Э-2001 и «Шкода». При возведении
Рис. 42. (Монтаж ячеистых устоев гусенично-стреловыми кранами.
нижних ярусов краны размещались со сторны лицевой
грани и со стороны засыпки, затем работы велись толь-
ко со стороны засыпки. Такими же кранами монтирова-
лись сборные плиты в стенах камеры шлюза и полах,
Монтаж преднапряженных балок массой около 10 т на
причальных пирсах осуществлялся при спаренной рабо-
те гусеничных кранов типов ДЭК-50 и ДЭК-25.
При возведении здания Каневской ГЭС была принята
примерно такая же схема расстановки основных мон-
тажных кранов.
С учетом установленной планами продолжительности
строительства со стороны верхнего бьефа работы выпол-
нялись двумя башенными кранами БК-1425 и тремя
кранами МСК-5-20, а со стороны нижнего бьефа—дву-
мя кранами БК-ЮОО и краном «Кировец» (рис. 41).
Для монтажа сборных плит ячеистых устоев, омоно-
личивания стыков и уплотнения засыпки в ячейках
использовались гусенично-стреловые краны типов
ДЭК-50 и Э-1251 (рис. 42).
На строительстве Киевской ГЭС были достигнуты
достаточно высокие темпы монтажа, характеризующиеся
следующими цифрами достигнутой интенсивности на
один монтажный кран:
ребристых плит перекрытий отса-
сывающих труб..................
ребристых плит перекрытий поме-
щения МНУ.......................
фермопакетов ...................
двухпазовых блоков..............
однопазовых блоков.............
плоских плит устоев ............
4 шт., или 25 м3 в смену
8 шт., или 30 м3 в смену
5 шт., или 15—20 м3 в смену
2—3 шт., или 40—45 м3 в смену
5 шт., или 20 м3 в смену
8 шт., или 25 м3 в смену
На Каневской ГЭС интенсивность монтажа плоских
плит устоев достигала 3—4 шт., или 20 м3 в смену.
Главачетвертая
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СБОРНОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЯХ
ГИДРОУЗЛА
15. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
В 19G3 г. проводились детальные исследования эко-
номической эффективности применения сборных конст-
рукций в сооружениях Киевской ГЭС по сравнению
с монолитными конструкциями совместно Украинским
отделением института Гидропроект имени С. Я. Жука,
86
Кременчуггэсстроем и комбинатом Днепроэнергострой-
индустрия. Программой исследования были поставлены
следующие основные задачи:
изучение технологических процессов изготовления,
транспортировки, монтажа сборных конструкций и омо-
ноличивания стыков, а также разработка рекомендаций
по их совершенствованию;
разработка методики определения основных технико-
экономических показателей сборных конструкций;
определение экономического эффекта от применения
различных типов сборных конструкций в сооружениях
Киевского гидроузла;
установление «границ» рационального применения
сборного железобетона и разработка способов (методи-
ки) определения этих границ.
В процессе исследований все виды сравниваемых
конструкций оценивались себестоимостью, размером
трудозатрат в котловане и затратами кранового време-
ни. Первый — основной и обобщающий показатель —
позволял сравнить конструкции по размерам капитало-
вложений, остальные два давали возможность выявить
влияние сборного железобетона на продолжительность
строительства и оценить экономический эффект от его
внедрения с учетом фактора времени.
Для выполнения технико-экономических сравнений
были разработаны три системы показателей, основанных
на различных методах получения исходных данных:
1-я система — «фактические показатели», разрабо-
танные на основе отбора, изучения и обработки первич-
ных учетных и отчетных документов (отчетные кальку-
ляции заводов-изготовителей, документы расчетов с за-
водами, железнодорожные накладные, документы расче-
тов строительных управлений с автотранспортным управ-
лением, инвентаризационные ведомости материалов, со-
ставляемые участками и управлениями, сменные рапорты
о работе кранов, наряды бригадам, акты о выполнении
работ и т. п.);
2-я система — «нормативные показатели», в основу
которых положены составленные в ходе строительства
временные нормы времени и расценки и нормы расходов
вспомогательных материалов на новые виды работ, а так-
же проектные расходы основных материалов;
3-я система — «возможные показатели», при раз-
работке которых были использованы все вышепере-
87
Численные материалы, а Также Материалы fioBTOpHofo
хронометража, уточняющие затраты труда и кранового
времени на отдельные процессы, данные о достигнутой
производительности труда по отдельным процессам; ре-
комендации по совершенствованию конструкций и спо-
собов производства работ, разработанные в процессе
освоения конструкций.
Для сравнения конструкций и сооружений в целом
в монолитном и сборном исполнении использованы нор-
мативные показатели.
Сравнение вначале производилось по основному
показателю — себестоимости. На основе данных этого
сравнения была выявлена группа конструкций, в кото-
рых применение сборного железобетона приводило
к экономии капиталовложений. Остальные конструкции
делились на:
конструкции, которые в сборном исполнении оказа-
лись дороже, а трудозатраты и затраты кранового вре-
мени на их возведение в котловане — близкими к вари-
анту в монолитном исполнении;
конструкции, характеризующиеся более высокой
стоимостью, чем монолитные, но существенно меньшей
величиной трудозатрат и затрат кранового времени
в котловане.
В табл. 11 —14 приведены нормативные и возможные
показатели себестоимости, затрат труда и кранового
времени по процессам изготовления, транспортировки,
монтажа и омоноличивания сборных конструкций.
Для определения влияния сборного железобетона на
продолжительность строительства были составлены се-
тевые графики строительства по сравниваемым вариан-
там, позволившие определить сокращение продолжи-
тельности строительства гидроузла в результате приме-
нения сборного железобетона, а также долю каждой
конструкции в снижении продолжительности.
В соответствии с действующей «Типовой методикой
по определению экономической эффективности капи-
тальных вложений и новой техники в народное хозяйст-
во СССР» АН СССР расчетами установлен общий эко-
номический эффект, полученный от внедрения сборного
железобетона в сооружения Киевского гидроузла ,в це-
лом с учетом фактора времени и изменений прямых и
сопутствующих затрат, выявлен экономический эффект
от применения сборного железобетона в отдельных соо-
88
ружениях и конструктивных элементах, и, таким обра-
зом, определены границы рационального применения
сборных конструкций.
16. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СБОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ПО ОТДЕЛЬНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ
Изготовление сборного железобетона. Основные эко-
номические показатели по изготовлению сборных эле-
ментов определялись практически для всех основных
типов сборных элементов на заводах сборного железо-
бетона комбината Днепроэнергостройиндустрия, на поли-
гоне строительной площадки Киевской ГЭС, на полигоне
треста Гидромонтаж. Существующие системы первично-
го учета на всех перечисленных предприятиях были
разные и отражали специфику хозяйственной структуры,
организации управления, взаимоотношений внутри пред-
приятий и с внешними заказчиками, поставщиками и т. п.
Таблица 11
Изде иия Себестоимость изго- товления, руб/м® В том числе стои- мость материалов, руб/м®
Норматив- ные пока- затели Возмож- ные пока- затели Норматив- ные пока- затели Возмож- ные пока- затели
Типовая ребристая плита бычков ГЭС (объем бетона 9,25 м®, расход арма- туры на 2 м® 184 кг) г . 47,25 42,03 22,86 22,86
Балка подкрановая ГЭС (объем бето- на 24 м®, расход арматуры на 1 м® 215 кг) 51,39 46,24 26,38 26,38
ЧТлоская плита устоя (объем бетона 3,02 и®, расход арматуры на 1 м® 112 кг) 39,69 34,47 17,72 17,72
Фермопакеты (ФП-1) (объем бетона 4,43 мз, расход арматуры на 1 м3 1115 кг) 562,30 554,84 496,14 496,14
Двухпазовые блоки (объем бетона 14,6 м3, расход арматуры на 1 м3 195 кг) 86,00 71,00 72,60 60,50
Затраты по изделиям были определены путем обра-
ботки обобщенных данных о затратах по цеху, полигону
или заводу на всю выпущенную за какой-либо период
продукцию с последующим разнесением этих затрат
пропорционально объему продукции с учетом расхода
бетона и арматуры. При этом было отмечено значитель-
ное количество недостатков в организации работ и
89
в конструкциях, связанных с несовершенством техноло-
гии изготовления, перерасходом материалов и др., кото-
рые были учтены при обосновании возможных показате-
лей себестоимости сборных элементов.
В табл. И приведены данные по себестоимости изго-
товления характерных типовых сборных элементов для
Киевской ГЭС в ценах 1961 г.
Транспорт, погрузочно-разгрузочные работы, склади-
рование. Эти показатели получены на основе анализа
и обработки реестров железнодорожных накладных,
калькуляций перевозок по внутрипостроечным железно-
дорожным путям строительства и заводов, реестров
железнодорожных кранов, работающих на разгрузке и
погрузке сборного железобетона, товаротранспортных
накладных, схем закрепления сборных элементов на
транспортных средствах и расчетов используемых вспо-
могательных материалов и т. п.
Таблица 12
В том числе
Транспорт-
ные рас-
ходы,
руб/мз
Внешний
транспорт
Внутрипо-
строечный
транспорт
Погрузоч-
но-разгру-
зочные
роботы
Изделия
S3
S Й
о.™
£g
g 5.
£
2 га
га га
s Й
о™
£ о
га га
§.8
s я
I j
с о
Типовая ребристая плита бычков ГЭС
(объем бетона 9,25 м3)..............
Балка подкрановая ГЭС (сбъем бето-
на 24 мз)...........................
Плоская плита' устоя (сбъем бетона
3,02 мз)............................
Фермопакеты (ФП-1) (объем бетона
4,43 мз)............................
Двухпазовые блоки (объем бетона
14,6 м3)............................
6,78 5,56 5,22 5,22 0,92 0,18 0;64 0,16
6,05 5,45 4,40 4,40 1,00 0,42 0,65 0,63
5,78 4,74 4,42 4,42 0,85 0,10 0,51 0,22
2,12 1,26 — — 1,0 0,83 1,12 0,43
1,56 0,98 — — 0,87 0,58 0,69 0,40
При определении нормативных и возможных показа-
телей учитывались также возможности устранения не-
достатков и улучшения использования транспортных и
погрузочных средств.
В табл.- 12 приведены показатели, характеризующие
затраты на транспортировку сборных элементов и погру-
зочно-разгрузочные работы.
90
Монтаж сборных конструкций. Для учета работ по
монтажу сборных элементов силами нормативно-иссле-
довательской станции № 18, работающей на строитель-
ной площадке Киевской ГЭС, были составлены времен-
ные нормы времени и расценки, которые уточнялись
в ходе строительства по мере накопления опыта. При
хронометражных наблюдениях, проводимых для подго-
товки норм, учитывались затраты труда и кранового
времени на выполнение основных операций (подача
сборного элемента к месту установки, временное его
закрепление, выверка и окончательное закрепление
в проектном положении) и на выполнение подготови-
тельных работ (подготовка к монтажу элемента, места
установки, необходимых .временных устройств). Одно-
временно определялись также и нормативные затраты
различных вспомогательных материалов.
Таблица 13
Себестоимость, руб/м3 Затраты труда на 1 м3, чел-ч Затраты крано- вого времени на 1 м3, маши- но-ч
Изделия тивные те ли к X щ К н 01 2 а « Ч g £ 2 П Д л) * н тивные 1Тели я л ч к й £
Л w s S о. 5 ° о Щ с О й У со £ я со о О СО Е Норма показа Возмо; показа Норма показа о « 2 со СП ь- cS g_
Типовая ребристая плита бычков ГЭС (сбъем бетона 9,25 м3) . . . 8,39 1,90 1,37 1,12 0,29 0,27
Балка подкрановая (объем бето- на 24 мз) 0,991 0,457 0,18 0,15 0,044 0,039
Плоская плита устоя (сбъем бето- на 3,02 м3) 1,62 1,51 0,93 0,81 0,26 0,24
Фермопакеты (ФП-1) (сбъем бето- на 4,43 м3) 12,51 6,40 3,12 2,64 0,54 0,39
Двухпазовые блоки (объем бето- на 14,6 м3) 6,09 2,66 2,08 1,56 0,24 0,18
При определении возможных показателей основой
служили дополнительные хронометражные наблюдения
за процессами монтажа после того, как приемы работ
были полностью освоены монтажными звеньями и были
достигнуты достаточно стабильные показатели произво-
дительности труда.
Затраты на монтаж сборных железобетонных эле-
ментов приведены в табл. 13.
91
Омоноличивание стыков сборных элементов. Затраты
определялись по следующим работам: армирование сты-
ков, установка и закрепление опалубки или нащельни-
ков, подготовка блоков к бетонированию (очистка,
устройство хоботов, проходов и т. п.)г укладка, уплотне-
ние бетопа и уход за ним в процессе твердения, снятие
опалубки или нащельников. Фактические затраты труда
и кранового времени на омоноличивание стыков по дан-
ным учета определялись путем обработки табелей бри-
гад и сменных рапортов машинистов кранов. Затраты
материалов принимались по материальным отчетам
участков и по форме №2 на сданные работы. Норма-
тивные показатели затрат принимались в основном по
временным нормам, составленным НИС-18, и частично
по ЕНиР-4-3. Возможные показатели составлены на
основе обработки данных повторного хронометража
с учетом лучших приемов, работы и достигнутых резуль-
татов. Стоимость машино-смены применявшихся кранов
характеризовалась такими цифрами: кран БК-1425.—
143 руб., кран БК-1000—127 руб., кран КБГС-101 —
44 руб., кран МСК-5-20—26 руб. Стоимость «осреднен-
ной» машино-смены крана при составлении возможных
показателей принята равной 67 руб.
Затраты на омоноличивание стыков характерных
сборных конструкций приведены в табл. 14.
Таблица 14
Себестоимость, руб/м3 Затраты труда на 1 м3, чел-ч Ззтраты крано- вого времени на 1 м3, маши- но-смен
Конструкция <У <L> S х К а я СУ Е S « s
S ч и «=: х е: И ч tS
к v X 0) £ н к (У ¥ н S gj йн
л $5 со 2 « СЗ о 2 со S л го го 5: сп gTO S “
о £ К Е о О CQ Е ° н хя СП л о о СО Е £ g о 5 И E
Бычки отсасывающих труб из реб- 0,13
ристых плит 21,65 19,92 1,70 0,81 0,21
Перекрытие отсасывающих труб . . 19,36 18,21 1,61 1,12 ’0,14 0,10
Бычки средней части 21,67 19,74 2,36 1,36 0,22 0,12
Стены помещения МНУ из ребри- стых плит 21,49 19,99 3,38 2.14 0,18 0,11
Стыки пазовых блоков верхнего бьефа 39,19 29,98 6,52 4,49 0,46 0,19
Стыки плоских плит усг'св . . . 32,43 28,04 9,49 2,67 0,49 0,29
Лицевая грань устоя 23,02 21,29 2,83 2,39 0,40 0,36
92
it СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
В СБОРНОМ И МОНОЛИТНОМ ИСПОЛНЕНИИ
При отборе сооружений и конструкций для сравне-
ния учитывались новизна конструктивных решений, мас-
штабы их применения, перспективность использования
в проектах других гидроузлов, предполагаемое влияние
сборности на общую продолжительность строительства
гидроузла.
В результате для сравнения были выбраны здание
ГЭС в целом и в том числе следующие конструктивные
элементы: бычки отсасывающих труб, перекрытия отса-
сывающих труб, стены помещения МНУ, перекрытия
помещения МНУ, 'бычки верхнего бьефа с пазами затво-
ров, бычки водослива, забральные балки, подкрановые
балки, сопрягающие устои (в целом) и стены камеры
шлюза.
Для каждого из сооружений или конструктивных
элементов, выполненных в сборном железобетоне, были
разработаны на стадии рабочих чертежей альтернатив-
ные варианты в монолитном исполнении.
Для вариантов исполнения конструкций и сооруже-
ний в монолитном железобетоне разработаны схемы
механизации работ и произведен выбор основных строи-
тельных кранов.
Стоимость монолитных конструкций рассчитывалась
на основе действующих прейскурантов, тарифов и ЕРЕР,
привязанных к условиям строительства Киевской ГЭС,
а затраты труда и кранового времени определялись по
таблицам ЕНИР и СНиП.
Соответствующие показатели сборных конструкций
принимались по результатам выполненных исследова-
ний. За расчетные приняты нормативные показатели,
наиболее правильно отражающие фактические условия
работ и уровень организации и механизации технологи-
ческих процессов. Результаты сравнения приведены
в табл. 15.
Анализ результатов сравнения сборных и монолитных
конструкций показал, что ряд сборных конструкций по
стоимости и затратам труда и кранового времени на их
возведение имеет лучшие показатели, чем вариант
конструкции из монолитного бетона. К таким конструк-
циям относятся:
сборные ячеистые конструкции устоев, стоимость ко-
торых на 11%, а затраты труда и кранового времени
93
о
Таблица 16
Сооружение, конструкция Вариант Расчетная единица Объем бе- тона, м3 Себестоимость, руб. Трудо- затраты в котловане, чел-ч Затраты кранового времени в котлова- не, мащи- но-ч
Затраты на мате- риалы Заработ- ная плата Работа крана Всего
Бычки отсасываю- щих труб Сборный На конструкцию На 1 м3 369,0 1,0 11056,80 29,83 277,16 0,86 1276,84 3,48 12610,80 34,17 584,94 1,58 91,20 0,25
Монолит- ный На конструкцию На 1 м3 369,0 1,0 9286,80 25,15 397,86 1,08 964,30 2,60 10649,04 28,83 863,88 2,34 105,71 0,29
Перекрытие отсасываю- щих труб Сборный На конструкцию На 1 м3 325,97 1,0 8149,53 25,00 247,06 0,58 1011,53 3,12 9357,42 28,70 556,28 1.71 55,67 0,17
Монолит- ный На конструкцию На 1 м3 327,0 1,0 935*4,00 28,60 754,45 1,31 1761,12 5,39 11869,57 36,30 1713,08 5,24 283,74 0,87
Стены по- мещения МНУ Сборный На конструкцию На 1 м3 68,9 1,0 2199,05 31,92 95,35 1,37 428,29 6,22 2722,69 39,51 206,34 2,99 27,99 0,41
Монолит- ный На конструкцию На 1 м3 69,0 1,0 1474,10 21,40 91,35 1,32 128,60 1,86 1964,05 24,58 203,15 2,94 20,72 0,30
Бычки верх- него бьефа Сборный На конструкцию На 1 м3 86,8 1,0 3976,89 45,93 153,34 1,77 782,41 9,00 4912,64 56,60 315,54 3,64 38,13 0,44
С пазами затворов Монолит- ный На конструкцию На 1 м3 86,8 1,0 4333,50 49,93 1 306,88 3,53 1 255,58 2,94 4895,96 56,40 645,06 7,42 ' 41,65 0,48
Продолжение табл. 15
Сооружение, конкструкции, Вариант Расчетная единица Объем бе- тона, м3 Себестоимость, руб. Трудо- затраты в котловане, чел-ч Затраты кранового времени в котлова- не, маши- но-ч
Затраты на мате- риалы Заработ- ная плата Работа крана Всего
Бычки сред- ней части водослива Сборный На конструкцию На 1 м3 151,5 1,0 4914,90 32,49 129,90 0,88 640,56 4,22 5685,36 37,52 286,24 1,89 42,37 0,28
Монолит- ный На конструкцию На 1 м3 151,5 1,0 3406,10 22,50 182,20 1,20 276,57 1,82 3864,87 25,52 398,24 3,29 44,39 0,29
Забраль- ные балки- стенки Сборный На конструцию На 1 м3 64,4 1,0 2186,96 33,98 43,65 0,68 310,81 4,80 2541,42 39,46 90,04 1,40 14,55 0,23
Монолит- ный На конструкцию На 1 м3 83,8 1,0 2552,70 30,42 193,45 2,31 298,52 3,56 3044,67 36,29 417,40 4,96 49,47 0,59
Сопрягаю- щие устои Сборный На конструкцию На 1 м3 17 141 1,0 628 500 36,66 26 000 1,52 50 000 2,92 704 500 41,10 13 336 0,68 9723 0,57
‘Монолит- ный На конструкцию ’ На 1 м3 33 200 1,0 696 060 20,93 36 910 1.И 51 730 1,56 784 700 23,60 19 006 0,57 10311 0,31
о Примечание. При определении стоимости материалов учтены затраты материалов как непосредственно на конструктивные элементы
ел так и на вспомогательные работы при их возведении.
^соответственно на 40% и на 3—4% ниже, чем при моно-
литных конструкциях;
перекрытия и балки здания ГЭС с применением фер-
мопакетов с омоноличенными поясами (стоимость сбор-
ных вариантов ниже на 9—20%, а затраты труда и кра-
нового времени — на 30—40% );
бычки верхнего бьефа здания ГЭС с блоками с омо-
ноличенными закладными частями, стоимость которых
близка к стоимости монолитных конструкций, а затраты
труда в котловане в 2 раза ниже;
сборные подкрановые и забральные балки зда-
ния ГЭС.
Окончательные выводы о целесообразности примене-
ния сборного железобетона в ряде конструктивных эле-
ментов основных сооружений было решено сделать с уче-
том влияния сборного железобетона на продолжитель-
ность строительства.
18. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СБОРНОГО
/ЖЕЛЕЗОБЕТОНА НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
СТРОИТЕЛЬСТВА
Продолжительность строительства сооружения или
комплекса сооружений определяется наличием фронта
работ, объемами работ, подлежащими выполнению
в определенной технологической последовательности, и
интенсивностью выполнения работ при соответствующем
уровне механизации. В составе комплекса сооружений,
как правило, имеется одно наиболее сложное сооруже-
ние, которое определяет продолжительность строитель-
ства всего комплекса. Таким сооружением для низко-
напорных гидроэнергетических узлов является здание
ГЭС. Это подтвердилось укрупненным сетевым графи-
ком, составленным для строительства Киевского гидро-
узла. Критический путь графика к пуску первых гидро-
агрегатов ГЭС проходит по следующим видам работ и
событиям: разработка котлована ГЭС — откачка котло-
вана— понижение уровня грунтовых вод — зачистка
котлована сухоройными машинами — возведение первой
очереди фундаментной плиты здания ГЭС — возведение
надфундаментной части здания ГЭС, обеспечивающей
возможность работы монтажного крана на первой пуско-
вой секции,— возведение монтажной и предмонтажной
96
площадки — монтаж первых гидроагрегатов — пускона-
ладочные работы.
Разница в продолжительности строительства сборно-
го и монолитного варианта конструкций надфундамент-
ной части Киевской ГЭС была определена расчетами,
выполненными в следующей последовательности:
разбивка надфундаментных конструкций на техноло-
гические фрагменты и захватки, в пределах которых
намечены специализированные потоки;
определение трудоемкости и машиноемкости работ
по возведению конструкций на каждой захватке;
определение структуры специализированных потоков
и рациональной схемы их развития; построение цикло-
грамм работ по потокам;
увязка циклограмм потоков между собой и их опти-
мизация с целью наиболее полного использования ма-
шинного времени основных кранов;
построение сводных оптимизированных графиков
возведения надфундаментной части здания ГЭС и опре-
деление продолжительности ее строительства для срав-
ниваемых вариантов;
оптимизация сводного сетевого графика строитель-
ства и определение продолжительности строительства
гидроузла при разных вариантах конструкций в надфун-
даментной части здания ГЭС.
Типовая секция здания ГЭС разбита на пять фраг-
ментов (рис. 43): 1 — бычки верхнего бьефа; 2—проточ-
ная часть (до границы помещения главных выводов);
3 — средняя часть; 4 — зона маслонапорных установок
(МНУ) и закрытых распределительных устройств
(ЗРУ); 5 — зона отсасывающей трубы и бычков нижнего
бьефа. В пределах каждого фрагмента виды работ при-
мерно однородные, с достаточным фронтом работ, по-
зволяющим исключить зависимость развития работ
в соседних фрагментах (на рис. 43 римскими цифрами
обозначены специализированные потоки).
Учитывая объемы работ, их особенности и измене-
ния при переходе с яруса на ярус, в пределах каждого
фрагмента предусмотрели организацию от двух до че-
тырех специализированных потоков. В состав каждого
специализированного потока включены три частных по-
тока для специализированных звеньев: монтажный,
опалубочный и бетоноукладочный. Расчеты трудоемкости
отдельных операций произведены на основе ЕНИР,
7—525
97
ВНИР и результатов изучения производственных про-
цессов по возведению новых типов сборных конструкций.
Удельная машиноемкость работ принималась по СНиП
и по материалам изучения новых конструкций.
Суммарная трудоемкость и машиноемкость работ по
возведению надфундаментной части типовой секции зда-
ния ГЭС определена для обоих вариантов и составила:
трудоемкость для сборного варианта 19 500 чел-дней, .
для монолитного варианта 21 000 чел-дней; машиноем-
кость (количество смен
работы основных кра-
нов)—соответственно 720
и 910 машино-смен.
По расчетам соотно-
шение затрат кранового
времени на выполнение
непосредственно монтажа
сборного железобетона и
на выполнение других
строительных работ для
сборного варианта со-
ставляет 1:2. В связи
с этим, а также с учетом
максимальной массы
сборных элементов для
сборного варианта в рас-
четной схеме производ-
ства работ предусматри-
Рис. 43. Разбивка здания ГЭС на
технологические фрагменты и спе-
циализированные потоки.
валась установка со стороны верхнего бьефа одного
крана типа Б К-142'5 и двух кранов КБГС-101, а со сто-
роны нижнего бьефа — одного крана типа БК-1000 и
двух кранов. КБГС-101. Для монолитного варианта пре-
дусматривалась работа трех кранов КБГС-101 со сторо-
ны верхнего бьефа и такого же количества—со сторо-
ны нижнего бьефа. Такое количество крупных кранов
представлялось оптимальным и с точки зрения безопас-
ности работ.
Расчет продолжительности строительства надфунда-
ментной части для каждого варианта выполнен в такой
последовательности: рассчитывалась продолжительность
работ по. каждому частному потоку при минимальном
составе звеньев; производилось «уравновешивание» про-
должительности работ в пределах специализированного
потока путем маневрирования количеством работающих
98
в звеньях; определялась продолжительность выполнения
работ по специализированным потокам. Время, получен-
ное от деления.трудозатрат на количество работающих
в звене (бригаде), умножалось на коэффициенты, учи-
тывающие возможные несовмещения работ по времени,
простои по различным причинам и т. п. По данным
наблюдений и хронометража эти коэффициенты приняты
для различных видов работа
монтаж сборного железобетона и армоконструкций—1,25
укладка бетонной смеси—1,1;
установка простой опалубки—1,2;
установка подвесной опалубки—1,5.
Рис. 44. Циклограмма специализированного потока XV по возведе-
нию (монолитных бычков и сборных перекрытий) отсасывающих
труб.
I
1> — начало работ на секции; ►— окончание работ на секции; 1 — монтаж-
I
ный поток; 2 — специализированный поток; 3 — бетоноукладочный поток.
Кроме того, был принят коэффициент в размере 1,07,
учитывающий увеличение продолжительности всех ви-
дов работ вследствие общих организационных неувя-
зок.
По всем специализированным потокам были построе-
ны графики производства работ в виде циклограмм.
Циклограммы работ по смежным специализированным
потокам были увязаны во времени (рис. 44).
На основе увязанных графиков-циклограмм был
достроен график работ по надфундаментной части ГЭС
в целом, затем график был оптимизирован по крановым
ресурсам. Вначале выравнивался график загрузки кра-
нов путем соответствующих изменений графиков выпол-
нения работ по потокам (с обязательным соблюдением
7* 99
необходимых технологический связей). При этом выяви-
лась возможность увеличить загрузку кранов примерно
в 1,4—1,5 раза. С учетом этого были вновь рассмотрены
календарные графики работ по потокам/Наличие доста-
точно большого фронта позволило увеличить интенсив-
ность ведения работ путем увеличения количества ком-
плексных бригад или состава звеньев. Перестроенные
календарные графики вновь были проверены с точки
зрения обеспечения работ крановыми ресурсами. Расче-
ты, проведенные по методике" теории массового обслу-
живания, показали, что возможные случаи простоев по^
причине отсутствия кранов составляют ,менее 10;%. Это
меньше, чем некоторые запасы, принятые в расчетах
продолжительности и в нормах затрат кранового време-
ни на отдельные операции.
По выполненным расчетам и окончательно оптимизи-
рованным графикам установлена продолжительность
строительства надфундаментной части здания ГЭС: для
сборного варианта — 12,7 мес; для монолитного вариан-
та — 17,1 мес.
Сокращение продолжительности строительства при
сборном варианте составило 4,4 мес.
Сетевой график строительства гидроузла для сбор-
ного варианта подтвердил, что при такой продолжитель-
ности строительства надфундаментной части здания ГЭС
другие сооружения или работы не вышли на новые кри-
тические пути, что позволило считать, что и продолжи-
тельность строительства гидроузла в целом сокращена
при сборном варианте на 4,4 мес. Эта величина и приня-
та в дальнейшем при определении экономической эф-
фективности от применения сборного железобетона на
Киевской ГЭС.
Фактическая продолжительность строительства Киев-
ского гидроузла характеризуется данными, приведен-
ными в табл. 16.
Особенности гидроэнергетического строительства,,
связанные с гидрологическим режимом реки, должны
учитываться при назначении сроков выполнения опреде-
ленных стадий работ и выявлении эффекта от сокраще-
ния продолжительности строительства. Так, на конкрет-
ном примере Киевской ГЭС можно утверждать, что
задержка строительства надфундаментной части здания
ГЭС хотя бы на месяц исключила возможность пере-
крыть русло и пустить первые гидроагрегаты в 1964 г.,
100
поскольку было бы нельзя выполнить работы по намыву
русловой плотины и закреплению ее откосов до наступ-
ления весеннего паводка. Следовательно, перекрыть
русло в этом случае можно было только после спада
паводка, т. е. в июне 1965 г., и общая задержка ввода
в эксплуатацию составила 7—8 мес.
Таблица 16
Работы Начало работы Продолжи- тельность ра- боты, мес (от .начала строительства)
Подготовительные Выемка котлована и намыв перемы- Сентябрь 1960 г. —
чек Возведение фундаментной части зда- Июнь 1961 г. 9
ния ГЭС Июнь 1962 г. 21
Затопление котлована ГЭС 2 ноября 1964 г. 50
Перекрытие русла Ноябрь 1964 г. 50
Пуск первых гидроагрегатов Наполнение водохранилища до про- Декабрь 1964 г. 51
ектной отметки Июнь 1965 г. 57
Необходимо отметить, что примененный способ опре-
деления разницы в продолжительности строительства
с помощью построения календарных графиков для срав?
ниваемых вариантов оказался весьма трудоемким.
Выполнение таких работ с целью обоснования инду-
стриальных конструктивных решений на ранних стадиях
проектирования вряд ли представляется возможным,
хотя именно на этих стадиях и следует выбирать прин-
ципиальные пути индустриализации строительства. Для
предварительных расчетов такого рода может быть ре-
комендован упрощенный способ. Этот способ основан
на предпосылке, что здания ГЭС, как правило, являют-,
ся достаточно крупными сооружениями с большим фрон-
том работ. Работы на таких сооружениях можно орга-
низовать по поточной технологии с обеспечением полной
загрузки бригад и кранов. При этом условии продолжи-
тельность возведения здания ГЭС будет целиком зави-
сеть от характеристик, количества и правильного исполь-
зования основных кранов. Расчетную продолжительность
(мес) строительства наиболее сложного сооружения
гидроузла — здания ГЭС можно определить путем де-
ления суммарной «машиноемкости» работ на число ма-
101
шино-смен, которое может быть отработано оптимально
выбранным количеством кранов в сутки:
где М — суммарная машиноемкость работ; — коэф-
фициент, учитывающий разновременность монтажа кра-
нов, ввода их в работу и демонтажа (считается непо-
средственно по графику работ или может быть принят
в пределах 1,35—1,5); kK — количество кранов; А — коли-
чество машино-смен, отрабатываемое одним краном
в сутки (^2,6 машино-смен/сут); D — количество рабо-
чих дней в месяце.
По этому способу была рассчитана продолжитель-
ность строительства надфундаментной части здания
Киевской ГЭС:
для сборного варианта
•р_3600• 1 j4 __ «л ап
; ’ 1 —а л с og = 12,92 мес;
! 6-2,6-25
для монолитного варианта
г-р 4560* 1,4 1 с ос
- > 1 — ас. с .ое — 16,ЗО МеС.
6-2;6-25
Разница .в продолжительности составила 3,44 мес.
Полученные данные достаточно близки к тем, которые
установлены на основе графиков. Рекомендуемый спо-
соб прост, но все же требует больших затрат труда на
определение «машиноемкости», в особенности по новым
конструкциям. Накопление опыта и нормативных мате-
риалов поможет упростить эту задачу. -*
19. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА С УЧЕТОМ
ЕГО ВЛИЯНИЯ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА
Расчеты проведены в соответствии с «Типовой мето-
дикой» АН СССР путем сравнения приведенных затрат,
исчисляемых по формуле
П—cVEnK,
где П — размер приведенных затрат; с — себестоимость
готовой продукции; Еп — нормативный коэффициент
сравнительной экономической эффективности; К— капи-
102
тальные затраты в основные и оборотные фонды, исполь-
зуемые для производства.
Применительно к случаю сравнения вариантов
строящегося гидроузла приведенные затраты но каждо-
му варианту могут быть рассчитаны по формуле
П=С+АС+^ЕпКТ-^Эдоп-\-Э3,
где С —сметная стоимость введенных в действие основ-
ных и постоянных вспомогательных сооружений гидро-
узла; АС — изменение сметной стоимости сооружений,
непосредственно зависящее от продолжительности строи-
тельства гидроузла; —капиталовложения в основные
и оборотные фонды, необходимые для строительства
гидроузла; Т — продолжительность использования дан-
ного вида фондов; Еп — нормативный коэффициент
сравнительной экономической эффективности капитало-
вложений; Эдон — дополнительный эффект от досрочного
ввода гидроузла в эксплуатацию и выдачи электроэнер-
гии; Э3 — размер ущерба, вызываемого «замораживани-
ем» капиталовложений.
Экономическая эффективность от внедрения сборно-
го варианта определяется как разница приведенных
затрат:
•5 = Z7mOH Псб = (Сион Ссб) (АСмон АСсб) +
+ En (S/’Cmoh^'moh 2КсбТсб) "Ь^доп + Эз.
Экономическая эффективность определена для двух
стадий строительства: для периода ввода первых четы-
рех гидроагрегатов Э1 и для периода пуска ГЭС на пол-
ную мощность (Э11).
Сметная стоимость сооружений, вводимых в эксплуа-
тацию в составе гидроузла (без ГАЭС), по данным
сводного сметно-финансового расчета составляла
138,1 млн. руб., в том числе строительно-монтажных
работ 106,1 млн. руб. Стоимость строительно-монтажных
работ пускового комплекса, обеспечивающих пуск пер-:
вых четырех гидроагрегатов, составляла 48,9 млн. руб.
Для монолитного варианта за счет меньшей стоимости '
конструкций надфундаментной части здания ГЭС смет- .
ная стоимость основных сооружений была на 191,0 тыс.
руб., а пускового комплекса —на 96,0 тыс. руб. ниже, .'
чем для сборного.
Продолжительность строительства влияет на размер
ряда затрат, входящих в сметную стоимость строитель-
103,
ства. К таким затратам относятся затраты на водоотлив
и водопонижение, накладные расходы (частично), за-
траты по статьям «Ремонт и содержание дорог», «Содер-
жание дирекции и технадзор».
Расчетами установлено, что для сборного варианта
снижение сметной стоимости за счет сокращения срока
строительства составляет по пусковому комплексу
АСгмон—ДС1сб=907,5—137,0=770,5 тыс. руб., а в целом
по гидроузлу С^мон—Сысб=1163,7—297,0=866,7 тыс. руб.
Затраты по использованию привлеченных для строи-
тельства фондов определялись по следующим главным
видам фондов, оказывающим основное влияние на раз-
ницу в приведенных затратах по сравниваемым вариан-
там: по производственной базе строительства; по основ-
ному строительному оборудованию, в частности по ос-
новным строительным кранам; по средствам внешнего
транспорта; по заводу сборного железобетона; по жи-
лищному поселку для строителей.
По каждому из видов фондов размер капиталовло-
жений К принимался для сборного варианта равным
фактическому по справкам строительства. Для монолит-
ного варианта эти капиталовложения определялись ли-
бо по проектным проработкам, либо путем уменьшения
стоимости соответствующих фондов пропорционально из-
менению интенсивности работ или продолжительности
строительства. Время использования фондов базы для
сборного варианта к моменту ввода пускового комплек-
са определено по формуле
Т б =Т1сб—0,5/б,
где /б — продолжительность строительства базы.
Результаты расчетов разницы в затратах (тыс. руб)
за использование фондов, т. е. величины £п(1]Лмон7мон—
—57Ссб^сб), характеризуются следующими данными:
Сборный вари- ..
ант Монолитный вариант
Удорожание затрат за фонды по про-
изводственной базе................
То же по строительному оборудова-
нию ..............................
То же по средствам внешнего тран-
спорта ....................... .
То же по комбинату Днепроэнерго-
стройиндустрия............... . .
То же по жилпоселку...............
Всего ..........
— 190,0
— 8,6
16,35 —
65,9 —
25
82,25 223,6
-f-141,35 тыс. руб.
104
Расчет размера отвлеченных средств («заморажива-
ния» капиталовложений) произведен по формуле
Э3=0,5Еп (^МОнСмОН ТсбСсб)
в предположении равномерного по годам нарастания
капиталовложений, что дает некоторое завышение эф-
фекта. Результаты расчета:
3* =0,9 млн. руб.; 3” =2,84 млн. руб.
Эффективность досрочного ввода в работу гидроаг-
регатов вычисляется по формуле
Эдоп== (Со—Сс) вэ (Т'мон —Гсб),
где с0 и Со — отпускная цена и себестоимость 1 кВт-ч
электроэнергии; вэ— среднемесячная выработка электро-
энергии, равная примерно 70-Ю6 кВт-ч;
3Д011= (0,7—0,37) • 70-106-4,4= 1,02 млн. руб.
Экономическая эффективность от применения сбор-
ного железобетона в сооружениях Киевской ГЭС с уче-
том сокращения продолжительности строительства,
определенная по приведенным затратам, составляет,
таким образом, на период ввода первых четырех гидро-
агрегатов:
Эт = 2736 тыс. руб.; Эы = 4677 тыс. руб.
Результаты сопоставления конструкций здания Киев-
ской ГЭС в сборном и монолитном вариантах показа-
ли, что применение сборочного железобетона во всех
конструктивных элементах явилось экономически эффек-
тивным, за исключением стен помещений МНУ.
20. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ
ИССЛЕДОВАНИЙ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Комплекс исследований и натурных наблюдений по
обоснованию проектных решений, а также результаты
обобщения опыта строительства основных сооружений
Киевской ГЭС позволяют сделать следующие основные
выводы и рекомендации:
1. Запроектированные и осуществленные при строи-
тельстве Киевской ГЭС сооружения и конструкции с ши-
роким применением сборного железобетона по основным
8—525 105
своим качественным показателям: прочности, водонепро-
ницаемости и морозостойкости не уступают обычно при-
меняемым монолитным сооружениям и конструкциям,
а -в ряде случаев и превосходят их. Более чем десятилет-
ний опыт эксплуатации Киевской ГЭС подтверждает,
что сборные конструкции работают без каких-либо от-
клонений от предъявляемых требований.
2. Технология возведения сборных сооружений и
конструкций является, как правило, несложной и доста-
точно легко осваивается строителями и монтажниками
средней квалификации. В большинстве случаев приме-
нение сборного железобетона упрощает технологию воз-
ведения сооружений и способствует сокращению продол-
жительности строительства.
3. Ряд из осуществленных сборных сооружений и
конструкций имеет меньшую стоимость, чем монолитные,
а также характеризуется более низкими удельными по-
казателями трудозатрат и затрат кранового времени на
их возведение. К таким сооружениям и конструкциям
относятся перекрытия с применением омоноличенных
фермопакетов; подкрановые балки, забральные балки,
забральные стенки; бычки с омоноличенными закладны-
ми частями пазов затворов; ячеистые конструкции сопря-
гающих устоев.
4. Затраты труда и кранового времени, необходимые
для возведения сборных конструкций непосредственно
в котловане, являются более низкими, чем для возведе-
ния монолитных конструкций; кроме того, применение
сборных элементов позволяет сократить технологические
перерывы в производстве работ, необходимые для набора
монолитным бетоном достаточной прочности; в резуль-
тате при применении сборных конструкций могут быть
достигнуты существенное сокращение продолжительно-
сти строительства и уменьшение суммы приведенных
затрат.
5. Применение сборных железобетонных сооружений
и конструкций экономически целесообразно не только
тогда, когда стоимость сооружения или конструкции
в сборном варианте ниже соответствующей стоимости мо-
нолитного варианта, но и в тех случаях, когда рассма-
триваемое сооружение или конструкция попадает на
«критический путь» сетевого графика строительства гид-
роузла, и замена монолитного железобетона на сборный
позволяет сократить продолжительность строительства.
106
В. В конструкциях, в которых стоимость сборного
Варианта выше, чем монолитного, а уменьшение продол-
жительности их возведения не приводит к сокращению
продолжительности строительства гидроузла, примене-
ние сборного железобетона является экономически не-
целесообразным. В таких конструкциях применение
сборного железобетона может быть целесообразным
лишь при условии уменьшения стоимости сборного же-
лезобетона или в случае попадания по каким-либо при-
чинам этих конструкций на «критический путь» сетевого
графика строительства.
7. В результате применения сборного железобетона
в надфундаментной части здания ГЭС продолжитель-
ность выполнения работ в объемах пускового комплекса
по гидроузлу сокращена на 4,4 мес, или на 30% по срав-
нению с продолжительностью возведения надфундамент-
ной части здания в монолитном варианте. При этом
сметная стоимость строительства снижена на 0,86 млн.
руб., а приведенные затраты уменьшились на
4, 677 млн. руб., что составляет 2,46% общей стоимости
гидроузла.
8. Анализ материалов исследований свидетельствует
о наличии значительных резервов в снижении себестои-
мости сборных конструкций и улучшении других их ос-
новных показателей. Использование этих резервов воз-
можно путем улучшения конструктивных решений совер-
шенствования процессов изготовления сборных элемен-
тов, их монтажа и омоноличивания в сооружениях.
9. Общая стоимость сооружений и конструкций из
сборного железобетона и продолжительность их возве-
дения существенно зависят от правильного выбора типа
основных кранов и схемы их расстановки на сооруже-
ниях. Количество основных кранов должно обеспечивать
возможность выполнения всех работ в минимально воз-
можные сроки при максимальном использовании кранов
по времени. Выполнение монтажных и строительных ра-
бот целесообразно разделять между разными по типам
кранами, наиболее полно отвечающими особенностям
выполняемых работ.
Грузоподъемность кранов, применяемых для монта-
жа, должна соответствовать массе основных сборных
элементов. Значительное влияние на продолжительность
строительства и на стоимость возводимых конструкций
оказывают сроки монтажа и демонтажа кранов, поэто-
8*
107
Му при их выборе следует отдавать предпочтение тем
кранам, которые могут быть смонтированы и демонтиро-
ваны в возможно более короткий срок.
С учетом этих положений для возведения здания
Киевской ГЭС могла бы быть рекомендована близкая
к оптимальной следующая схема расстановки кранов:
со стороны верхнего бьефа — один монтажный кран
типа БК-1425 и два крана типа КБГС-101;
со стороны нижнего бьефа — один монтажный кран
типа БК-1000 и два крана типа КБГС-101;
краны небольшой грузоподъемности (0,5—1,0 т),
переставляемые по фронту и с яруса на ярус при помо-
щи основных кранов.
10. С учетом перспективности применения сборного
железобетона в гидротехнических сооружениях как
средства дальнейшей индустриализации и повышения
темпов строительства весьма важной задачей является
правильное определение экономической эффективности
сборных конструкций в период проектирования соору-
жений. Принципиальные проектные решения об объемах,
местах применения и типах сборных конструкций долж-
ны приниматься на стадии технического проекта с целью
своевременного составления проекта производства ра-
бот, заказа машин, механизмов и средств транспорта,
определения состава подсобных предприятий и т. д. На
первом этапе задача выбора эффективных сборных
конструкций может быть решена путем сравнения основ-
ных технико-экономических показателей сборных и мо-
нолитных вариантов: стоимости, трудозатрат и затрат
кранового времени.
Поскольку применение сборного железобетона позво-
ляет сократить продолжительность строительства, пра-
вильный выбор конструкций для исполнения их в сбор-
ном железобетоне не может быть ограничен сравнением
вариантов по прямым показателям, а должен проводить-
ся с учетом различной продолжительности строительст-
ва для сравниваемых вариантов.
Для таких расчетов может быть рекомендована ме-
тодика, примененная при обобщении опыта строитель-
ства Киевской ГЭС. Основные положения этой методики
состоят в следующем:
а) для сооружений и их отдельных конструктивных
элементов разрабатываются варианты исполнения
в сборном и монолитном железобетоне;
юз
О) сравниваются варианты по основным показателям
с использованием материалов, обобщенных в СНиП,
ЕНиР и полученных в результате накопления опыта
строительства с использованием новых конструкций;
производится отбор сборных конструкций, стоимость ко-
торых ниже, чем монолитных;
в) составляется сетевой график строительства, по
которому находятся критический и околокритический пу-
ти, определяющие продолжительность строительства;
г) определяется «ведущее» или «ведущие» сооруже-
ния, лежащие на критическом пути;
д) по «ведущему» сооружению составляются схемы
механизации для монолитного варианта и варианта
с максимальным применением сборного железобетона;
е) на основе имеющихся материалов (проектных объ-
емов и единичных показателей по трудозатратам и за-
тратам кранового времени) составляются сетевые гра-
фики производства работ по вариантам ведущего соору-
жения, определяются продолжительность строительства
и разница в продолжительности строительства ведущего
сооружения;
ж) по сетевому графику строительства проверяется,
приводит ли сокращение продолжительности возведения
ведущего сооружения в сборном варианте к соответст-
вующему сокращению продолжительности строительства
гидроузла или в связи с таким сокращением на критиче-
ский путь выходит другое сооружение; определяется раз-
ница в продолжительности строительства гидроузла при
сравнимаемых вариантах «ведущего» сооружения;
3) определяется разница в приведенных затратах на
строительство гидроузла с учетом разного рода его вво-
да в эксплуатацию и влияния разницы в продолжитель-
ности строительства на интенсивность работ, состав ос-
новных производственных фондов и стоимость их исполь-
зования, на сметную стоимость жилого поселка, размеры
накладных расходов, размеры затрат на отвлечение
капиталовложений и т. п.;
и) на основании результатов сравнения приведенных
затрат по вариантам делается вывод об экономической
целесообразности применения сборного железобетона
в конструкциях «ведущего» сооружения, лежащего на
критическом пути;
к) для решения вопроса о целесообразности приме-
нения сборного железобетона конкретно в каждом из
109
конструктивных элементов, лежащих на критическом
пути, производится оценка влияния именно этого эле-
мента на продолжительность возведения «ведущего»
сооружения и сравнивается размер возможного удоро-
жания, вызванного применением сборного железобетона
в этом элементе, с экономией, получаемой при сокраще-
нии продолжительности строительства.
Таблица 17
Показатели Киевская ГЭС Каневская ГЭС
Размер плоских сборных плит, м . . 3,9X2,5X0,3 5,8X3X0,5
Размер ячеек в осях, м Монтаж 1 м3 сборной плиты: 4,7 6,8
трудоемкость работ, чел-день . . эксплуатация кранов, машино- 0,29 0,13
смена 0,07 0,03
стоимость, руб 4,3 2,32
Изложенные соображения о перспективности даль-
нейшего внедрения сборных железобетонных конструк-
ций и возможных путях снижения их трудоемкости и
стоимости подтверждаются опытом строительству Канев-
ской ГЭС. Характерным примером прогресса во внед-
рении сборного железобетона может служить возведе-
ние сопрягающих устоев ячеистой конструкции из плос-
ких плит, сравнительные технико-экономические пока-
затели по которым приведены в табл. 17.
Из данных табл. 17 видно, что трудозатраты и стои-
мость монтажа плоских плит в сопрягающих устоях
Каневской ГЭС уменьшились в 2,3 раза по сравнению
с Киевской ГЭС за счет увеличения размеров плит,
площади сечения стыков омоноличивания и уменьшения
их общего количества и длины.
Примерно в таких же соотношениях по сравнению
с Киевской ГЭС уменьшились трудозатраты и стоимость
монтажа сборных элементов в конструкциях отсасыва-
ющих труб здания Каневской ГЭС.
Глава пятая
ИЗ ОПЫТА ЭКСПЛУАТАЦИИ КИЕВСКОЙ
И КАНЕВСКОЙ ГЭС
21. ОСВОЕНИЕ ПЕРВЫХ ОПЫТНЫХ ГИДРОАГРЕГАТОВ
НА КИЕВСКОЙ ГЭС
В связи с тем, что до строительства Киевской ГЭС
в стране не было опыта изготовления и эксплуатации
капсульных гидроагрегатов, было признано целесооб-
разным изготовить и установить на Киевской ГЭС в пер-
вую очередь четыре головных гидроагрегата (блок),
провести на них комплекс натурных исследований и
испытаний и после этого приступить к изготовлению
серийных машин.
Исследования и испытания головных машин прово-
дились с целью определить работоспособность гидроаг-
регатов, установить приемлемость принятых компоно-
вочных решений; выявить недостатки в конструкции гид-
роагрегата в целом и в каждом из его узлов и
разработать предложения по их совершенствованию,
направленные на повышение надежности и улучшение
условий монтажа, обслуживания и ремонта; определить
в натуре основные эксплуатационные характеристики и
показатели гидроагрегатов и установить оптимальные и
предельные их значения; изучить работу гидроагрегатов
•в различных режимах, проверить действенность и эффек-
тивность принятых схем регулирования и управления
и усовершенствовать их и т. п. Уже первые испытания,
проведенные в декабре 1964 г., показали, что гидроагре-
гаты удовлетворяют основным требованиям эксплуата-
ции, необходимая надежность их работы обеспечивает-
ся. Такой вывод базировался на следующем:
принятая конструкция уплотнений в швах капсулы
обеспечивала отсутствие опасных протечек воды внутрь
капсулы, а дренажная система — отвод воды и конден-
сата из капсулы;
режим температуры воздуха в капсуле обеспечивал
необходимые условия и требования по допустимым уров-
ням электрической изоляции генератора;
температура подшипников была нормальной и су-
щественно ниже предельно допускаемой;
в различных режимах, в том числе и более тяжелых,
чем предусматривалось условиями постоянной эксплуа-
Ш
тации, на агрегатах не наблюдалось каких-либо опасных
вибраций;
регулирование процессами открытия и закрытия на-
правляющего аппарата и разворота лопастей рабочего
колеса обеспечивалось в необходимых диапазонах
нормально;
гидроагрегаты устойчиво и надежно работали при
напорах, значительно более низких, чем заданные пре-
дельные по характеристикам (2,5—3 м против 5,6 м);
при этом не было зафиксировано опасных кавитацион-
ных явлений.
Вместе с тем при первых же испытаниях выявились
и некоторые существенные недостатки принятых конст-
руктивных и компоновочных решений, которые предстоя-
ло устранять. К основным из них относились:
ненадежная работа воздухоохладительного агрегата
в капсуле вследствие низкого качества изготовления
оборудования и неудачной его компоновки;
недостаточная надежность уплотнений лопастей
рабочего колеса, приводящая к протечкам масла в воду
и к обводнению масла в системе регулирования и
смазки;
неудачная конструкция узла соединения пендель-ге-
нератора с редуктором;
сложность системы смазки и др.
Результаты первых испытаний показали, что дальней-
шие исследования, отработку и совершенствование
конструкции можно осуществлять в процессе изготовле-
ния,’ монтажа и эксплуатации серийных гидроагрегатов,
а вновь разрабатываемые конструктивные усовершенст-
вования внедрять по мере их подготовки. С 1966 г. на
Киевской ГЭС начался монтаж серийных гидроагре-
гатов.
22. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАПСУЛЬНЫХ
ГИДРОАГРЕГАТОВ
Гидрогенератор. Одним из первых недостатков, вы-
явленных в ходе эсплуатации головных машин, было
резкое снижение сопротивления изоляции генераторов
при продолжительной остановке агрегата. В связи с этим
перед каждым очередным включением генератора из-
мерялось сопротивление изоляции. При этом часто
И?
возникала необходимость в подсушке токами короткого
замыкания.
Было установлено, что при работе гидроагрегата без
длительных остановок сопротивление изоляции генерато-
ра зависит от температуры охлаждающего воздуха.
Температура воздуха в капсуле 30—35°С являлась оп-
тимальной и обеспечивала наиболее благоприятные
условия для изоляции. При снижении сопротивления
изоляции оказалось возможным восстанавливать его
до допустимых уровней путем временного повышения
температуры воздуха до 40—45°С.
Специальные исследования состояния изоляции при
длительных остановках показали, что уровень ее зави-
сит от того, осушена или затоплена проточная часть
гидроагрегата. Так, при капитальных ремонтах водовод
осушается, влажность в капсуле резко снижается, а уро-
вень сопротивления изоляции в большинстве случаев
остается практически неизменным и достаточно высоким.
При остановках на 4—6 сут с затопленным водоводом
сопротивление изоляции существенно снижается.
В связи с этим была проведена некоторая реконст-
рукция капсулы, в частности исключен отвод дренажных
вод через статор генератора, для чего дренаж зоны
статора выделен в самостоятельный, исключено скоп-
ление конденсирующейся воды путем создания дренажа
во всех карманах капсулы. Монтажные стыки капсулы
дополнительно уплотнен я путем наварки металлических
полос.
В результате на работающих гидрогенераторах при
нормальных режимах сопротивление изоляции статора
в летний период не падало ниже 50—200 МОм, а в зим-
нее время, как правило, стало более 150—200 МОм при
коэффициенте адсорбции выше 1,3.
Необходимость контроля сопротивления изоляции
при плановых оперативных отключениях машин от-
пала.
После проведенных мероприятий длительные оста-
новки не приводили к уменьшению сопротивления изо-
ляции ниже допустимой. Если и имело место увлажнение
изоляции, то оно было поверхностным. Эффективными
методами подсушки, проверенными в эксплуатации и
рекомендуемыми, являются подогрев трехфазным током
короткого замыкания, равным 1500—1600 А, или обдув
генератора на холостом ходу с одновременно работаю-
Щим компрессором охлаждения в течение нескольких
часов. Относительно низкое генераторное напряжение
позволяет включать при необходимости генераторы и
электродвигатели компрессоров при сопротивлении изо-
ляции 2—2,5 МОм и коэффициенте адсорбции, равном
единице.
В целом исследования, а затем и многолетний опыт
[39—41, 44] показали, что:
термореактивная изоляция типа ВЭС обладает высо-
кими эксплуатационными качествами и использование
ее для горизонтальных капсульных гидрогенераторов
обеспечивает нормальную их работу во всех эксплуата-
ционных режимах;
увлажнение изоляции из-за конденсирования влаги
имеет место лишь при длительных крайне редких оста-
новках (свыше 10—15 сут) с затопленным водоводом.
При таких ремонтах перед включением генераторов сле-
дует измерять сопротивление изоляции обмоток и, если
оно ниже 2—3 МОм, производить подсушку;
при длительных (капитальных и других) ремонтах
с осушенным водоводом сопротивление изоляции оста-
ется высоким;
при пребывании агрегатов в работе или резерве
сопротивление изоляции генераторов остается практичес-
ки неизменным и контроль ее не требуется.
На опытных гидрогенераторах было выявлено, что
принятая конструкция крепления междуполюсных сое-
динений ротора к ободу с изоляцией болта втулкой при-
водила к снижению сопротивления изоляции ротора. На
серийных агрегатах выполнено прямое соединение
жестких выводов катушки полюса.
Слабым местом изоляции полюсов ротора были так-
же стеклотекстолитовые расклинивающие прокладки,
в связи с чем на серийных генераторах они стали по-
крываться эмалью горячей сушки.
Серьезным недостатком на опытных машинах был
значительный нагрев демпферных сегментов и перемычек
в местах соединений. Для устранения этого недостатка
поверхности сегментов были увеличены вдвое по длине
и в месте контакта с перемычками покрыты припоем
ПСР-45.
Для предупреждения коррозии на серийных гидро-
генераторах было решено металлические части ротора
покрывать эмалью горячей сушки.
С целью исключения недопустимой вибрации верхних
пакетов и коррозии активной стали статора генератора
на серийных машинах реконструированы крепления на-
жимных пальцев и принята запечка концевых пакетов.
На последнем генераторе Киевской ГЭС и на всех гене-
раторах Каневской ГЭС вся активная сталь подвергнута
пропитке и запечке, стержни обмотки покрыты эмалью
горячей сушки, а лобовые части — маслостойкими эма-
лями. В результате исключены повреждения концевых
листов активной стали, вибрация доведена до нормы и
коррозия на статорах практически отсутствует.
Для предупреждения выпадения пазовых клиньев,
что при горизонтальном положении генератора весьма
опасно, концевые клинья устнавливаются на 1/3 длины
на лаке.
При дальнейших разработке и изготовлении горизон-
тальных капсульных гидрогенераторов следует обратить
особое внимание на надежность конструкции и высокое
качество изготовления узла крепления активной стали
статора. На Киевской ГЭС в 1975 г. были обнаружены
на нескольких машинах натиры на расточке активной
стали статора из-за нарушения этого узла, что требовало
большого объема ремонтных работ.
Ряд осложнений в эксплуатации вызывает агрегат
охлаждения генератора. Ввиду частых выходов из рабо-
ты подшипников осуществлен их термоконтроль, дейст-
вующий на сигнал и отключение без изменения режима
работы агрегатов, и введена периодическая профилакти-
ка. На Каневской ГЭС изменена и компоновка агрегата
охлаждения.
Турбина. В первый период эксплуатации выявились
наиболее слабые узлы турбины: маслоприемник, уплот-
нения лопастей рабочего колеса, система смазки и др.
Эти узлы были подвергнуты поэтапной реконструкции.
Так, возникла необходимость в повышении прочностных
характеристик втулок маслоприемника. Для этого втулки
были удлинены, был заменен материал втулок; вместо
применявшейся бронзы марки ОПС-6-6-3 на серийных
машинах принята бронза ОФ-Ю-1 с более высокими
прочностными данными.
В процессе реконструкции на турбине особое место
занимала проблема компоновки вспомогательного обо-
рудования, и в первую очередь — размещение оборудо-
вания системы смазки вне направляющего аппарата для
115
исключения обводнения масла. С этой же целью, а так-
же для предотвращения попадания масла из рабочего
колеса в воду подвергалась усовершенствованию в не-
сколько этапов конструкция уплотнений лопастей.
На всех трубинах Киевской и Каневской ГЭС приня-
то двойное уплотнение с применением формованных
резиновых манжет специального профиля. Вместо слож-
ной и ненадежной в эксплуатации принудительной
системы смазки подшипников осуществлена и усовер-
шествована самотечная система смазки гидроагрегатов.
В случае потери собственных нужд при нормальном
уровне в напорном баке смазки обеспечиваются аварий-
ная остановка через 6 мин и опорожнение бака через
10 мин. Время заполнения от полного опорожнения до
уровня готовности к пуску — 28—30 мин. Внедрено на-
дежное реле уровня и уменьшено вдвое количество пус-
ковых насосов (один насос на два агрегата).
Реконструкция системы смазки повысила надежность
и упростила эксплуатацию гидроагрегатов. Если в
1965—1968 гг. в среднем имело место всего восемь
различных случаев нарушений работы блоков из-за сис-
темы смазки, то в 1969 г. — один, а в 1970 г. и в после-
дующие годы — ни одного случая. Более того, во время
полного отключения собственных нужд на Киевской ГЭС
в течение 9—10 мин система обеспечила полную оста-
новку агрегатов без повреждения подшипников.
На Киевской ГЭС усовершенствована механическая
связь регуляторного генератора с валом агрегата, бла-
годаря чему практически исключено нарушение работы
регуляторов скорости. Вместе с тем наличие люфтов от-
рицательно сказывается на работе регулятора скорости.
В связи с этим на агрегатах Каневской ГЭС регулятор-
ный генератор установлен непосредственно на валу
агрегата в турбинном отсеке капсулы. Кроме того, на
агрегатах Каневской ГЭС увеличен диаметр серводви-
гателя направляющего аппарата и введено антикоррози-
онное нитрирование стакана.
Конструкция уплотнительного кольца между камерой
рабочего колеса и опорой регулирующего кольца пере-
делана для возможности регулировать степень сжатия
резинового шнура. Шнур установлен в специальной
канавке на торце камеры рабочего колеса. Возможные
протечки собираются в конический короб и далее отво-
дятся в сливную трубу.
116
Наиболее ответственным узлом гидроагрегата явля-
ются подшипники. Условия работы подшипника, вос-
принимающего нагрузку консольно-расположенного
рабочего колеса, а также упорного подшипника, воспри-
нимающего двустороннюю осевую нагрузку, у горизон-
тальных турбин существенно отличаются от таковых
у вертикальных турбин. Работа подшипников на Киев-
ской ГЭС была проверена в условиях, резко отличаю-
щихся от расчетных: без гидростатического подъема
вала при остановке и частично при пуске; при самотеч-
ной смазке без охлаждения масла; в режиме синхронно-
го компенсатора с осевым усилием в сторону верхнего
бьефа при самоторможении.
Таблица 18
Год Количест- во введен- ных в экс- плуатацию гидроагре- гатов Количест- во повреж- дений Удельное количест- во повреж- дений В том числе
на четырех опыт- ных машинах на серийных маши- нах
общее удельное обшее удельное
1965 4 22 5,05 22 5,05
1966 10 20 2 19 4,76 1 1,88
1967 15 16 1 8 2 8 0,5
1968 20 14 0,7 7 1,75 7 0,35
1970 20 6 0,3 4 1 2 0,1
Проверки показали, что этот важнейший элемент
гидроагрегата обладает высокой надежностью и опреде-
ленными запасами, позволяющими отказаться от гидро-
статического подъема вала, уверенно эксплуатировать
гидроагрегаты в режиме синхронного компенсатора и
в любых возможных эксплуатационных режимах.
Совершенствование конструкции позволило довести
горизонтальные капсульные гидроагрегаты до требуемой
эксплуатационной надежности, что подтверждается дан-
ными, характеризующими общее количество поврежде-
ний на Киевской ГЭС за первые 5 лет работы (табл. 18).
За период 1964—1974 гг. имел место один случай
повреждения обмотки и активной стали статора генера-
тора № 15 из-за механического повреждения изоляции
обломком демпферного стержня. В результате неудов-
летворительной пайки в сегменте и появления электро-
контактной коррозии, приведшей к выгоранию активного
железа полюса, произошло выдавливание центробежным
усилием демпферного стержня в зазор.
117
За этот же период на генераторах нарушалась изо-
ляция всего двух стержней и шесть стержней были
пробиты при профилактических испытаниях.
На 16 серийных гидрогенераторах Киевской ГЭС из
1152 полюсов было пробито три полюса, в том числе
на двух — основная изоляция и на одном — витковая.
При этом изоляция повреждалась не при работе, а при
испытаниях. Улучшилась также работа агрегатов охлаж-
дения, что иллюстрируется следующими данными: коли-
чество нарушений на один агрегат в 1965 г. было 3;
в 1966 г —0,9; в 1967 г.—0,5; в 4968 г,—0,2; в 1969 г.—
0,3 ив 1970 г. нарушений не было.
23. УТОЧНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ГИДРОАГРЕГАТОВ
Натурные исследования и опыт эсплуатации агрега-
тов Киевской ГЭС позволили выявить неучтенные запасы
и уточнить их основные параметры.
Первый гидроагрегат Киевской ГЭС был включен
при напоре Я=2,5^-2,7 >м. Примерно при аналогичных
условиях были пущены первые два агрегата Каневской
ГЭС. Машины работали нормально и устойчиво с на-
грузкой 3—3,5 МВт.
По мере подъема уровня верхнего бьефа агрегаты
длительно работали при рабочем напоре много меньше
минимально допустимого Яр<СЯМИн.расч со следующими
нагрузками: 3,5—6 МВт при Яр=2,9-^-3,5 м и 8,2—
9,0 МВт при Яр=3,7^-4,2 м.
Опыт работы первых агрегатов Киевской ГЭС позво-
лил провести на агрегате № 2 специальные нагрузочные
испытания при рабочем напоре, равном 4,13 м. При
полном ’ открытии направляющего аппарата получена
мощность, равная 8,81 МВт, а в пересчете на напор
4,4 м— максимальная мощность 9,72 МВт.
В результате проведенных исследований гарантиро-
ванный минимальный напор снижен до Я=4,4 м [42,
43, 45].
Низкие пределы гарантированных минимальных на-
поров весьма важны с точки зрения ввода агрегатов и
выработки электроэнергии на низконапорных ГЭС в ус-
ловиях продолжающегося строительства и постепенного
наполнения водохранилища. Примером являются Киев-
ская и особенно Каневская ГЭС, на которой агрегатрг
118
работали до подъема уровня верхнего бьефа до отметки
НПУ в течение 3,5 лет при напорах до 5,0 м.
Кроме того, появилась возможность форсированного
использования капсульных агрегатов в паводок. Так,
в паводок 1970 г. на Киевской ГЭС напоры достигали
минимального значения 3,9 м. В этот период представи-
лась возможность исследовать длительную работу гид-
роагрегатов при напорах ниже линии ограничения мощ-
ности, а также проверить зависимость мощности агрега-
тов от напсхра при неизменном (положении регулирую-
щих органов.
Исследования показали, что при указанных напорах
средняя мощность арегатов достигала 7,5—8,5 МВт.
Агрегаты работали нормально, устойчиво. Производив-
шееся при этих параметрах включение блока способом
ручной точной синхронизации показало возможность
устойчивого регулирования при крайне малых напорах
и точной синхронизации.
Особую важность представляло определение пере-
грузочной способности капсульных гидроагрегатов. В па-
водок 1968 г. был проведен первый этап исследований
форсировки мощности на агрегатах. С этой целью при
напоре /7=6,68 м, что соответствует по эксплуатацион-
ным характеристикам мощности агрегата Ра=15,4 Л4Вт,
был установлен длительный режим на 15 агрегатах с
Ра=15,2—16,8 МВт при открытии направляющих аппа-
ратов s=86^-95% и при угле разворота лопастей <р=
=454-17°. В таком режиме агрегаты работали длитель-
но и нормально. При этом возможности форсировки
мощности не были исчерпаны, и поэтому агрегаты
№ 9—12 при //=7,9 м, s=90-*-92% и <р=16-*-17° в тече-
ние 8 ч работали с нагрузкой до 20 МВт.
За время испытаний установилась температура агре-
гатов, блочного трансформатора и всех элементов блока.
Измерения показали, что температура агрегатов изме-
нилась незначительно. При этом токи статора генерато-
ра (/ст=3700 А) и ротора (/р=930 А) были номиналь-
ными.
Испытания показали, что блок нормально может
нести нагрузку 80 МВт (4X20), при этом Рперегр =
=il,15 Рю а нормально допустимая перегрузочная спо-
собность агрегата равна 22,6 МВт, что на 25% выше
номинальной мощности (18,5 МВт). При определении
комбинаторной зависимости была получена мощность
119
турбины в пределах 22,0—23,7 тыс. кЙт, что значитель-
но превышает гарантированную заводом.
При этом высота отсасывания изменялась от —6,57 до
7,49 м, и вакуум за рабочим колесом отсутствовал.
В результате этих испытаний были исключены из экс-
плуатации клапаны срыва вакуума. По данным испыта-
ний абсолютным методом мощность гидротурбины,
также На 30—35%' превышает гарантированную. Коэф-
фициент полезного действия составляет 94—94,9%, т. е. на:
1 — 1,9% более гарантированного при /7=11,8 м =ЯмаКс-
Приведенный расход, определенный при испытаниях,,
составляет 3000 л/с против расчетного 2580 л/с.
Таблица 19'
Показатели По проекту Уточненные
Мощность турбины, МВт 17,2 19,2
Мощность генератора, ЛШт 16,3 18,5
Коэффициент мощности cos <р 1 0,92
Ток статора, А 2900 3700—400ft
Ток ротора, А 640 1000
Тепловые испытания генераторов выявили наличие
значительных тепловых запасов >по нагреву их активных
частей. При допустимом превышении температуры 95°С
фактическое превышение составляло 39°С.
С учетом результатов энергетических, гидравличес-
ких, вибрационных и прочностных испытаний приняты
следующие основные показатели гидроагрегата (табл..
19).
Испытания генераторов с уточненными параметрами
показали наличие дополнительных тепловых запасов, а
специальные исследования, кроме того, позволили дока-
зать возможность работы генераторов без принудитель-
ного охлаждения в течение 30—40 мин. Это серьезное
преимущество позволило значительно упростить схему
управления и защиты агрегатов, а также повысить на-
дежность агрегатов ГЭС в целом.
Тепловые запасы генератора и увеличение угла
разворота лопастей рабочего колеса с —17 до —24° для
снижения потребляемой мощности позволили ввести ре-
жим синхронного компенсатора со следующим соотно-
120
шением потребляемой в этом режиме активной мощности
и выдаваемой реактивной мощности Р — 0,1 Q. Режим син-
хронного компенсатора продолжительно используется на.
обеих гидроэлектростанциях.
24. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИКИ
НА КИЕВСКОЙ ГЭС
Применение многоагрегатного жесткого блока опре-
делило наличие двух комплектов автоматики: индиви-
дуального агрегатного и блочного.
Проектом предусматривалось автоматическое управ-
ление значительным числом технологических процессов
и операций. По мере накопления опыта эксплуатации
оказалось возможным существенно сократить объем
контролируемых и автоматически управляемых процес-
сов (рис. 45). Так были исключены операции по гидро-
статическому подъему вала при пуске, по принудитель-
ному торможению при остановке, по автоматическому
управлению стопором, автоматическому контролю тем-
пературы воздуха в капсуле, температуры масла и т. п.
Вместе с тем проделана большая работа по совершенст-
f С. Ш. 110 кВ
Центральный
регулятор
напряжения
ЦРН 1-й секции
(ЦРН 2-й секции а нал о-1
гичен с Выходом ни
блоки
Рис. 45. Принципиальная схема центрального регулятора напряже-
ния блоков № 1 и 2.
Л 2 — возбуждение блоков № 1 и 2; 3 — магнитные усилители; 1Д — регули-
рование тока уставки; ДР — ключ режима.
9—525 121
вованию автоматического управления режимами работы
гидроэлектростанции. Сложной проблемой оказалась
автоматическая точная синхронизация жесткого блока
из четырех гидроагрегатов. Этот способ заменен на
автоматическую самосинхронизацию блока после иссле-
дований и соответствующих замеров при наблюдениях.
Надежно отработаны автоматизация и централиза-
ция ведения режимов ГЭС на основе групповых
устройств регулирования возбуждения <и активной мощ-
ности (рис. 46).
Особое место при эксплуатации горизонтальных гид-
роагрегатов занимает режим асинхронного хода (АХ),
так как при АХ с возбуждением максимальное значение
тока статора достигает /а.х=3,28 /н. При этом возра-
стают значения моментов на валу, а уровень вибрации
Рис. 46. Структурная схема группового регулирования частоты и
активной мощности.
ЗМ — задатчик мощности, ЭГРС — электрический групповой регулятор скоро-
сти; ИТУ — транзисторный усилитель; ИИБ — индивидуальный исполнитель-
ный блок; Р— регулятор скорости агрегата; Т — турбина.
122
и механических усилий в ряде узлов может достигать
недопустимых величин. Наиболее опасным является
момент при 130-^-135%)пн, когда наступает резо-
нанс знакопеременной составляющей электромагнитного
момента на генераторе и крутильных колебаний капсу-
лы с частотой /р= (14-И5) Hz.
Эти обстоятельства потребовали решить проблему
защиты агрегатов при режиме АХ и автоматического
восстановления нормального режима их работы при
нарушениях устойчивости. На Киевской и Каневской
ГЭС разработана и в настоящее время успешно эксплуа-
тируется упрощенная защита от асинхронного хода
(рис. 47), действующая при сочетании следующих усло-
вий: блок включен в сеть; na= 112% пн на одном из ге-
нераторов блока; /ст=1,3/ы.
Рис. 47. Принципиальная схема защиты от асинхронного хода кап-
сульных гидроагрегатов.
/I, /И, /III, /IV —реле максимально-токовой защиты генераторов блока;
21, 211, 2ПТ, 21V—накладки защит генераторов блока; 3 — реле-повторитель
включенного положения выключателя блока; •/ — реле-повторитель отключен-
ного положения выключателя блока; 5, 5| — промежуточное реле; 6 — сигналь-
ный блинкер; 7 — накладка; 8— выходное промежуточное реле; SH, 9И, 9Ш,
•91V—режимные ключи агрегатов блока; /01, /ОН, /ОШ, I01V —контакты по-
ляризованного реле контроля оборотов; // — поляризованное реле контроля
оборотов; /2 — регуляторный генератор.
9* 123
В качестве пускового органа по току служат реле
максимальной токовой защиты генератора от симмет-
ричных коротких замыканий.
Защита работает надежно, а при номинальной на-
грузке срабатывает после первого асинхронного поворо-
та при достижении 110% номинальных оборотов, что
гарантирует исключение более опасного режима прп ре-
зонансной частоте 15 Гц. Отключение выключателя на
конце второго проворота с учетом времени срабатыва-
ния защиты вполне удовлетворяет предъявляемым тре-
бованиям. Кроме того, эта защита позволяет восстано-
вить нормальный режим работы гидроагрегатов в случае
асинхронного хода автоматическим повторным включе-
нием самосинхронизацией (АПВС).
Испытания АПВС проводились без устройств регули-
рования и форсировки возбуждения. С вводом этих
устройств условия для АПВС улучшаются. Ввод авто-
матических устройств группового регулирования актив-
ной мощности позволил полностью автоматизировать
процесс восстановления нормального режима работы
гидроагрегатов при асинхронном ходе вплоть до набора
исходной активной нагрузки.
АПВС в сочетании с защитой от АХ может быть
рекомендовано как основной метод автоматического и
быстрого восстановления нормального режима работы
и является эффективным средством сохранения генери-
рующей мощности ГЭС с горизонтальными капсульны-
ми гидроагрегатами даже в редких случаях системной
аварии с асинхронными качаниями и возможном при
этом нарушении устойчивости [42, 43, 45 и др.].
25. УСТОЙЧИВОСТЬ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ГЭС
С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ КАПСУЛЬНЫМИ
ГИДРОАГРЕГАТАМИ
При эксплуатации горизонтальных капсульных гид-
роагрегатов особое место занимает устойчивость их
параллельной работы в энергосистеме. Это объясняется
конструктивными особенностями машин, вызванными
стремлением к максимально возможному уменьшению
геометрических размеров и к максимальному использо-
ванию активных частей генератора. В результате пере-
ходные реактивности горизонтальных агрегатов увели-
чены по сравнению с вертикальными с 0,25—0,3 до
124
0,48—0,52, а механическая инерционная по расчетам
составляет 1,0—1,3 с против 5—8 с у вертикальных агре-
гатов.
Проведенные при проектировании Киевской ГЭС по
существующей методике расчеты показали существен-
ное снижение запасов устойчивости горизонтальных
капсульных гидроагрегатов по сравнению с вертикаль-
ными. Однако опыт эксплуатации и натурные исследова-
ния не подтвердили эти серьезные опасения-
Наиболее объективной оценкой устойчивости агрега-
тов является их поведение при коротких замыканиях
в сетях, связывающих ГЭС с системой. Специальные
наблюдения, проведенные с декабря 1964 г. по 1971 г.,
позволили зафиксировать 320 близких коротких замы-
каний. При этом не было ни одного случая нарушения
устойчивости при авариях в сети напряжением 110 кВ
и лишь в 12 случаях были нарушения устойчивости при
глубоких снижениях напряжения и частоты с асинхрон-
ным ходом в энергосистеме из-за междуфазных корот-
ких замыканий на транзитных ЛЭП напряжением
330 кВ.
В связи с отсутствием в этот период защиты от АХ
факт нарушения устойчивости фиксировался персо-
налом субъективно. Ввод защиты от АХ исключил руч-
ные отключения, а доведение возбуждения при нормаль-
ной работе до 850—950 А и ввод его автоматического
регулирования и релейной форсировки значительно по-
высили устойчивость.
В результате с 1969 г. на Киевской и с 1972 г. на
Каневской ГЭС при коротких замыканиях в энергосисте-
ме, в том числе и при авариях, не было случаев нару-
шений устойчивости. Опыт эксплуатации показал, что
горизонтальные капсульные гидроагрегаты обладают
необходимыми запасами устойчивости. Для выявления
причин расхождения фактических и расчетных данных,
а также разработки путей дальнейшего повышения
устойчивости на Киевской ГЭС проведена серия специ-
альных исследований в натурных условиях.
Проведенные исследования позволили сделать за-
ключение:
без дополнительных технических мероприятий Киев-
ская ГЭС с горизонтальными капсульными гидроагре^
гатами работает устойчиво с энергосистемой при нормам
тивных расчетных коротких замыканиях;
125
горизонтальные капсульные гидроагрегаты обладают
необходимыми запасами устойчивости;
результаты расчетов устойчивости работы гидроагре-
гатов не подтвердились исследованиями, необходима
разработка новой методики расчетов устойчивости гори-
зонтальных капсульных гидроагрегатов, в которой долж-
ны особо учитываться тормозящее действие в момент
короткого замыкания присоединенных к рабочему коле-
су масс воды, работа с cos ср = 0,92 4-0,96, наличие доба-
вочных активных сопротивлений в генераторных цепях
и уменьшение реактивностей при насыщении магнитных
цепей генератора;
корректировка методов расчета динамической устой-
чивости капсульных гидроагрегатов необходима для
вновь проектируемых гидроэлектростанций и должна
учитывать результаты новых исследований;
уровень динамической устойчивости повышается при
работе гидроагрегатов с выдачей максимально допусти-
мой реактивной мощности, что должно учитываться в
эксплуатации при различных режимах работы ГЭС;
результаты эксплуатации и проведенных исследова-
ний не подтверждают также существовавшее мнение
о том, что капсульные гидроагрегаты служат причи-
ной раскачивания и неустойчивой работы энергоси-
стемы.
Результаты расчетов, произведенных на аналоговой
машине, показали, что при незначительном возрастании
ЭДС устойчивость блока при однофазном коротком за-
мыкании сохраняется и время короткого замыкания не
ограничено. Это подтверждено практикой эксплуатации
первых опытных агрегатов, когда увеличение тока рото-
ра до 1,2 /н полностью решило проблему устойчивости
при однофазном коротком замыкании.
Из расчетов также следовало, что при сниженном
токе возбуждения перед коротким замыканием и при
отсутствии автоматического регулирования даже при
однофазном коротком замыкании продолжительностью
свыше 0,8 с возможно нарушение устойчивой работы аг-
регатов. При двухфазном коротком замыкании регули-
рование возбуждения с четырехкратной форсировкой
увеличивает допустимую длительность короткого замы-
кания с 0,14 до 0,18 с, т. е. на 22%. Система возбужде-
ния должна быть безынерционной или с минимальной
постоянной времени.
126
Серьезным мероприятием по повышению устойчиво-
сти горизонтальных гидроагрегатов Киевской, а затем
и Каневской ГЭС является снижение cos <р до 0,92—0,93
благодаря увеличению тока ротора до 1,5 /н (до
960—1000 А). С учетом увеличения мощности агрегата
до 18,5 МВт это приводит к снижению внутреннего
угла 6 на 9°.
В условиях Киевской ГЭС снижение cos ср до 0,92
делает ГЭС динамически устойчивой при двухфазном
коротком замыкании и нормированном /к.з-
Экспериментальные исследования и анализ опыта
эксплуатации двух систем возбуждения горизонтальных
гидроагрегатов — электромашинной и статической полу-
проводниковой — показали, что электромашинное воз-
буждение по своему быстродействию гораздо хуже от-
вечает предъявляемым требованиям. С капсульными
гидроагрегатами необходимо устанавливать быстродей-
ствующую полупроводниковую статическую систему
возбуждения (ССВ).
ССВ обеспечивает все режимы работы и требуемый
диапазон регулирования с точки зрения устойчивости.
Так, при наборе активной нагрузки происходит одно-
временное увеличение токов возбуждения и обеспечива-
ется устойчивое распределение реактивных нагрузок
между параллельно работающими генераторами. При
форсировке обеспечивается максимальный ток возбуж-
дения при большой скорости его нарастания.
Для начального возбуждения ССВ требует незначи-
тельную мощность, равную 300 Вт, на четыре генерато-
ра. Возбуждение и взаимная синхронизация генераторов
внутри жесткого блока происходят нормально. Само-
синхронизация происходит без начального возбуждения
и нормально.
Система статического возбуждения обеспечивает ин-
дивидуальное изменение возбуждения генераторов при
наборе активной мощности, что особенно важно с точки
зрения статической устойчивости генераторов.
Таким образом, условия устойчивости работы кап-
сульных гидрогенераторов значительно улучшаются при:
их работе с .максимальным возбуждением;
наличии быстродействующего автоматического регу-
лирования возбуждения;
наличии быстродействующей форсировки с макси-
мально возможной кратностью, но не менее двукратной;
127
отсутствий связи источника возбуждения с уровнями
напряжения и частоты в системе — независимое возбуж-
дение генераторов;
наличии в схеме устройств, ограничивающих мини-
мально допустимые по условиям статической устойчиво-
сти уровни возбуждения капсульных генераторов.
Изложенные мероприятия частично учтены в прак-
тике эксплуатации Киевской ГЭС, что дало положи-
тельные результаты, и полностью учтены па Каневской
ГЭС.
26. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ КИЕВСКОЙ
И КАНЕВСКОЙ ГЭС ЗА ГОДЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Первый агрегат Киевской ГЭС был введен в опыт-
ную эксплуатацию в декабре 1964 г. Несмотря на значи-
тельный объем исследований и реконструкций, план
выработки электроэнергии в 1965 г. был выполнен на
131%. Удельный расход воды на 1 кВт«ч выработанной
электроэнергии по мере наполнения водохранилища сни-
жался со 139 м3/с в начале 1965 г. до 41,4 м3/с в декаб-
ре того же года.
В течение 1965 г. производились многочисленные
остановки агрегатов, связанные с освоением, натурными
испытаниями и усовершенствованием горизонтальных
гидроагрегатов. Однако время работы ГЭС составило
7698 ч, или 87,7% календарного времени, а использова-
ние каждой из четырех опытных головных машин
в 1965 г. в работе или резерве характеризуется следую-
щими данными: 1-й агрегат — 86,6%, 2-й — 86,6%, 3-й —
60,7%, 4-й —80%.
На рис. 48 показано использование агрегатов Киев-
ской и Каневской ГЭС по годам. На Кременчугской ГЭС
с отработанными серийными вертикальными гидроагре-
гатами в первый год эксплуатации (1960 г.) среднее
время полезного их использования составило 84,5%,
т. е. всего на 5% выше, чем на Киевской ГЭС. На Ка-
ховской ГЭС с шестью вертикальными гидроагрегатами
среднее время использования агрегатов за период
1965—1969 гг. (через 10 лет после ввода ГЭС на пол-
ную мощность) составило 90,5%.
Киевская и Каневская ГЭС предусмотрены проектом
как остропиковые станции с числом часов работы в год
•соответственно 1760 и 1850. В действительности число
128
часов использования установленной мощности Киевской
ГЭС выше проектного. Это объясняется тем, что до на-
полнения Каневского водохранилища до проектного1
уровня на Киевской ГЭС в часы провала графика на-
грузок работали три-четыре агрегата для обеспечения
санитарного минимума расхода воды (рис. 49). При
этом учитывались интересы всех расположенных ниже
ГЭС водопользователей, а также режим реки в районе
а; /9
Рис. 48. Использование агрегатов Киевской (а) и Каневской (б) ГЭС.
Киева. С ноября 1976 г. после наполнения Каневского
водохранилища до проектного уровня обе гидроэлект-
ростанции работают в проектном режиме (рис. 50).
В процессе работы обеих ГЭС, за исключением пе-
риода паводка, ежесуточно в среднем дважды пуска-
ются и останавливаются до 40—44 машин, т. е. в тече-
ние суток осуществляется 80—88 'машинонпусков и соот-
ветственно остановок, что делает режим работы агрега-
тов и ГЭС весьма сложным. Только в 1975 г. было
произведено около 14 800 машине-пусков, и при этом
практически не было серьезных случаев нарушений ра-
боты горизонтальных капсульных гидроагрегатов или
сбоев в технологических операциях на обеих ГЭС.
Благодаря своей маневренности и высокой степени
автоматизации гидроэлектростанции успешно выполня-
ют роль аварийного резерва в энергосистеме. Действую-
щие на ГЭС автоматические устройства включения ре-
зервных агрегатов успешно выполняли свою функцию,
вводя в весьма короткие сроки (до 40 с) резервные
мощности при аварийных ситуациях.
Весьма характерной в режимах работы и для оцен-
ки работоспособности гидроагрегатов и ГЭС является
работа в период паводков. Так, в паводок 1969 г. в те-
129
чение 30 дней (с 9/V по 9/VI) на Киевской ГЭС кругло-
суточно в работе были 19—20 гидроагрегатов. При этом
сбоев и нарушений в работе агрегатов и ГЭС не было.
ГЭС работала с нагрузкой 250—280 МВт и в вечернее
время с нагрузкой 320—350 МВт. Суммарное количест-
во машино-часов работы 18 300, а время использования
гидроагрегатов составляло 99,7%. Особенно тяжелым
был паводок 1970 г., который явился серьезным испыта-
нием работоспособности и возможностей горизонталь-
ных гидроагрегатов и сооружений ГЭС в целом. Так,
с 3/IV в работе находилось 20 гидроагрегатов, ас 10/IV
тыс. кВт
Р
200-
100
JO
ТЫС. кВ г
200 -Р
100 -
Т
6 8 10 12 11 1В 18 20 22 к
б)
Рис. 49. Характерные графики работы Киевской ГЭС.
а — в зимний период; б — в летний период.
Рис. 50. Проектный график работы Киевской и Каневской ГЭС.
а — в зимний период; б — в летний период.
130
были открыты все 20 водосливных йролетов, при этом
в отдельные дни открывалось по пять затворов. Агрега-
ты устойчиво работали с нагрузкой по 7—9 МВт. Уплот-
нения крышек над агрегатами работали надежно.
Следует обратить внимание на некоторые особенно-
сти в организации ремонтных работ, отличающие ГЭС
с горизонтальными гидроагрегатами.
Так, ремонт рабочего колеса с его демонтажем на
горизонтальных гидроагрегатах значительно проще по-
добной работы на вертикальных гидроагрегатах и харак-
теризуется следующими основными операциями:
демонтаж надагрегатной крышки и верхней полови-
ны камеры рабочего колеса;
отъединение рабочего колеса от вала;
подъем рабочего колеса краном и перенос на ре-
монтную площадку.
На вертикальном гидроагрегате для этой же цели
требуется полный демонтаж агрегата.
Ремонт рабочего колеса без демонтажа также значи-
тельно проще и проводится в условиях закрытого поме-
щения при снятой верхней половине камеры. Ремонт
направляющего аппарата и камеры рабочего колеса
также проще и удобнее, так как верхняя половина на-
правляющего аппарата легкодоступна.
Работы внутри капсулы из-за ее малой площади ме-
нее удобны, а по некоторым узлам сложны и трудоем-
ки. К последним относятся опорные подшипники и
агрегат охлаждения. Сложен их демонтаж из капсулы,
и поэтому только в исключительных случаях произво-
дится ремонт этих узлов с демонтажем из капсулы.
В связи с этим разработаны и осуществлены меро-
приятия по упрощению и механизации ремонтов внутри
капсулы и демонтажа из капсулы.
На генераторах обеих ГЭС проведены капитальные
ремонты, в объем которых входили все наиболее харак-
терные работы: ремонт полюсов ротора с их демонта-
жем и восстановлением изоляции; ремонт и реконструк-
ция демпферной системы; ремонт верхних и нижних
стержней статора без выема из паза и замена стержней;
ремонт активной стали, в том числе и замена частично
поврежденной; расклиновка и заклиновка стержней
обмотки статора и др. Опыт показал, что основные ре-
монтные работы на генераторе возможно производить
внутри капсулы.
131
На основе опыта эксплуатаций можно рекомендовать
текущий ремонт на капсульных гидроагрегатах произ-
водить 1 раз в 2 года. При этом особой профилактики
требуют подшипники агрегата охлаждения, маслопрово-
ды и дренаж в капсуле, маслоприемник.
В настоящее время на каскаде установлен типовой
объем капитального и текущего ремонтов горизонталь-
ных капсульных гидроагрегатов, отличающихся от объе-
ма ремонта вертикальных гидроагрегатов рядом работ.
Наблюдения и опыт показывают нецелесообразность
разборки рабочего колеса и подшипников агрегата в
случае отсутствия дефектов. При необходимости замена
уплотнений в рабочем колесе производится без демон-
тажа лопастей, а на направляющем аппарате ревизуют-
ся подшипники только тех лопаток, на которых отмеча-
лись протечки воды. На подшипниках следует ограни-
чиваться проверкой и подгонкой при необходимости
зазоров с целью ликвидации протечек масла.
Основанием для такого вывода являются состояние
многих осмотренных вкладышей после 5 лет работы
и более и нормальная работа подшипников агрегатов,
не разбиравшихся в течение 5 лет и более.
Проведенные исследования показали, что для гори-
зонтальных капсульных гидроагрегатов следует реко-
мендовать первый капитальный ремонт после 2 лет
работы с момента ввода в эксплуатацию; второй и по-
следующий ремонты — не менее чем через 6—7 лет
эксплуатации. Эти сроки должны предусматриваться
при проектировании и особенно при изготовлении
машин.
Следует отметить, что опыт эксплуатации каскада
среднеднепровских ГЭС из трех гидроэлектростанций
показал техническую возможность и экономическую
целесообразность создания подобных укрупненных ка-
скадов ГЭС, удаленных друг от друга на 100—150 км
и более.
Анализ и сравнения показывают, что удельная чис-
ленность промышленно-производственного персонала на
каскаде среднеднепровских ГЭС с большим числом
горизонтальных капсульных агрегатов находится на
более низком уровне, чем каскадов ГЭС с вертикальны-
ми агрегатами. При этом следует иметь в виду, что на
каскаде все текущие ремонты основного гидросилового
и электрического оборудования, а также вспомогатель-
132
ного оборудования и капитальные ремонты части гидро-
силового и электрического оборудования ведутся ре-
монтным персоналом каскада. Все это свидетельствует
о высоком технологическом уровне эксплуатации низко-
напорных ГЭС с горизонтальными капсульными гидро-
агрегатами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
”1 . Агеев С. Г. Безбанкетное перекрытие русла р. Днепра в ство-
ре Каневской ГЭС. — «Гидротехническое строительство», 1973, № 6,
с. 2—5.
2. Андрианов Н. А. Решение в сборном железобетоне конструк-
ций низконапорных судоходных сооружений на мягких грунтах. —
«Гидротехническое строительство», 1965, № 10, с. 28—33.
3. Бернштейн Л. Б. Советский капсульный гидроагрегат. —
«Гидротехническое строительство», 4964, № 9, с. 34—36.
4. Бернштейн Л. Б. Опыт эксплуатации горизонтальных осевых
гидроагрегатов. М.—Л., «Энергия», 1966. 112 с.
5. Бурцев Г. С. Каневская гидроэлектростанция на р. Днепре. —
«Гидротехническое строительство», 1966, № 8, с. 1—7.
6. Вахрамеев А. К., Рудаков В. Н., Байкалова Л. В. Опыт про-
ектирования здания Саратовской ГЭС в сборном железобетоне. —
«Гидротехническое строительство», 1966, № 4, с. 10—14.
7. Гидротехнические сооружения комплексных гидроузлов. Под
ред. П. С. Непорожнего. М., «Энергия», 1973. 287 с.
8. Гидроэнергетика и комплексное гидротехническое строитель-
ство за 50 лет Советской власти. «Труды Гидропроекта», 1969,
сб. 16. 559 с.
9. Гидротурбостроение в СССР и за рубежом. М., НИИинформ-
тяжмаш, 1970.
10. Гидроэнергетическое строительство на реках Украинской
ССР и Молдавской ССР. — «Труды Гидропроекта», 1969, сб. 1'6,
с. 421—442. Авт.: Т. П. Доценко, Е. А. Бакшеев, В. И. Карпенко,
Г. Д. Кадомский, М. Г. Литвин.
11. Гидроэлектрические станции. Под ред. Ф. Ф. Губина. М.,
«Энергия», 1972. 503 с.
12. Гольцман В. X. Расчет зданий ГЭС и плотин. М., «Энергия»,
1968. 164 с.
13. Гришин М. М. Гидротехнические сооружения. М., Госстрой-
издат, 1968. 342 с.
14. Доценко Т. П., Маслов Л. Н. Сооружение перемычек. —
«Энергетическое строительство», 1961, № 23, с. 48—53.
15. Доценко Т. П. Киевская ГЭС на р. Днепре. — «Гидротехни-
ческое строительство», 1963, № 5, с. 1—8.
16. Доценко Т. П., Шаргородский А. Д. Перекрытие р. Днепра
на Киевском гидроузле в створе гидроаккумулирующей станции. —
«Гидротехническое строительство», 1963, № 8, с. 7—10.
17. Доценко Т. П. Исследование сборных железобетонных кон-
струкций.— «Гидротехническое строительство», 1964, № 4, с. 43—49.
'18 . Доценко Т. П. Организация и механизация работ по возве-
дению сборных сооружений Киевской ГЭС. — «Гидротехническое
строительство», 1964, № 8, с. 10—15.
133
19. Доценко Т. П., Канарский В. Ф. Способ возведения гидро-
технических сооружений типа плотин или дамб. Авторское свиде-
тельство № 339619 от 28 февраля 1972 г. — «Открытия. Изобрете-
ния. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1972, № 17, с. 87.
20. Доценко Т. П., Канарский В. Ф. Плотины и дамбы рас-
пластанного профиля. М., «Энергия», 1975. 150 с.
21. Емельянов Л. М. Давление грунта в ячеистых подпорных
стенках. М.» 1959. 85 с. (МИИВХ).
22. Здания гидроэнергетических установок. Л., «Энергия», 1967.
204 с.
23. Канарский В. Ф. Намывные песчаные плотины небольшой
высоты с облегченными дренажными устройствами. — В кн.: Пути
снижения стоимости плотин. Сб. статей. М., Госэнергоиздат, 1962,
с. 75—76.
24. Канарский В. Ф. Земляная плотина Киевской ГЭС.— «Ги-
дротехническое строительство», 1963, № 7, с. 5—8.
25. Канарский В. Ф. Намывные песчаные плотины без тяжелых
дренажных устройств для Киевской и Каневской гидроэлектростан-
ций.— «Труды Гидропроекта», '1964, сб. 11, с. 5—11.
26. Канарский В. Ф. Днепровские намывные песчаные плотины
с пологим верховым откосом. — «Труды Гидропроекта», 1963, сб. 10,
с. 257—263.
27. Канарский В. Ф., Сеймов В. М. Номограммы для расчета
гибких откосных плит на волновую нагрузку. — В кн.: Труды
V Всесоюзного совещания по динамике гидротехнических сооруже-
ний (24—26 октября 1972 г.), 4972, с. 64—69 (М., Гидропроект).
28. Ковалев И. Н. Гидротурбины. Л., «Машиностроение», 1971.
583 с.
29. Кудояров Л. И., Бородин Н. П. Некоторые данные о строи-
тельстве Саратовской ГЭС. — «Гидротехническое строительство»,
1966, № 4, с. 4—10.
30. Ландау Ю. А., Левицкий Л. Л. Экономическая эффектив-
ность ячеистых конструкций из плоских сборных плит. — «Труды
Гидропроекта (Украинский выпуск)», 1972, № 31 (1), с. 99—106.
31. Лузан С. В. О рациональном типе гидростанций среднего
напора на равнинных реках. — «Гидротехническое строительство»,
1964, № 6, с. 29—34.
32. Мелентьев В. Н., Колпашников Н. П., Волнин Б. А. Намыв-
ные гидротехнические сооружения. (Основы расчета .и проектирова-
ния). М., «Энергия», 11973. 248 с.
33. Михайлов А. В. Внутренние водные пути. М., Стройиздат,
1973. 327 с.
34. Михайлов О. В. Экспериментальные исследования стыковых
соединений в сборно-монолитных конструкциях. — «Гидротехниче-
ское строительство», 1966, № 8, с. 19—25.
35. Огурцов А. И. Намыв земляных сооружений. М., Госстрой-
издат, 1974. 366 с.
36. Пецуль К. С. Водосливная гидроэлектростанция с горизон-
тальными капсульными агрегатами. — «Гидротехническое строитель-
ство», 1962, № 6, с. 25—27.
37. Полонский Г. А. Механическое оборудование и металличе-
ские конструкции гидротехнических сооружений и их монтаж. М.,
«Энергия», 1967. 350 с.
38. Претро Г. А. Специальные типы зданий гидроэнергетических
установок. М., «Энергия», 1975, 238 с.
134
39. Поташник С. И., Доценко Т. П., Строганов Е. М. Капсуль-
ные горизонтальные агрегаты Киевской ГЭС и возможности их усо-
вершенствования.— «Гидротехническое строительство», 1965, № 10,
с. 9—14.
40. Поташник С. И. и др. Повышение энергетической эффектив-
ности горизонтальных капсульных гидроагрегатов. — «Электрические
станции», 1966, № 7, с. 30—33.
41. Поташник С. И., Доценко Т. П., Строганов Е. М., Успен-
ский А. И. Киевская ГЭС.— В кн.: Горизонтальные капсульные ги-
дроагрегаты Киевской ГЭС. Киев, ЦБТИ МЭиЭ УССР, 1967, с. 3—13.
42. Поташник С. И. Об автоматизации низконапорных ГЭС
с капсульными гидроагрегатами. — «Электрические станции», 1968,
№ 3, с. 76—78.
43. Поташник С. И. Групповое возбуждение многоагрегатного
блока капсульных гидрогенераторов. — «Энергетика и электрифика-
ция», 1968, № 1 (37), «Техника», с. 35—37.
44. Поташник С. И., Строганов Е. М., Успенский А. Л. Опыт
строительства, монтажа и эксплуатации горизонтальных капсуль-
ных гидроагрегатов Киевской ГЭС. М., «Энергия», 1968. 48 с.
45. Поташник С. И., Потапов А. В., Строганов Е. М., Парфен-
цов И. В. Восстановление нормальной работы капсульных гидро-
агрегатов при асинхронном ходе. — «Электрические станции», 1970,
№ 3, с. 76—78.
46. Поташник С. И. Эксплуатация низконапорных гидроэлектро-
станций с капсульными агрегатами. — «Труды Гидропроекта», 1972,
сб. 26, с. 190—196.
47. Проектирование речных гидроузлов на нескольких основа-
ниях. Под ред. М. М. Гришина и А. В. Михайлова. М., «Энергия»,
1967. 263 с.
48. Пышкин Б. А., Максимчук В. Л., Цайтц Е. С. Исследование
вдоль берегового движения наносов на морях и водохранилищах.
Киев, «Наукова думка», >1967. 139 с.
49. Свинарев Г. А., Меловцов А. А. Горизонтальные капсульные
гидротурбины осевого типа. Киев, «Наукова думка», 4969. 199 с.
(Харьковский филиал института механики АН УССР).
50. Слисский С. М. Гидравлика зданий гидроэлектростанций.
М., «Энергия», 1970. 422 с.
51. Особенности конструкции и условий эксплуатации изоляции
обмоток капсульных гидроагрегатов. — В кн.: Горизонтальные кап-
сульные гидроагрегаты Киевской ГЭС. Киев, ЦБТИ МЭиЭ УССР,
1967, с. 22—28. Авт.: Л. Я. Станиславский, В. Б. Бунер, И. В. Кал-
мыков, В. С. Кильдишов, С. И. Поташник, Л. Л. Хаимович.
52. Строков Г. И., Чеботков Б. Г. Первый опыт монтажа сбор-
ных железобетонных конструкций на строительстве Киевской ГЭС.—
«Гидротехническое строительство», 1963, № 5, с. 8—11.
53. Филахтов А. Л., Янкулин М. Г. Технология основных про-
цессов при возведении сборных сооружений гидроэнергоузлов Киев-
ского типа. — «Гидротехническое строительство», 1963, № 5,
с. 12—16.
54. Фрейгофер Е. Ф. Эффективность применения сборного же-
лезобетона в гидроэнергетическом строительстве. М., «Энергия»,
1971. 136 с.
55. Яблонский В. У. Гидравлические условия перекрытия русла
Днепра Киевской ГЭС пионерным способом. — «Энергетическое
строительство», 1965, № 3, с. 65—69,.
1$
ОГЛАВЛЕНИЕ
'Предисловие............................................. 3
Глава перваИ. Общие сведения о Киевском и Каневском
гидроузлах......................*....................... 7
1. Обоснование применения горизонтальных гидроагрега-
тов на Киевской и Каневской ГЭС......................... 7
2. Компоновка гидроузлов и характеристика основных со-
оружений ...............................................11
3. Здание ГЭС. Компоновка оборудования. Основные
конструктивные решения..................................25
Глава вторая. Проектирование сборных железобетонных
конструкций основных сооружений гидроузлов ... 33
4. Сборные железобетонные конструкции основных со-
оружений гидроузлов.....................................33
5. Расчеты и исследования, выполненные для обоснования
конструктивных решений по бетонным сооружениям
гидроузлов..............................................43
6. Расчеты основных конструкций на прочность. Методика
и результаты............................................44
7. Лабораторные исследования по выбору типа и пара-
метров арматурного стыка................................50
'8. Исследования сборных железобетонных конструкций на
фрагментах здания ГЭС.................................51
9. Результаты натурных наблюдений за сооружениями
при строительстве и эксплуатации........................60
Глава третья. Некоторые особенности организации строи-
тельства и производства работ .........................68
10. Общие принципы организации строительства ... 68
11. Пропуск строительных расходов. Организация котло-
вана ....................................................70
12. Перекрытие русла.....................................72
13. Временное судоходство................................76
14. Особенности в организации строительства и способах
производства работ в связи с применением сборного
железобетона в основных сооружениях......................78
Глава четвертая. Эффективность применения сборного
железобетона в основных сооружениях гидроузла ... 86
15. Общие положения экономических исследований . . 86
16. Основные показатели сборных конструкций по отдель-
ным технологическим процессам 89
136
17. Сравнение вариантов конструкции в сборном и моно-
литном исполнении.....................................93
18. Определение влияния применения сборного железобе-
тона на продолжительность строительства .... 96
19. Расчет экономической эффективности применения сбор-
ного железобетона с учетом его влияния на продолжи-
тельность строительства ............................ 102
20. Выводы и рекомендации по результатам исследований
сборных железобетонных конструкций и эффективность
их применения........................................105
Глава пятая. Из опыта эксплуатации Киевской и Канев-
ской ГЭС..............................................111
21. Освоение первых опытных гидроагрегатов на Киевской
ГЭС..................................................111
22. Совершенствование конструкции капсульных гидроагре-
гатов ...............................................112
23. Уточнение основных параметров гидроагрегатов . . . 118
24. Совершенствование автоматики на Киевской ГЭС . . 121
25. Устойчивость параллельной работы ГЭС с горизонталь-
ными капсульными гидроагрегатами.....................124
26. Общая характеристика работы Киевской и Каневской
ГЭС за годы эксплуатации.............................128
Списоклитературы.........................................133