автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Деформации основания реакторного отделения АЭС и их регулирование в процессе строительства и эксплуатации

ЗАЛИЗСКИИ

АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ —

На правах рукописи

ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЯ РЕАКТОРНОГО ОТДЕЛЕНИЯ АЭС И ИХ РЕГУЛИРОВАНИЕ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05 23 02 — Основания и фундаменты, подземные

сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2007

003162932

Работа выполнена в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им Б Е Веденеева»

Научный руководитель

доктор технических наук В Б Глаговский

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, проф А К Бугров кандидат технических наук НА Кассирова

Ведущая организация -

Федеральное государственное унитарное предприятие «Атомэнергопроект»

Защита состоится ноября 2007г в « /¿С » часов на заседании диссертационного совета Д 512 001 01 в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им Б Е Веденеева» по адресу 195220, Санкт- Петербург, Гжатская ул , 21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВНИИГ им БЕ Веденеева»

Автореферат разослан « а » октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, '77'// /7

старший научный сотрудник '■{^¿'¿¿^У Т В Иванова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена выявлению закономерностей осадок и кренов крупноразмерных тяжелонагруженных фундаментов реакторных отделений (РО) атомных станций, сооружаемых на сжимаемых основаниях, разработке мероприятий по ограничению и регулированию совместных деформаций системы «основание-сооружение» Целью работы являлось научное обоснование мер для обеспечения жестких параметров фиксации оборудования реакторной установки (РУ) в пространстве, гарантирующих безопасность эксплуатации АЭС на длительную перспективу, оптимизации геотехнического мониторинга грунтов оснований РО на различных стадиях жизненного цикла АЭС с учетом задач по продлению срока эксплуатации энергоблоков атомных станций второго поколения

Актуальность темы. Среди эксплуатируемых и частично построенных АЭС с энергетическими реакторами ВВЭР-1000 большинство сооружалось на сжимаемых грунтах с различными физико-механическими свойствами и с разными вариантами фундирования главных корпусов Строительство многих энергоблоков этих АЭС сопровождалось большими осадками и кренами РО, превысившими расчетные величины и приведшими к значительным осложнениям по обеспечению параметров фиксации корпусов реакторов и другого оборудования РУ Поэтому поиск, исследование и внедрение вариантов фундаментов РО и монтажа оборудования АЭС без длительной выдержки для стабилизации осадок и кренов, выбор, обоснование и реализация программ мониторинга за осадками и другими показателями надежности грунтовых оснований, регулирование кренов РО остается актуальной задачей в развитии атомной энергетики

Цель диссертационной работы заключается в

• выявлении закономерностей развития осадок и кренов фундаментов реакторных отделений, возведенных на сжимаемых основаниях,

• выборе, исследовании, обосновании и внедрении технических решений, направленных на стабилизацию и регулирование кренов фундаментов РО и обеспечение жестких пределов безопасности РУ в части параметров фиксации ее в пространстве,

• разработке, обосновании и внедрении программ мониторинга показателей надежности грунтовых оснований РО с учетом требований нормативных документов, а также стоящих перед отраслью задач по продлению срока эксплуатации энергоблоков (на примере Балаковской АЭС)

Методы исследований.

1 Статистический анализ результатов длительных инструментальных наблюдений за осадками и кренами фундаментов РО с учетом неравномерности нагружения их оснований,

2 Математическое моделирование статических осадок и кренов фундаментов и геохимических процессов изменения свойств грунтов естественных и

искусственных оснований в условиях изменения режима и состава подземных вод

3 Полномасштабные промышленные эксперименты по корректировке крена зданий, полевые и лабораторные исследования грунтов оснований РО

Научная новизна работы. Выявлены закономерности развития осадок и кренов крупноразмерных тяжелонагруженных фундаментов реакторных отделений

Впервые определена качественная и количественная картина влияния дополнительных пригрузок на изменение крена зданий РО на различных этапах нагружения основания Построена эмпирическая зависимость эффективности корректировки крена от величины опрокидывающего момента и скорости осадки здания

Составлены кратко- и долгосрочные прогнозы осадок и кренов реакторных отделений применительно к энергоблокам первой очереди Балаковской АЭС

Предложены решения о сроках и параметрах окончательной фиксации корпусов реакторов и другого оборудования реакторных установок четырех энергоблоков Балаковской АЭС и меры по регулированию крена РО Получены данные, подтвердившие обоснованность замены слабого грунта оснований РО щебеночной подушкой

Показано, что конечные осадки РО Балаковской АЭС не превысят 70см, что позволяет продлить срок эксплуатации энергоблоков на 25 - 30 лет по сравнению с первоначально назначенным в проекте

Практическая ценность работы. Разработанные с участием и под руководством автора настоящей работы прогнозы осадок и крена РО первой очереди Балаковской АЭС и технические решения по параметрам и условиям фиксации оборудования РУ энергоблоков, мероприятия по ограничению развития и регулированию кренов зданий РО позволили отказаться от выдержки (простоя) энергоблоков после окончания строительства для стабилизации осадок и крена здания перед монтажом оборудования

Предложенные мероприятия по регулированию кренов РО с использованием пригрузов (технологические баки, заполненные водой) на ранних стадиях сооружения объекта дали экономический эффект более 350 тыс руб в год в ценах 1984 г и экономию капитальных затрат 2,4 млн рублей

Исследования физико-механических свойств грунтов после длительного периода эксплуатации энергоблоков и оценка вклада различных инженерно-геологических элементов в величину осадки фундаментов РО позволили подтвердить надежность оснований РО

Реализация результатов исследований. Все результаты самостоятельных и выполненных автором совместно с генеральным проектировщиком объекта и другими специализированными организациями исследований внедрены на Балаковской АЭС в виде технических решений по фиксации и регулированию крена оборудования реакторных установок и строительных конструкций

энергоблоков первой очереди Балаковской АЭС, выполненных по программе полномасштабного промышленного эксперимента, а также в виде обоснования безопасной эксплуатации энергоблоков в условиях фактических осадок и крена реакторных отделений, откорректированных программ наблюдений за осадками и кренами зданий и сооружений Балаковской АЭС

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Конференции по проблемам реакторов на тепловых нейтронах в 1986г (Балаково), Всесоюзном совещании по надежности атомных станций в 1987г (Нововоро-неж), Международном совещании по свайному фундаментостроению в 1994 г (Саратов), Совещании главных инженеров проекта и групп авторского надзора атомных станций в 1989г на Запорожской АЭС, Совещании по проблеме надежности оснований реакторных отделений в 2000г на Балаковской АЭС, Международной конференции «Геотехника Оценка состояния оснований и сооружений» в 2001 г (Санкт-Петербург), на заседаниях секции «Основания и грунтовые сооружения» Ученого совета ВНИИГ в 2005 - 2006гг (Санкт- Петербург)

Публикации. По теме диссертации в научно-технических журналах и сборниках опубликовано 6 работ

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 92 наименований Работа изложена на 155 страницах, включая 35 рисунков, 34 таблицы

Благодарности Автор выражает благодарность специалистам ряда научных, проектных и строительных организаций (УралТЭП, КоАЭП, ТЭП, ФГУП «Атомэнергопроект», НиАЭП, БИТТиУ СГТУ, ВНИИГ, СГУ, ОРГРЭС, ИГЕМ РАН, БМУ ВЭМ, БМУ «Гидромонтаж», Саратовгэсстроя и Балаковской АЭС) за помощь, оказанную при работе над диссертацией

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные цели и задачи Показано, что вопросам выявления закономерностей осадок и кренов крупноразмерных тяжелонагруженных фундаментов сооружений и зданий различного назначения (АЭС, ТЭС, ГЭС, МНГП и др ) посвящены исследования различных авторов, в том числе Е H Беллендира, А К Бугрова, В Б Глаговского, A J1 Гольдина, M И Горбунова-Посадова, А А Готлифа, Б И Далматова, К Е Егорова, Ю К Зарецкого, В А Ильичева, M В Малышева, А В Пилягина, В С Прокоповича, В И Соломина, J1 Р Ставницера, 3 Г Тер-Мартиросяна, В M Улицкого, А Б Фадеева, А Г Шашкина и др

Однако разработанные до 1986 г на основании многочисленных исследований и использовавшиеся на практике нормативные документы по расчету осадок и особенно кренов большеразмерных тяжелонагруженных фундаментов РО АЭС, сооруженных на сжимаемых естественных основаниях, не всегда да-

вали результаты, адекватные натурным Это обстоятельство препятствовало своевременной разработке прогнозов, которые бы позволяли принимать оптимальные технические решения по обеспечению приемлемых абсолютных осадок и кренов РО

В разделах 1.1, 1.2 первой главы выполнен сопоставительный анализ геолого-гидрогеологических условий площадок Балаковской, Калининской, Запорожской и энергоблока № 5 Нововоронежской атомных станций, приведена характеристика зданий и их фундаментов Показано, что инженерно-геологические условия площадок Балаковской и Калининской АЭС оказались наиболее сложными, насчитывают в основании фундаментов более 13 инженерно- геологических элементов, представленных разновидностями глинистых и песчаных грунтов с существенно различными значениями модуля деформации

Реакторные отделения энергоблока № 5 Нововоронежской, энергоблоков № 1 и № 2 Калининской атомных станций представляют собой гермооболочки на круглых монолитных железобетонных плитах диаметром 48,4 м, создающих удельное давление на грунт до 0,8 МПа Толщина плиты 3,0 м Реакторные отделения энергоблоков № 1 - 4 Балаковской, Запорожской, энергоблока № 3 Калининской атомных станций запроектированы в виде здания жесткой коробчатой конструкции с монолитной нижней железобетонной фундаментной плитой размером в плане 68,18x68,18 м, толщиной 2,4 м Проектная глубина заложения фундамента равна 6,7 м от планировочной поверхности На отметке 13,2 м расположен верх второй монолитной плиты, которая является фундаментом герметичной оболочки РУ Общий вес здания РО составляет более 200 тысяч тонн

Фундаментные плиты энергоблоков Балаковской АЭС располагаются на щебеночной подушке толщиной около 4 м из доломита известкового, которая заменила слабый сильносжимаемый грунт

Модуль деформации отложений старичной фации, залегающих непосредственно в основании РО, составляет 7 МПа Модуль деформации песков, слагающих значительную часть сжимаемой толщи, - 25 МПа Мощность лин-зовидных прослоев старичной фации грунтов на площадках РО-2, 3 и 4 достигает, соответственно 2,3, 2,7 и 2,9 м, местами для блока № 4 - пяти метров, что могло существенно повлиять на величину крена РО При этом такие грунты преимущественно занимают левую часть основания РО-4, в то время как у других энергоблоков распределены более равномерно по всей площади основания

В основании геологического разреза, вскрытого несколькими скважинами в разных местах площадки на глубине примерно 100 м от поверхности залегают верхнеюрские глины и алевролиты В период изысканий и в настоящее время гидрогеологические условия площадки характеризуются наличием двух водоносных горизонтов Имеющиеся сезонные колебания их уровней могут влиять на осадки зданий

В разделах 1.3 и 1.4 подробно описана принятая система наблюдений за осадками фундаментов реакторных отделений и методика анализа полученных результатов натурных наблюдений. Точность наблюдений за осадками зданий и их результаты во многом определяются устойчивостью высотных отметок глубинных грунтовых реперов. Измерение высотных отметок исходных реперов проводится с начала наблюдений (1981г.) до настоящего времени не реже 2 раз в год. По состоянию на декабрь 2006г. выполнено 53 цикла повторного высокоточного нивелирования. Основные значения изменений высотных отметок реперов находятся в диапазоне «плюс» 2 - «минус» 4мм. Максимальные не превысили «минус» 9 мм. При измерении осадок здания отметки отсчитывагот-ся от наиболее стабильных реперов. Расстановка геодезических осадочных марок и баков большой вместимости па РО представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема расположения геодезических марок на отметке 0,5 м и расположения технологических баков большой вместимости зданий РО с ВВЭР I ООО: Т - геодезические марки; I -16 - номера геодезических марок; О -центры тяжести технологических баков; /-IV и /р- ГУ>-оси здания и реактора соответственно; А1, А5 -

Д1 Д5 - квадраты здания

Рис.2. Параметры осадок реакторных отделений АЭС с ВВЭР-1000, сооруженных на сжимаемых основаниях

Представленные кривые различаются величиной и скоростью осадки, величиной и направлением крена реакторных отделений и особенностями их изменения во времени и пространстве. Однако для всех зданий РО процесс деформации разделился па три ярко выраженных и однотипных периода. Одно-

типный характер кривых осадок отражает поэтапность развития деформации под воздействием роста давления на основание сооружений

Первый период (продолжительностью два-три года) характеризуется нагрузкой на основание до 50% от проектной, что соответствует средней величине давления под подошвой в конце периода до 0,25 МПа, абсолютной величиной осадки 40 - 80 мм и практически линейным законом нарастания осадки во времени Скорость осадки составляет до 0,1 мм в сутки

Второй период (примерно такой же продолжительности, как и первый) характеризуется дальнейшим интенсивным увеличением нагрузки на основание Нагрузка при этом достигает полной расчетной величины при среднем давлении на грунт 0,52 МПа Абсолютная осадка в конце периода достигает 370 - 470 мм, в зависимости от блока, а скорость осадки до 1,6 мм/сутки

Третий период (период стабилизации осадок) характеризуется полной загрузкой основания Давление на грунт составляет 0,53 МПа, а осадки РО находятся в стадии медленной стабилизации со скоростями от 16,4 до 12,4мм/год в зависимости от энергоблока Через 2,5 года после начала стабилизации скорость осадки РО 1-4 снизилась в 2-3 раза и не превышала 8мм/год В последующем периоде эксплуатации приведенные выше скорости продолжали плавно уменьшаться, достигнув 1,5-3 мм в год в зависимости от энергоблока Из табл 1 видно, что среднегодовые скорости осадок РО 1-3 снизились до 1 мм/год и находятся на этом уровне и в современный период эксплуатации, скорости осадок РО-4 для этого же периода несколько выше

Таблица 1

Диапазон скоростей осадок геодезических марок РО Балаковской АЭС

Период наблюдений, годы Диапазон скоростей осадок всех геодезических марок реакторных отделений, мм в год

РО-1 РО-2 РО-3 РО-4

1990-2000 1,56- 1,73 1,70-2,31 1,94-2,76 4,05 - 6,03

1994-2000 0,77 - 0,96 0,67 - 1,04 0,66-1,16 1,86-2,78

1996-2000 0,78 - 1,00 0,64- 1,0 0,62-1,09 1,86-2,78

2004-2006 0.43 - 0.92 0,7* 0.69-1.38 1,08* 0.75 - 1.22 0,95* 0,79-1.93 1,25*

Примечание *среднеарифметическое значение по всем маркам

Развитие крена реакторных отделений имело сложный характер изменения во времени, в пространстве и по абсолютной величине

Анализ нагружения основания реакторных отделений Балаковской АЭС строительными нагрузками, оборудованием и технологическими средами показал, что их основания адекватно реагируют на изменение эксцентриситета рав-

недействующей всех приложенных нагрузок, а изменение крена зависит также от скорости осадки здания во время изменения нагружения основания Такая качественная картина выявлена для всех РО Балаковской АЭС Она также показывает, что при больших изменениях величин опрокидывающих моментов, особенно с изменением их знака (направления), меняется и направление изменения крена зданий

Относительно развития крена РО-4 необходимо отметить несколько важных обстоятельств Крен зданий РО 1, 2 и 3 после достижения максимума к окончанию строительства имел колебательный характер относительно оси У, но не достиг после этого своего максимального значения до начала 2006г Крен здания РО-4 по оси Y уменьшился после завершения строительства на величину 0,55мм, достигнув абсолютной величины по этой оси 7,87 мм, и потом долго не менялся в этом направлении Но затем он начал развиваться в направлении транспортного коридора и за 3 года увеличился до 8,44 мм, то есть достиг своего максимального значения, наблюдавшегося во время строительства В последующем он медленно увеличивался в направлении транспортного коридора, достигнув 9,2 мм

Вторая особенность состоит в том, что доля реализации крена РО-4 в общем приращении осадки после завершения нагружения основания оказалась значительно больше, чем для предыдущих энергоблоков (с 1991 г до ввода блока в эксплуатацию около 50%) Для других РО эти значения для такого же периода не превысили 30%, а в современный период эксплуатации снизились не менее чем в 3 раза Доля реализации крена в общей осадке РО-4 в современный период эксплуатации составляет около 40%

Общая картина развития осадок РО Запорожской АЭС близка к имевшей место на Балаковской АЭС, только с меньшими примерно в 3,5 раза уровнями осадок (средние осадки не более 150 мм) Это объясняется лучшими деформационными свойствами оснований Крены РО 1 -3 имеют генеральное направление к транспортному коридору, то есть в сторону эксцентриситета, как и на РО первой очереди Балаковской АЭС, и составляют соответственно 0,9, 0,4 и 0,84мм/м Также как и на Балаковской АЭС инструментальным методом измерена зона влияния осадки РО на колонны каркаса машзала Наведенная РО осадка затухает между осями 4 и 5, то есть на расстоянии 30 - 35м Причем осадка колонн по оси 1 составляет примерно 50% от осадки РО, то есть в процентном выражении столько же, сколько и на Балаковской АЭС Крен РО-4 направлен в сторону машзала, что объясняется водопонижением в котловане БНС и неравномерностью нагружения основания Крены РО-5 и РО-6 равны соответственно 0,25 и 0,05 мм/м, что вызвано увеличением габаритов фундаментных плит и выносом их на 1,9 м в сторону от транспортного коридора, что практически компенсировало эксцентриситет масс Средние скорости осадок РО-1 - РО-6 за период 2001 - 2003гг соответственно составили 1,72, 1,35, 1,82, 2,17, 1,3 и 1,17 мм/год Скорость осадки РО-4 наибольшая, что соответствует распределению скоростей осадок для РО Балаковской АЭС

На РО-1 и РО-2 Калининской АЭС измерения осадок начаты соответственно в апреле 1977г и 4 ноября 1982г Суммарная осадка центра плиты РО-1 к декабрю 1978г составила 23 мм К июню 1980г осадка достигла 53 мм Затем осадка быстро развивалась не по линейному закону и к декабрю 1993г достигла 237 мм По состоянию на июнь 2005г средняя осадка уже составила 409 мм, а общий крен -145 мм на диаметре 48 м гермооболочки Основная осадка РО-2 была набрана к марту 1988г и составила 299 мм К июню 2005г осадка достигла 332 мм, а максимальный крен 136 мм В связи с достижением крена РО-1 относительной величины 0,003, а на РО-2 - 0,0026, понадобились мероприятия в виде пригрузов и установки корпусов реакторов с противоуклоном

Во второй главе приведены сведения о результатах расчетов осадок и крена РО различных АЭС, выполненных на стадии их проектирования и сооружения, проведено сопоставление их с натурными данными Установлено, что расхождение расчетных осадок, определенных при проектировании по действовавшим в то время нормативным документам, с натурными данными для отдельных РО достигает 10 - 30 см Расхождение в кренах еще больше и для отдельных РО отличается существенно Это обстоятельство затрудняет принятие решений по монтажу оборудования и подготовку обоснований безопасной эксплуатации энергоблоков в условиях фактических осадок и кренов на длительную перспективу

Поэтому для получения новых, более обоснованных расчетных данных об осадках реакторных отделений Балаковской АЭС были выполнены поверочные расчеты осадок РО-3, как имеющего наибольшую осадку, РО-4, имеющего наиболее сложное строение основания и максимальный крен из всех РО Балаковской АЭС, РО-5, имеющего лучшие деформационные характеристики грунтов основания, и РО-2, величины осадки которого занимают среднее место среди осадок остальных РО Расчеты проводились в упруго-пластической постановке с применением плоских расчетных схем по сертифицированной программе ДИСК-Геомеханика, а также с использованием программы COSMOS для пространственных расчетных схем

Расчетная схема основания РО-4 вначале представляла собой область, включающую в себя здания РО-4 и соседние здания РО-3 и РО-5, с расположенными между ними зданиями РДЭС Расчетная глубина сжимаемой толщи была принята 56,15 м

Расчетами, выполненными при условии мгновенного приложения всей проектной нагрузки, выявлено, что здания РО-3 и РО-5 не оказывают влияние на осадки и крены РО-4 Поэтому на последующих этапах расчетная область была уменьшена в нее, кроме РО-4, были включены только здания РДЭС с удельным давлением на грунт 0,23 МПа В результате проведенных расчетов получены конечные осадки РО-4, равные 698 мм, которые могут быть достигнуты в очень отдаленном будущем По пространственной модели получена расчетная величина крена, практически совпавшая с имеющимся креном РО-4 в направлении транспортного коридора, максимальный крен i — 0,0024 Пре-

дельная осадка РО-3, определенная методом послойного суммирования, получилась равной 619 мм По статистическому прогнозу, выполненному с учетом фактических осадок контрольных марок, осадка здания РО-3 к середине 2022г может составить 580 мм с доверительным интервалом ±8 мм

Для выявления влияния эксцентриситета нагрузки на крен РО были проведены расчеты осадок для энергоблока № 5 в пространственной постановке Габариты фундаментной плиты были приняты такими же, как и для РО-4

Расчеты проведены с учетом проектного эксцентриситета нагрузки и без него при допущении горизонтального напластования слоев основания Эти расчеты дают основание считать, что для принятых условий крен РО-5 складывается из крена, вызванного эксцентриситетом нагрузки (около 55%) и крена, вызванного неоднородностью основания (до 45%) Это достаточно близко к величинам крена РО-1 - РО-3, для которых можно с определенным допущением говорить о равномерности геологического строения всех слоев в плане

Расчеты показали, что основной причиной значительных осадок зданий РО являются сложные инженерно-геологические условия и большие нагрузки на основание В ходе исследований были проведены также расчеты осадок зданий РО Балаковской АЭС при мгновенном приложении нагрузок и при многоступенчатом нагружении, близком к реальному

Расчеты осадок РО-2, выполненные с учетом и без учета последовательности нагружения основания, показали, что при мгновенном приложении нагрузки осадка почти в два раза превышает осадку при ступенчатом приложении нагрузки, растянутом во времени, близком к реальному темпу нагружения основания РО-2 Это один из факторов отличия расчетных осадок от фактических

Вторым фактором является взаимовлияние зданий РО и расположенных между ними зданий РДЭС на осадки друг друга, подтверждающееся данными инструментальных наблюдений за осадками колонн каркаса машзала всех действующих энергоблоков Балаковской и Запорожской АЭС Они показывают, что зона влияния осадки РО Балаковской АЭС распространяется в стороны как минимум на 36м Расстояние между фундаментными плитами двух смежных РО равно 90м Остающийся вне зоны влияния РО промежуток в 18м замыкает РДЭС с габаритами более 30м в ширину и длиной около 50м, с удельным давлением на грунт 0,23 МПа, при котором расчетная осадка РДЭС равняется 70мм

Кроме этих явно выраженных факторов -подтверждением взаимовлияния РО на осадки друг друга является осадка всех зданий по фронту РО со стороны транспортного коридора Она показывает, что наибольшую осадку имеет РО-3, расположенное в центре нагрузок, и что крены осадочных марок по фронту крайних РО направлены к центру масс

Эти факты свидетельствуют о том, что при высокой степени застройки и загружения основания фундаментами полностью построенных четырех зданий реакторных отделений и РДЭС, фактически создана единая сплошная зона загружения, примерно на порядок превышающая площадь отдельно взятых ин-

дивидуально загруженных четырех участков РО площадью по 4624 м2 и двух участков по 5200 м2

И тогда становится понятным, почему РО-2 и РО-3 имеют большую осадку, чем РО-1 и РО-4, и почему последние получили крен в сторону центра зоны загружения Подтверждением вышеприведенным соображениям являются результаты многолетних наблюдений ОРГРЭС за осадкой оснований и сооружений нескольких тепловых электростанций с довольно близкими характеристиками грунтового основания

Это требует изменить практику назначения одинаковых расстояний между РО для всех АЭС и рассчитывать безопасное расстояние между РО в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий площадки

В третьей главе приведены результаты разработки и внедрения технических мероприятий по регулированию крена реакторных отделений, а также по удержанию крена оборудования реакторной установки в проектных пределах При создании системы технических мероприятий был учтен опыт стабилизации крена РО энергоблоков № 1 и № 2 Калининской и энергоблока № 1 Запорожской АЭС

В соответствии с этой системой регулирование кренов РО Балалаков-ской АЭС проводилось путем соблюдения соответствующего порядка нагру-жения здания строительными и технологическими нагрузками и устройством пригрузов При выработке решений о применении пригрузов учитывались результаты выявленной зависимости изменения крена РО от опрокидывающих моментов, кратко- и долгосрочные прогнозы развития крена по направлению и по абсолютной величине Масса, место и время размещения пригрузов определялись в зависимости от характеристик крена зданий

На энергоблоке №1 на окончательном этапе строительства было смонтировано три пригруза, один из них монолитный Общая масса трех пригрузов достигла 2,5 тыс тонн Дальнейшее развитие крена РО и корпуса реактора по результатам прямой нивелировки фланца главного разъема после первой топливной кампании показало на необходимость устройства еще одного пригруза массой около 650 т

На энергоблоке № 2 был учтен опыт регулирования крена РО-1 Он позволил обеспечить требуемые параметры наклона корпуса реактора за счет устройства двух пригрузов общей массой 2,5 тыс тонн и назначения более обоснованных величин контркрена корпуса реактора

На энергоблоке № 3 было учтено, что скорость осадки, общая осадка и общий крен оказались заметно выше, чем на РО № 1 и РО № 2 Поэтому для обеспечения допустимого крена РО-3 и корпуса реактора было принято решение об установке кольца опорного корпуса реактора в положение, обеспечивающее уклон плоскости главного разъема к плоскости фундаментной плиты РО При этом корпус реактора устанавливался с наклоном 0,76мм в сторону машзала и 1,11мм в сторону РО-2 В дальнейшем были приняты дополнитель-

ные меры с использованием технологических баков и пригруза весом 1100 т После этого никакие дополнительные мероприятия не потребовались

На энергоблоке № 4, в связи со значительными отличиями в крене РО от других энергоблоков (общий крен 0,002) и с необходимостью достижения нормативных требований по корпусу реактора и другому оборудованию для регулирования крена здания РО-4 были применены предложенные автором мероприятия

• перекрытие на отметке 45м обстройки в осях 1р-2р было усилено для возможности размещения (и маневрирования) на ней пригрузов на неограниченный срок с удельной нагрузкой на кровлю до 4 т/м2, против 2 т/м2 по первоначальному проекту,

• стена РО-4 по оси 1р была продолжена с отметки 45,6 м до отметки 49 м и полностью забетонирована, что создало корректирующий момент в направлении машзала, равный 20 тыс тм,

• проведен анализ возможности использования баков большой емкости, заполняемых водой, для эффективного регулирования крена РО на ранней стадии сооружения энергоблоков Были учтены все баки, заполнение которых давало значимые для регулирования крена зданий опрокидывающие моменты (см рис 2), и определены те из них, использование которых дает в конкретных условиях наибольший эффект по изменению крена РО

Поскольку на энергоблоке № 4 необходимо было ограничивать крен в направлении энергоблока №3, баки ТХ были заполнены до начала пусконала-дочных работ Они создали корректирующий момент в направлении блока № 5, равный 40,5 тыс тм По предложению автора была изменена схема использования баков в сварочном процессе ГЦТ - баки ТВ не заполнялись, тем самым не создавался большой дополнительный опрокидывающий момент в направлении блока 3 и одновременно ограничивался до 40 тыс тм опрокидывающий момент в сторону транспортного коридора Также с опережением были смонтированы и заполнены баки пожарной воды Монолитные пригрузы не использовались, а монтаж фермы опорной корпуса реактора был выполнен с контркреном относительно фундаментной плиты РО

Результаты замеров после реализации мероприятий показали, что мероприятия и параметры фиксации корпуса реактора были выбраны верно. Крен корпуса после его фиксации сократился за 1 год по оси Хна величину 0,53мм, а к настоящему времени на 1мм

Анализ полученных результатов подтвердил техническую необходимость и экономическую целесообразность применения заполнения баков в регулировании крена зданий и корпусов реакторов на всех энергоблоках Бала-ковской АЭС Использование баков в регулировании кренов дало экономию капиталозатрат на энергоблоках № 3 и № 4 в 2,42 млн рублей с годовым экономическим эффектом 363 тыс рублей в ценах 1984г

В четвертой главе приведены результаты исследования физико-механических свойств грунтов оснований РО после длительной эксплуатации,

уточнения геологического разреза площадки и оснований РО на глубину до 120м, выполненные с учетом требований действующих нормативных документов Дана оценка вклада отдельных инженерно-геологических элементов в общую осадку РО, выполненная на основе геодезических наблюдений за осадками ИГЭ оснований энергоблока №5 и исследований изменения прочностных свойств щебеночной подушки

Исследования прочностных свойств щебеночной подушки показали, что щебенка с трудом поддается разрушению при погружении в нее ударным способом обсадных труб Визуальный осмотр образцов щебенки из скважины РО-4, анализ их внешнего облика свидетельствуют об незначительных макроскопических изменениях щебня

Электронно-микроскопическое изучение минеральной составляющей и характера порового пространства выполнено на аналитическом сканирующем электронном микроскопе и низковакуумном цифровом сканирующем электронном микроскоп, разрешающей способностью около 37 ангстрем Исследования подтвердили, что образцы щебня по всей толще подушки в основании РО-4 по сравнению с характеристиками природного доломитизированного известняка не претерпели значимых изменений

Для изучения деформационных свойств щебеночной подушки в 2003г был проведен комплекс исследований, включающий испытания штампами площадью 600 см" непосредственно в теле щебеночной подушки РО-5 в специально пробуренных скважинах, и лабораторные исследования образцов щебня, отобранных из основания РО-4 в 2001-2002 г

Были также проведены испытания по определению сжимаемости щебня в приборе трехосного сжатия Модули деформации для образцов получились равными соответственно 64 и 68 МПа Полученные результаты практически совпадают с результатами определения модуля деформации щебеночной подушки, выполненными в 2003 г штамповым методом, и на 40% выше проектных значений Время замачивания не сказалось на деформируемости грунта

По результатам испытаний на приборе одноплоскостного среза были определены нормативные и расчетные характеристики прочности (^ф = 0,747 и 0,711 соответственно)

Во время бурения скважин под грунтовые осадочные марки в 2002г, кроме отбора проб щебенки и подстилающих ее связных грунтов, отбирались монолиты из пойменных и старинных отложений Обработка результатов исследований показала, что расчетные значения параметров прочности равны для пойменных глин 1§(р =0,23 при сцеплении 0,06 МПа (6 опытов), для ста-ричных глин tg<p =0,22 при сцеплении 0,07 МПа (7 опытов)

Лабораторные исследования деформационных характеристик проводились на компрессионных приборах, кроме того, применялись ком прессионно-фильтрационные приборы фирмы «\Vykeham Раггапсе», которые позволяют создавать давление на образец до 7,5 МПа До начала опыта образец полностью водонасыщался в течение 3-4 суток При водонасыщении величина от-

носительного набухания составила 0,006 - 0,012, те грунты относятся к нена-бухающим

Основные результаты определения прочностных и деформационных характеристик связных грунтов представлены в табл 2

По материалам тех же опытов были подсчитаны коэффициенты фильтрации Для пойменных глин они изменяются от 1,1хЮ"10 до 3x1 (Г9 см/с (6 определений) Для пойменных суглинков рассматриваемый показатель в среднем из трех опытов равен 3,3x10"8 см/с Результаты двух опытов, выполненных на образцах старичных суглинков, дали практически одинаковые результаты -5,2x10"9 и 6,8x10"9 см/с

Сравнение результатов исследований грунтов до начала строительства и в 2002 - 2003 гг показали, что физические свойства образцов, испытанных в разное время, близки, некоторые различия объясняются малым количеством опытов

Таблица 2

Результаты определения прочностных и деформационных характеристик связных грунтов

Грунт Плотность, т/м3 Влажность, % Модуль деформации, МПа, в интервале

грунта Скелета грунта 0,1-0,2 0,2-0,3 0,3-0,5 0,5-0,7 0,7-0,9

Глина арг^М 1.89-2.06 1.45-1.74 18-30 4.5-6.5 6.5-7.0 6.6-8.8 8.4-11,6 9.7-15.5

1,96(5) 1,57 25(5) 5,6(5) 6,8(5) 8,1(5) 10,3(5) 12,4(5)

Суглинок арКЗшИу, 2,05-2,07 1.64-1.70 22-25 3.4-4,4 5.4-8,0 7.8-10.0 11.1-12.9 15.0-17.6

2,06(2) 1,66(2) 24(2) 3,9(2) 6,7(2) 8,9(2) 12,0(2) 16,3(2)

Суглинок авКЗшЪУ] 1.98-1.98 1.57-1,62 22-26 3.2-3,6 4,4-5.5 7,0-8.3 9,5-10,3 11.2-14.3

1,98(2) 1,60(2) 24(2) 3,4(2) 5,0(2) 7,6(2) 9,9(2) 12,8(2)

Примечание над чертой пределы изменения показателя, под чертой среднее значение, в скобках число определений

В период 2005-2006гг было продолжено решение задач, регламентируемых действующими нормативными документами по вопросам надежности грунтовых оснований объектов атомных станций Для уточнения геологического разреза основания РО первой очереди в конце 2005 г пробурена глубокая, 120 метровая скважина, со сплошным отбором связных и несвязных грунтов

По разработанной во ВНИИГ расчетно-экспериментальной методике оценки потенциала разжижения проведены опыты на установках многоплоскостного сдвига «ШуксЬат Еаггапсе» и динамическом стабилометре «\Vykeham Раггапсе», а также на приборе для измерения скорости поперечных волн

Полученные результаты исследований свидетельствуют о том, что грунты основания РО-2 устойчивы к сейсмическим воздействиям интенсивностью в 7 баллов

В пятой главе с учетом опытных данных и результатов исследований сформулированы цели и даны предложения по оптимизации геотехнического мониторинга оснований и фундаментов реакторных отделений на различных стадиях жизненного цикла атомной станции, с учетом принятых в отрасли решений о продлении срока эксплуатации энергоблоков второго поколения не менее чем на 25 лет Ниже охарактеризованы наиболее важные из них

На этапе строительства для объектов, сооружаемых на сжимаемых грунтах, особенно глинистых, необходимо расчетным путем определять безопасное расстояние между фундаментными плитами сооружаемых смежных объектов, учитывая развитие осадочных воронок от каждого фундамента

Часть исходных глубинных грунтовых реперов следует размещать в коренные твердые породы, например, для Балаковской АЭС - в юрские глины Это позволит оценивать возможные осадки всей плотно застраиваемой территории и более точно измерять осадки зданий

Необходимо проводить контроль разуплотнения грунтов в процессе вскрытия котлованов, заблаговременно устанавливать глубинные осадочные марки на различные инженерно-геологические элементы в пределах сжимаемой толщи Необходимо предусматривать установку части марок непосредственно под фундаментами, поскольку установка их в нескольких метрах от фундамента (в плане) приводит, как показал опыт Балаковской и Запорожской атомных станций, к значимым погрешностям измерения осадок, а также уничтожению в процессе строительства

Датчики измерения давления (тензодатчики, манометры и т п ) должны устанавливаться как под плитой, так и в отдельных ИГЭ для контроля изменения нагрузок на грунт в процессе нагружения основания и распространения напряжений по его толще

До вскрытия котлованов устанавливать инклинометры в зоне предполагаемых значимых боковых смещений грунта, а возможно, и датчики измерения горизонтальных напряжений Важным представляется контроль за выносом мелких частиц грунта в процессе водопонижения для оценки влиянии такого выноса на скорости и абсолютные величины осадок

В непосредственной близости от фундаментных плит каждого сооружаемого реакторного отделения следует проходить до вскрытия котлованов глубокие (превышающие примерно на 50 м величину расчетной сжимаемой толщи) геотехнические скважины (2-3) для контроля стабильности отдельных характеристик грунта геофизическими методами

В отличие от существующих в настоящее время систем наблюдений на АЭС, необходимо сразу после устройства фундаментной плиты РО оборудовать систему наблюдений за ее горизонтальными смещениями и контролировать их на протяжении всего периода строительства объекта Кроме этого не-

обходимо установить наблюдения за взаимным смещением строительных конструкций, расположенных рядом с РО В качестве возможного варианта предлагается к внедрению конструкция, разработанная автором

В связи с вскрытием скважинами в основании РО-4 на абсолютной отметке 17,8 м старичных нижнехвалынских суглинков текучей консистенции мощностью 2,8 м, которые являются наиболее вероятной причиной повышенных кренов РО-4, необходимо установить в кровле и подошве этого ИГЭ марки на отметках 17,8 м и 15,0 м Установить дополнительно к имеющимся 5 маркам ИГЭ РО-4 по ряду Др одну марку на всю глубину расчетной сжимаемой толщи, то есть на глубину 50м, для контроля процесса изменения крена РО-4 в первоначально назначенный срок эксплуатации энергоблока и для последующего принятия решения о возможности и условиях продления срока его эксплуатации

За несколько лет до истечения проектного срока эксплуатации энергоблока № 1 для обоснования продления срока службы блока необходимо провести такой же по объему и составу цикл исследований, как это было выполнено в 2005г на РО-2, а также провести проверку состояния щебеночной подушки по аналогии с исследованиями, выполненными на РО-4 и РО-5 в 20012006гг Этих исследований будет достаточно для принятия решения о продлении срока эксплуатации энергоблока №1 дополнительно на 25-30 лет Эти же результаты будут учитываться при принятии решения и о продлении срока эксплуатации энергоблока №2

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Выявлены закономерности развития осадок и кренов зданий РО Бала-ковской АЭС Большие фактические осадки и крены крупноразмерных зданий РО обусловлены сложными инженерно-геологическими условиями и большими, неравномерно прикладываемыми во время строительства, нагрузками на основание

2 Определены качественные и количественные взаимосвязи параметров осадок и кренов Развитие крена зданий протекало по сложным зависимостям в пространстве и по абсолютной величине и зависело от целого ряда факторов инженерно-геологического строения основания каждого РО, эксцентриситета нагрузки, равномерности нагружения основания строительными и технологическими нагрузками, скоростей осадок оснований фундаментов РО, ввода в действие корректирующих опрокидывающих моментов Накоплены данные натурных наблюдений и построена эмпирическая зависимость изменения крена РО от скорости осадки здания и величины корректирующих моментов

3 Разработаны кратко- и долгосрочные прогнозы развития осадок и кренов по направлению и абсолютной величине На их основе предложены рекомендации по фиксации оборудования РУ и отдельных конструкций в пространстве и регулированию крена на различных этапах строительно-

монтажных и пусконаладочных работ с использованием пригрузов из технологических баков с водой, что позволило начать эксплуатацию станции до завершения стабилизации осадок и кренов и обеспечить параметры безопасной эксплуатации АЭС в условиях фактических осадок и крена главного корпуса на период не менее 20 лет

4 В результате проведенных поверочных расчетов определены конечные осадки РО-3, -4 и -5 На основе многолетних статистических данных составлены прогнозы осадок реакторных отделений № 1 - 4 до 2025г Определены наиболее вероятные причины значимых отличий фактических осадок от расчетных Полученные данные используются при обосновании безопасности эксплуатации Балаковской АЭС

5 Разработана и реализована усовершенствованная система наблюдений за осадками (перемещениями) основания РО на основе использования глубинных реперов высокой надежности, осадочных марок и автоматизированной записи их показаний и обработки результатов

6 Установлено, что примененный в основании РО доломитизированный известняк является устойчивым материалом, и его вклад в осадку РО незначителен

7 Впервые на действующем блоке АЭС проведен уникальный по составу и объему комплекс исследований по оценке возможности разжижения несвязных мелких водонасыщенных грунтов основания при динамических воздействиях Показано, что указанные грунты устойчивы к динамическим воздействиям интенсивностью до 7 баллов

8 Даны предложения по оптимизации геотехнического мониторинга оснований РО на всех стадиях жизненного цикла энергоблока АЭС, позволяющего контролировать характеристики оснований и фундаментов, необходимые для принятия обоснованных решений о продлении срока эксплуатации энергоблоков

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Зализский А Г , Скрыпников В И и др Результаты наблюдений и регулирования крена зданий реакторных отделений для обеспечения их ремонта и надежной работы / Всесоюзное совещание по надежности атомных станций, г Нововоронеж, 1987г

2 Зализский А Г , Скрыпников В И и др Опыт контроля и корректировки наклона зданий реакторных отделений Балаковской АЭС /Сборник «Атомные электрические станции» М, 1991 Выпуск 12, с 2-27

3 Копейкин В С , Саенков А С , Зализский А Г и др Совершенствование методов прогнозирования деформаций оснований зданий и сооружений реак-

торных отделений АЭС / Труды 1У Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения /Пермь, 1994 Часть 1, с 128-133

4 Игнатов В И , Кольжанов В Ф , Зализский А Г Дискуссионные вопросы мониторинга оснований реакторных отделений АЭС с ВВЭР-1000 / Труды Международной конференции «Геотехника Оценка состояния оснований и сооружений» С-Петербург, т 2 2001 с 60-64

5 Глаговский В Б , Зализский А Г , Каган А А и др Анализ осадок и кренов фундаментов реакторных отделений Балаковской АЭС /Основания, фундаменты и механика грунтов 2005 №4, с 17-22

6 Зализский А Г С учетом современных требований Инженерно-геологические исследования подтверждают безопасность Балаковской АЭС /«Росэнергоатом» Ежемесячный журнал атомной энергетики России, 2006г, №3, с 40-41

Лицензия ЛР N»020593 от 07 08 97

Подписано в печать 11 10 2007 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ2109Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29 Тел 550-40-14 Тел /факс 297-57-76

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСАДОК И КРЕНОВ ЗДАНИЙ РО АТОМНЫХ СТАНЦИЙ ЗА ВЕСЬ ПЕРИОД НАБЛЮДЕНИЙ.

1.1. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЛОЩАДОК СТРОИТЕЛЬСТВА ЭНЕРГОБЛОКОВ БАЛАКОВСКОЙ, КАЛИНИНСКОЙ, РОСТОВСКОЙ, ЗАПОРОЖСКОЙ И НОВОВОРОНЕЖСКОЙ АЭС.

1.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ФУНДИРОВАНИЮ ГЛАВНЫХ КОРПУСОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ.

1.3 СИСТЕМА ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЯ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСАДКАМИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ БАЛАКОВСКОЙ АЭС.

1.4 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ОСАДОК И КРЕНОВ БОЛЬШЕРАЗМЕРНЫХ

ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ЗДАНИЙ РО.

1.5. РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ОСАДОК И КРЕНОВ РО.

1.5.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСАДОК ЗДАНИЙ РО РАЗЛИЧНЫХ АЭС В СТРОИТЕЛЬНЫЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ПЕРИОДЫ.

1.5.2. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОСАДОК РО, СООРУЖЕННЫХ В РАЗЛИЧНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И С РАЗНЫМИ ВАРИАНТАМИ ФУНДИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ.

1.5.3. ОЦЕНКА ВЕЛИЧИН И НАПРАВЛЕНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ РО ПО НАТУРНЫМ ДАННЫМ.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ОСАДОК РО РАСЧЕТНЫМИ МЕТОДАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ И МОДЕЛЕЙ.

2.1. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ОСАДОК РО, ВЫПОЛНЕННЫХ НА СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПЕРВИЧНОГО ПЕРИОДА ЭКСПЛУАТАЦИИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ.

2.2. ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ОСАДОК РО С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ И СОВРЕМЕННЫХ МОДЕЛЕЙ.

2.3. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ОТЛИЧИЙ ФАКТИЧЕСКИХ ОСАДОК И КРЕНОВ ОТ РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ.

3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СТАБИЛИЗАЦИИ ОСАДОК И РЕГУЛИРОВАНИЮ КРЕНОВ ЗДАНИЙ РО.

3.1 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ МЕТОДОВ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСАДОК И РЕГУЛИРОВАНИЯ КРЕНОВ.

3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ ДАННЫХ В ПРОГНОЗИРОВАНИИ НАПРАВЛЕНИЙ

И АБСОЛЮТНЫХ ВЕЛИЧИН КРЕНА РО.

3.3. ПРИГРУЗЫ ИЗ МОНОЛИТНОГО БЕТОНА И БЕТОННЫХ БЛОКОВ НА КРОВЛЕ ОБСТРОЙКИ И ВБЛИЗИ ЗДАНИЙ РО.

3.4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕМКОГО БАКОВОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРЕИМУЩЕСТВА ЭТОГО МЕТОДА.

3.5 ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ СТАБИЛИЗАЦИИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ КРЕНА ЗДАНИЙ РО.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ РО ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИХ ВКЛАДА В ОСАДКУ ОБЪЕКТА.

4.1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

4.2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.2.1 ДЛИТЕЛЬНЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ОСАДОК РАЗЛИЧНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОСНОВАНИЙ РО-5, РО-4 БАЛАКОВСКОЙ И РО-4 ЗАПОРОЖСКОЙ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ.

4.2.2 КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЩЕБЕНОЧНОЙ ПОДУШКИ И ПОДСТИЛАЮЩИХ

ЕЕ СВЯЗНЫХ ГРУНТОВ.

4.2.3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

ОСНОВАНИЙ В 120-И МЕТРОВЫХ СКВАЖИНАХ.

5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ МОНИТОРИНГА ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ РЕАКТОРНЫХ ОТДЕЛЕНИЙ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ЭНЕРГОБЛОКОВ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ.

5.1 НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ОСАДКАМИ ФУНДАМЕНТОВ И ОСНОВАНИЯМИ НА ЭТАПЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И В ПЕРВЫЕ ГОДЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТА.

5.2 ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЯ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСАДКАМИ

ФУНДАМЕНТОВ И КОНТРОЛЯ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ПЕРИОД

5.3 ПЕРИОДИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СТАБИЛЬНОСТИ ФИЗИКО - МЕХАНИЧЕСКИХ И СЕЙСМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ С УЧЕТОМ ЗАДАЧ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА

ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОБЛОКОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ.

ВЫВОДЫ.

В середине 70 гг. в СССР был взят курс на активное строительство атомных электрических станций (АЭС) с энергоблоками мощностью 1000МВт с водо-водяными энергетическими реакторами ВВЭР-1000. Прототипом указанных АЭС стал энергоблок №5 Нововоронежской атомной станции.

Площадки таких атомных станций выбирались исходя из близости их к планируемым источникам потребления электрической энергии, к мощным источникам технического водоснабжения, развитой базе строительной и промышленной индустрии, приемлемости природных условий, отвечающих требованиям действовавших на момент проектирования нормативных документов. К таким АЭС относятся Южно-Украинская, Калининская, Запорожская, Хмельницкая, Ровенская, Балаковская, Башкирская, Татарская и Крымская атомные станции. Среди эксплуатируемых АЭС большинство сооружено на сжимаемых грунтах с различными физико-механическими свойствами и с разными вариантами фундирования главных корпусов и других зданий и сооружений энергоблоков. Часть этих энергоблоков сооружалась с заменой грунтов с недостаточной несущей способностью на щебеночные или щебеночно-гравийные подушки разной мощности. Расчеты осадок и кренов зданий реакторных отделений (РО) выполнялись по действовавшим в то время методикам. Однако нормативная база для болыперазмерных тяжелонагруженных зданий реакторных отделений с габаритами фундаментных плит диаметром в плане 48м или квадратом 68м и более и весом здания от 119500т (блок №5 Нововоронежской, блоки №1,2 Калининской АС) до 234000т (Балаковская, Запорожская, Ростовская и ряд других АЭС) была несовершенной. Поэтому строительство большинства из таких зданий сопро-вояодалось нерасчетным и непрогнозируемым развитием осадок и особенно кренов. В ряде случаев фактические осадки превысили расчетные в 2-3 раза, а крены на еще большую величину. Здесь уместно заметить, что фактические крены, тем не менее, находились в пределах допускаемых действовавшими нормативными документами (НД) значений, а осадки монолитных и жестких сооружений, таких как РО, допускалось вообще не нормировать, поскольку они оседают и кренятся вместе с расположенными в нем оборудованием, трубопроводами и другими элементами энергоблока. Проблематичность «больших» в этом плане и неравномерных осадок рассматривается преимущественно не с точки зрения безопасности самого здания РО, а с точки зрения соблюдения очень жестких требований по пространственному положению оборудования реакторной установки (РУ), турбины и других вращающихся агрегатов, а также в целях обеспечения безопасности смежных с РО зданий и строительных конструкций, имеющих гораздо меньшие осадки, чем РО, и технологических коммуникаций, особенно трубопроводов большого диаметра и толщины стенки, связывающих РО с другими объектами атомной станции. Эти особенности осадок различных объектов и различные допустимые значения безопасности строительства и эксплуатации зданий и оборудования и привело к значительным трудностям в обеспечении жестких требований на фиксацию оборудования в пространстве.

Эти требования вызваны тем, что все АЭС - это объекты повышенной ядерной, радиационной, пожарной, технической и экологической опасности и ответственности. Безаварийная работа систем регулирования мощности, аварийной защиты ядерного энергоблока, в частности быстрый ввод поглощающих стержней в активную зону или их сброс, возможны при выполнении очень жестких конструктивных требований к оборудованию РУ, исключению перекосов, искривлений и других изменений геометрических размеров. Это важно и для вращающихся механизмов, особенно имеющих большие длины валопро-вода (цилиндр высокого давления, цилиндр среднего давления, три двухпоточных цилиндра низкого давления, генератор, возбудитель генератора, сочлененные между собой различными муфтами, при общей длине 50 и более метров). Отклонения опор подшипников таких валопроводов в плане и высоте на уровне нескольких мм приводит к расцентровке роторов, повышенной вибрации, и даже к невозможности безопасной эксплуатации турбоагрегатов.

Для реакторной установки ВВЭР-1000 предъявлены главным конструктором следующие требования к фиксации оборудования РУ в пространственном положении (табл. 1).

Особенности зданий реакторных отделений с ВВЭР-1000 состоят в том, что они тяжело нагружены и имеют большие размеры, создают большое давление на основание, сооружаются, как правило, и что отмечено ранее, на сжимаемых грунтах, с большим коэффициентом застройки объектами АЭС отведенной территории, не исключающем взаимовлияния зданий на их осадки, имеют в 2 и более раз большие осадки, чем расположенные от них на разных расстояниях другие здания и сооружения, поэтому вопрос ограничения их осадок, кренов и горизонтальных смещений для безопасной эксплуатации оборудования и всей атомной станции имеет важнейшее значение.

В этой части основной заботой многих атомных станций с ВВЭР-1000, в том числе Балаковской АЭС, были проявившиеся в натуре на этапе строительства большие осадки и крены зданий РО, а также большие, нерасчетные осадки смежных, вплотную примыкающих к зданиям РО объектов - машзалов и эстакад. Причем крены зданий РО таких АЭС, находясь в пределах или незначительно отличаясь от нормативных значений, предъявляемых к зданиям таких категорий, превосходят допуски на указанные в таблице 1 наклоны оборудования РУ в 5-15 раз. Максимальные и средние фактические осадки нескольких АЭС оказались больше указанных в проекте в 2-2,7 раза.

Таблица 1

ПАРАМЕТРЫ ФИКСАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ РУ ВВЭР -1000 В ПРОСТРАНСТВЕ п.п. Наименование оборудования Нормируемый параметр Предел параметра

1 Корпус реактора Наклон фланца главного разъема на монтаже 0,5*мм/4,57м (0,0001)

2 Корпус реактора То же, период эксплуатации 2**мм/4,0м (0,0005)

3 Рельсы перегрузочной машины Превышение рельса «Л» над рельсом «П» 0,5мм/7,3м (0,00007)

4 Рельсы подкранового пути крана кругового действия гермозоны Разница высот в диаметрально-противоположных направлениях 5мм/43м (0,00012)

5 Главный циркуляционный насос Негоризонтальность разъема улитки 0,0005

6 Опора верхнего блока в шахте ревизии Негоризонтальность поверхности «Э» 2мм***/3,68м (0,0006)

7 Компенсатор давления Отклонение оси от вертикали 5мм/13,78м (0,0004)

8 Гидроемкость САОЗ Отклонение оси от вертикали 4,4мм/10,5м (0,0004)

9 Закладная шлюза основного Отклонение оси «Е» от горизонтали 1мм/1м (0,001)

10 Гнездо универсальное Негоризонтальность поверхности «К» 0,5мм/2,07м (0,0005)

11 Насосные и вентиляционные агрегаты Наклон в продольном и поперечном направлении 0,5.1,0мм/1м (0,0005-0,001)

12 Образующая поверхности тепловой изоляции цилиндрической части корпуса реактора Отклонение от вертикали 5мм/7,08м (0,0007)

13 Основной гермошлюз гермозоны на отм. 36,6м Отклонение от вертикали

14 Парогенератор Продольный и поперечный наклон 1,88мм/м (8,6/Д=4,0м) примечание: * -допуск на монтаже после 1988г. установлен 0,5мм/Д=4м, **- до

1988г.- 0,5мм/Д=4,57м, ***- первоначально 0,5мм/Д=3,68м.

Для таких условий можно после завершения строительных нагрузок дождаться стабилизации осадок и крена и после этого монтировать оборудование [74], для которого последующие нарастания осадок и изменения крена не приведут к нарушениям предельных параметров его фиксации на монтаже. Однако такой метод ведет к большим задержкам общего завершения строительства (полгода и более) и ввода энергоблоков в эксплуатацию и, соответственно, большим экономическим потерям.

Второй подход базируется на приемлемом по точности прогнозировании величин осадок, направлений и абсолютных изменений крена РО в пространстве и, что очень важно, во времени (в динамике). Однако это возможно при наличии нормативной базы, позволяющей выполнять указанные прогнозы, адекватные натурным данным. Но нормативная база для этих целей, в то время применительно к крупноразмерным тяжелонагружен-ным зданиям, таким как РО, была несовершенной. Поэтому положительные результаты такого варианта сооружения АЭС зависели от скрупулезного учета всех или большинства влияющих на неравномерные осадки факторов, и своевременное принятие необходимых практических решений по изменению порядка нагружения основания, времени окончательной фиксации оборудования и его пространственного положения в момент этой фиксации, запасных мероприятий на случай, когда запланированные ранее и реализованные мероприятия не дадут необходимого результата, наблюдения за фактическими осадками, исследования их развития во времени и неравномерности.

Вопросам исследований осадок, кренов фундаментов и надежности оснований крупноразмерных тяжелонагруженных зданий, прогнозированию параметров осадок посвящено много работ различных ученых и специалистов академических институтов, вузов и специализированных научно-исследовательских, проектно-конструкторских и изыскательских организаций. Ими, в частности, занимались Бугров А.К., Вялов С.С., Горбунов-Посадов М.И., Далматов Б.И., Егоров К.Е., Зарецкий Ю.К., Ильичев В.А., Малышев В.М., Пилягин A.B., Соломин В.И., Ставницер J1.P., Тер-Мартиросян З.Г., Улицкий В.М., Фадеев А.Б., Цытович H.A., Шашкин А.Г., Абросимов А.Ф., Сахаров A.C., Гольдштейн М.Н., Клепиков С.Н., Швец В.Б., Бауск Е.А., Лазебник Г.Е., Плесков Г.И., Бердичевский И.А., Крыжановский A.JL, Капустин В.К., Петренко Г.М., Белицкий Е.Я., Головко С.И., Ротгауз Б.А., Кранцфельд Я.Л., Карамзин В.Е., Маликова Т.А., Майборода В.В., Копейкин B.C., Месчан С.Р., Воронцов Г.И., Барвашов В.А., Лишак В.И., Федоровский В.Г., Клоницкий М.Л., Беллендир E.H., Глаговский В.Б., Гольдин А.Л., Готлиф А.А, Липовецкая Т.Ф., Про-копович B.C., Финагенов О.М. и многие другие.

Результаты значительной части таких исследований, проведенных до 1989г., в компромиссном варианте нашли отражение в нормах строительного проектирования, в частности в ПиН АЭ 5.10-87 «Основания реакторных отделений атомных станций» [73], введенных в действие в марте 1989г., в ряде статей и монографий известных ученых [6,1114,18,21-23,24,27,35,39,40,49,50,55,58,64,65,83-85,87,89-91]. Значительная часть исследований оформлена в виде фондовых материалов атомных станций и специализированных научно-исследовательских, проектно-конструкторских и изыскательских организаций. Причем многие из таких материалов отнесены к документам ограниченного распространения: либо к коммерческой тайне, либо к «конфиденциальной» информации или «ДСП», что ограничивает доступ к ней и возможность свободного анализа и использования накопленного опыта. Открытых публикаций по этой теме применительно к конкретным задачам атомных станций, и особенно по конкретным АЭС, в открытой печати не так много. Среди них имеется несколько публикаций, посвященных непосредственно деформируемости грунтов оснований атомных станций. В их числе работа Архангельского И.В. [1]. В ней приведены данные по осадкам и типам фундаментов РО энергоблоков №1,3 Балаков-ской, энергоблоков №1-3 Калининской, энергоблока №1 Запорожской, трех энергоблоков Кольской, энергоблока №1 Крымской, блока А Ленинградской АЭС. Также даны краткие сведения по типу фундирования Башкирской, Белоярской, Костромской, Татарской и Дальневосточной АЭС, но без сведений о состоянии строительства и осадок.

Данные по грунтам оснований, осадкам, и типам фундаментов реакторных отделений, указанным в этой работе, приведены в табл.2.

Как видно из таблицы, сведения о грунтах оснований очень краткие, без указания наличия мощности отдельных типов грунта, их места в иерархии основания, отсутствия или наличия прослоек других типов грунтов, равномерности залегания слоев в плане и по глубине, что является важным для анализа и установления наиболее вероятных причин и величин осадок и крена сооружений.

Одной из основных причин превышения осадок над расчетными в этой работе называется отсутствие учета в расчетах осадок изменения физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации. Конкретных данных о кренах РО не приведено, но указана закономерность: «Крен РО, построенных на четвертичных глинистых отложениях, происходит в сторону турбинных отделений (Балаковская, Калининская, Крымская). Вместе с тем, на Запорожской АЭС, где реакторные отделения построены на глинистых грунтах, сооружения наклонены в сторону, противоположную турбинному отделению». По этой части следует отметить следующее. Вывод о наклоне РО Бала-ковской АЭС в направлении турбинных отделений противоречит фактическим данным. Ни на одном РО Балаковской АЭС не было крена в направлении к машзалу, исключая краткосрочный период на начальном этапе нагружения оснований. Не совсем точны сведения и по кренам РО Запорожской АЭС. Крен РО-4 действительно был в направлении машзала, что увязывается с глубинным водопонижением в районе котлована БНС-4, а также неравномерностью нагружения основания РО, а на блоках 1-3 соответствует данным, приведенным в публикации.

Таблица 2

Типы грунтов оснований и осадки реакторных отделений

АЭС, стадия Грунты оснований Номер блока Тип фундамента Осадка, мм

Балаковская, (эксплуатация) Подушка толщиной 4-6,5м из щебня известняка, нижнехва-лынские аллювиальные глины и суглинки, твердые и полутвердые 1, 3 Плита Плита 400 500

Башкирская (строительство) Аллювиальные супеси, суглинки, глины и пески - Плита

Белоярская (эксплуатация) Трещиноватые граниты грани-тогнейсы, амфиболиты, палеозойского возраста Плита

Дальневосточная (проект) Трещиноватые песчаники и алевролиты палеозойского возраста

Запорожская (эксплуатация) Четвертичные пески мелкие и средней крупности, средней плотности 1 Плита 134

Калининская (эксплуатация) Ледниковые суглинки и глины от твердых до полутвердых) 1 2 3 Плита плита свайный 360 297 45,5

Костромская (проект) Ледниковые суглинки твердые и полутвердые - -

Кольская Трещиноватые гнейсы, грани-тогнейсы архейского возраста 1,2,3 Плита 0

Крымская (консервация) Эолово- делювиальные суглинки и глины от твердых до туго-пластичных 1 Плита 280

Ленинградская (эксплуатация) Мергелисные глины твердые с тонкими прослоями песчаника, протерозойкого возраста А Плита 64,9

Татарская (строительство) Аллювиально- делювиальные суглинки и глины от твердых до тугоплатсичных плита

Далее приводится причины изменения свойств грунтов оснований. В их числе разуплотнение, выветривание, напряжения от веса сооружений, гидродинамическое, тепловое и химическое загрязнения. Однако конкретные количественные данные не приведены, кроме изменения свойств глинистых грунтов при сейсмических воздействиях. К тому же, приведенные сведения весьма сомнительны. Так, утверждается, что при землетрясениях в диапазоне 6-10 баллов удельное сцепление грунтов уменьшается на 5-10%, а модуль деформации на 20-40 процентов.

Работы [8,9,72,74] посвящены анализу общих причин повышенных осадок реакторных отделений и поиску решений обеспечения надежности оснований и фундаментов реакторных отделений АЭС.

Часть публикаций , в том числе [3,4,25,47,51-53], посвящена анализу результатов наблюдений за осадками фундаментов реакторных отделений Запорожской АЭС. Приведены результаты наблюдений за осадками реакторных отделений Запорожской АЭС геодезическими методами, которые в определенной степени указывают на общие закономерности осадок РО, но имеют меньшие в три и более раза, чем на Бал АЭС, осадки РО и каркасов машзалов, примыкающих к РО со стороны ряда Ар. Кроме этого, наблюдения за осадками первого энергоблока были начаты с большим запозданием, когда нагрузка на основание достигла 60%, для блока -2-45, блока 3—18 и блока-4- 35%. Поэтому опубликованные материалы не могут быть прямо использованы при решении задачи ограничения осадок и регулирования кренов зданий РО и корпусов реакторов других атомных станций. А определение абсолютных значений незафиксированных натурными наблюдениями осадок может иметь значимую для безопасности объекта погрешность.

Но эти публикации имеют несомненную большую ценность, как эмпирический материал с подведением под него определенной теоретической базы. В них выявлен ряд закономерностей, не увязывающихся с общим представлением об осадках фундаментов. В частности, отмечено, что длительное значительное приращение осадки уже после завершения нагрузки на основание не характерно для песчаного основания, сжимаемая толща которого для болыперазмерных фундаментов согласно СниП 2.02.01-83, руководству по проектированию плитных фундаментов и ПиН АЭ 5.10-87 составляет 16-20м.

Такое развитие осадок, как отмечают авторы, связано с постепенным вовлечением в процесс деформирования нижезалегающих глин. В этих же работах приводятся сведения о деформировании различных слоев грунта, по осадочным маркам, установленным на основание РО-4. Однако места установки этих марок и малые величины зафиксированных осадок и их разности по отдельным ИГЭ дают достаточные основания усомниться в их достоверности. Общим недостатком информации в этих исследованиях является отсутствие описания и обоснования принятых практических решений по определению времени и параметров фиксации оборудования реакторной установки, регулирования крена здания и эффективности реализованных решений. Количественные показатели эффективности регулирования крена РО отсутствуют совсем.

В работах Зализского А.Г. и соавторов [29-34] приведен большой фактический материал по нагружению оснований РО энергоблоков №1-3 Балаковской АЭС, осадкам и кренам фундаментов, основным факторам неравномерных осадок, опыт корректировки наклонов корпусов реакторов и реакторных отделений. Однако и эти опубликованные материалы носят ограниченный характер, не в полной мере охватывают опыт сооружения энергоблока №3 и № 4 и других АЭС, затрудняют возможность использования накопленного опыта на других объектах.

Материалы, опубликованные по энергоблокам РБМК-1500 Игналинской и РБМК-1000 Ленинградской АЭС имеют кардинальные отличия в характеристиках фундаментов, нагрузок на основание, осадок и кренов от РО АЭС с ВВЭР-1000. По Игналинской АЭС [56,57] отмечено, что на зданиях АЭС было установлено по всей площади блоков А1, Б1, В1 и Д1 соответственно 29, 27, 29 и 56 марок и выполнено за 1980-1985гг. 33, 16, 13т и 2 цикла наблюдений с периодичностью 1-2 месяца. Осадки строительного периода при нагрузке на основание 0,15-0,17 Мпа составили 60-75% от общего значения. Нарастания осадок во времени происходят практически по прямолинейному закону. Конкретные величины осадок не приведены, поэтому применение этих результатов на практике сооружения и эксплуатации АЭС унифицированной серии с ВВЭР-1000 еще более затруднительно, чем данных по однотипным энергоблокам.

Значительная часть исследований осадок и кренов оформлена в виде фондовых материалов. Среди них имеются и работы, выполненные под руководством автора. В первую очередь сюда следует отнести: технические справки «Анализ осадок и крена здания РО и корпуса реактора для принятия решения о пуске энергоблока после пусконаладочных работ», то же для принятия решений о монтаже дополнительного пригруза здания РО-2, Обоснование безопасной эксплуатации энергоблока №4 в условиях фактических осадок и крена реакторного отделении (1992г.), То же, энергоблока №3 и 4, с учетом результатов дополнительных комплексных изысканий по площадке и надежности оснований РО (2004г.), То же энергоблока №1 (2006г.) и многие другие. В них приведен обширный материал по осадкам и кренам РО и других объектов Балаковской АЭС, но большинство из них до апреля 2005г. составляло конфиденциальную информацию или коммерческую тайну.

Настоящая работа посвящена обобщению и теоретическому осмыслению накопленного за 25 лет опыта обеспечения безопасности энергоблоков атомных станций с ВВЭР-1000 в условиях фактических осадок и крена РО, в том числе при реализации второго подхода строительно- монтажных работ - без этапа выдержки после завершения строительства для стабилизации осадок и крена РО и смежных с ними объектов для монтажа оборудования. Такой подход был реализован на Балаковской, Запорожской, Калининской и Южно-Украинской АЭС, возможность которого была обеспечена продуманным и реализованным в натуре комплексом организационно-технических мер. В него вошли организация и проведение наблюдений за осадками и кренами зданий, постоянный анализ их результатов, регистрация и анализ большого массива данных по равномерности нагружения оснований РО строительными нагрузками, оборудованием и технологическими средами за весь период строительства, выявлением закономерностей осадок и кренов, разработка на их основе кратко-, средне- и долгосрочных прогнозов осадок и кренов и технических мероприятий по ограничению неравномерности осадок и регулированию кренов. Среди этих мер большое внимание уделялось разработке требований к окончательной фиксации оборудования - параметрам контркрена и оптимальной привязке окончательной фиксации к конкретному периоду нагружения основания в соответствии с развитием крена.

В указанных работах по Балаковской АЭС, первоначально в анализе результатов наблюдений, а затем и в прогнозировании реакции оснований на неравномерные нагрузки, в подготовке и обосновании решений по корректировке кренов зданий РО, назначении параметров и сроков фиксации оборудования в пространстве, организации и контроле их внедрения, в анализе их эффективности, в совершенствовании системы наблюдений за осадками и кренами, горизонтальными смещениями РО, изучении статических и динамических физико-механических характеристик грунтов оснований реакторных отделений после длительного периода эксплуатации с февраля 1984г. по настоящее время принимал участие автор настоящей работы.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность ученым, руководителям и специалистам проектных, научно-исследовательских и изыскательских организаций, вузов, строительно-монтажных и наладочных организаций (Объединению «Тепло-электропроект», УралТЭП, КоАЭП, НИАЭП, БИТТиУ СГТУ, ВНИИГ, СГУ, ОРГРЭС, ИГЕМ РАН, ПГАС, СПИ, ОКБ «Гидропресс», УС Саратовгэсстрой, БМУ ВЭМ, БМУ ГМ), а также руководству Балаковской АЭС, которые с должным вниманием отнеслись к работе автора, предоставили ему необходимую самостоятельность, обеспечили должную организационную поддержку, научную и техническую помощь. Среди многих, чью положительную роль в работе над решением задач, легших в основу диссертации, хотел бы отметить автор, это Ипатов П.А., Игнатов В.И., Кольжанов В.Ф, Сиротин A.M., Гилев

В.А., Клоницкий M.JL, [Живов А.А|., Колесников С.Г., Осоловский В.Н., Глаговский В.Б., Кривоногова Н.Ф., Каган A.A., Финогенов О.М., Кутюрин Г.И., Рудавский А.И., Саргсян А.Е., Ваньшин Ю.В., Волошин Ю.В., Макарец H.A., Решняк П.М., Петров В.В., Смирнов Ю.Г., Ларин Е.А., Никитенко В.А., Бауск Е.А., Савкин А.И., Егоров A.M., Меркулов А.Н., Гольдин В.Д., Есина Л.Д., Копейкин B.C., Янклович В.М., Саенков A.C. и многие другие. Без их помощи и участия нельзя было выполнить в установленные (зачастую очень жесткие) сроки и в полном объеме отдельные задачи, легшие в основу диссертации (монтаж и перестановка бетонных 'пригрузов, обвязка трубопроводами емких технологических баков, своевременное заполнение баков водой и освобождение от нее, измерение наклонов оборудования с параллельными измерениями осадок и крена зданий РО с периодичностью в несколько дней установка глубинных осадочных марок, проходка глубоких скважин, отбор проб грунтов, установка новых и реконструкция старых исходных глубинных грунтовых реперов, измерение осадок объектов и температур в глубинных реперах при экстремальных температурах наружного воздуха, методические советы, предоставление данных об осадках фундаментов других АЭС, лабораторные опыты, критика обоснованности отдельных выводов исследований и некоторые другие).

ВЫВОДЫ

1. Выявлены закономерности развития осадок и кренов зданий РО Балаковской АЭС. Большие фактические осадки и крены крупноразмерных зданий РО обусловлены сложными инженерно-геологическими условиями и большими, неравномерно прикладываемыми во время строительства, нагрузками на основание.

2. Определены качественные и количественные взаимосвязи параметров осадок и кренов. Развитие крена зданий протекало по сложным зависимостям в пространстве и по абсолютной величине и зависело от целого ряда факторов: от инженерно-геологического строения основания каждого РО, от эксцентриситета нагрузки, от равномерности нагру-жения основания строительными и технологическими нагрузками, от скоростей осадок фундаментов РО во время значимого изменения равномерности нагружения оснований, от ввода в действие корректирующих опрокидывающих моментов. Накоплены данные натурных наблюдений и построена эмпирическая зависимость эффективности корректировки крена РО от скорости осадки здания и величины корректирующих моментов.

3. Разработаны кратко- и долгосрочные прогнозы развития осадок и кренов по направлению и абсолютной величине. На их основе выданы решения по фиксации оборудования РУ и отдельных конструкций в пространстве и регулированию крена на различных этапах строительно-монтажных и пусконаладочных работ с использованием пригрузов из воды в емких технологических баках. Они позволили отказаться от выдержки после завершения строительства для стабилизации осадок и крена и последующего монтажа оборудования и обеспечить параметры безопасной эксплуатации АЭС в условиях фактических осадок и крена главного корпуса на период не менее 20 лет.

4. В результате проведенных поверочных расчетов определены конечные осадки РО-3, -4 и -5. На основе многолетних статистических данных составлены прогнозы осадок реакторных отделений № 1 - 4 до 2025г. Определены наиболее вероятные причины значимых отличий фактических осадок от расчетных. Полученные данные используются в материалах, обосновывающих безопасность эксплуатации Балаковской АЭС.

5. Усовершенствована система наблюдений за осадками РО путем установки трех новых глубинных реперов с заглублением якорей в юрские коренные глины на глубине 103-109м, и двух таких же реперов взамен попавших в зону сооружения новых объектов. Установлены 10 глубинных осадочных марок на щебеночную подушку и подстилающие ее грунты РО-5 и пять аналогичных марок на РО-4, которые подтвердили предположение о малой величине вклада щебеночной подушки в общую осадку РО.

6. Установлено, что примененный в основании РО доломитизированный известняк является устойчивым материалом, и его вклад в осадку РО незначителен.

7. Пробурена глубокая 120-метровая геотехническая скважина в основании действующего РО-2. Уточнен инженерно-геологический разрез и впервые на действующем блоке АЭС проведен уникальный по составу и объему комплекс исследований по оценке возможности разжижения несвязных мелких водонасыщенных грунтов при динамических воздействиях. Показано, что указанные грунты как в пределах влияния нагрузки РО, так и вне ее, устойчивы к динамическим воздействиям интенсивностью 7 баллов.

8. Даны предложения по оптимизации геотехнического мониторинга оснований РО на всех стадиях жизненного цикла энергоблока АЭС, позволяющего контролировать характеристики оснований и фундаментов, необходимые для принятия обоснованных решений о продлении срока эксплуатации энергоблоков.

1. Архангельский И.В. Деформируемость и сорбционные свойства грунтов оснований атомных станций. / Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. № 6,1993. с.59-69/.

2. Афонин И.А. геодезическое обеспечение строительства объектов Балаковской АЭС. / Энергетическое строительство. 1986г., №2, с 53-55/.

3. Бауск Е.А., Головко С.И., Швец В.Б., Особенности деформирования оснований фундаментов реакторных отделений Запорожской АЭС. / Энергетическое строительство, 1989, № 2, с. 43-46/.

4. Белицкий Е.Я., Исеров Ю.С. Изучение песчаного основания первого блока. / Энергетическое строительство, 1985г., №2, с.45-47/.

5. Белкова И.Н., Глаговский В.Б., Готлиф A.A. Расчетная оценка совместной работы фундаментов сооружений энергоблока с консолидируемым основанием. Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1999, т. 235, с. 86-90.

6. Беллендир E.H., Глаговский В.Б., Готлиф A.A., Прокопович B.C. Математическое моделирование грунтовых сооружений и оснований. Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Т. 231,1996, С.272 -286.

7. Беллендир E.H., Глаговский В.Б., Мишин Д.В., Финагенов О.М. Оценка надежности основания энергоблока при сейсмических воздействиях. // Труды Международной конференции: Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений. Т.1., 2001.С. 273-280.

8. Бердичевский JI.A. и др., Численное моделирование поведения системы фундамент-основание в процессе возведения сооружения. / Энергетическое строительство, 1990., №2, с. 50.

9. Бердичевский Л.А., Бойко И.П., Бояндин B.C. и др., О методике расчетного прогнозирования напряженно- деформированного состояния системы основание фундамент. / Энергетическое строительство, 1989, №1, с. 44/.

10. Богомолов Н.В., Цирухин В.М. Качество строительства высотных сооружений атомных и тепловых электростанций. / Энергетическое строительство, 1984, №6/.

11. Бугров А.К., Андреев В.Н.,, Исаков A.A., О расчете оснований фундаментов энергоблоков, / Энергетическое строительство, 1988, №7/.

12. Бугров А.К. Фундаменты основных зданий и сооружений атомных и тепловых электростанций. Изд. ЛГТУ, 1991, 88 с.

13. Бугров А.К. Механика грунтов. Изд. СПбГПУ, 2007,287 с.

14. Бугров А.К., Голубев А.И. Анизотропные грунты и основания сооружений. СПб: Недра, 1993. с.245.

15. Власова И. «Балаковская АЭС: глубокая тревога». / Газета «Саратов». 17 мая 1997 г., №92 (1328)/.

16. Воробьев И.Е. Строительные базы АЭС с ВВЭР-1000./ Энергетическое стротельство. 1984, № 9/.

17. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. -М. Высшая школа. 1978. -447 с.

18. Глаговский В.Б., Зализский А.Г., Каган A.A., Кривоногова Н.Ф. Финагенов О.М Анализ осадок и кренов фундаментов реакторных отделений Балаковской АЭС. / Основания, фундаменты и механика грунтов, 2005г. №4, с. 17-22/.

19. Гольдин В.Д., Львов А.Л. Тепломонтажная база на строительстве Балаковской АЭС. / Энергетическое строительство, 1984, №9/.

20. Гольдштейн М.Н., Кушнер С.Г., Шевченко М.Н., Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений. / Изд-во «Буд1вельник», Киев, 1977/.

21. Горбунов -Посадов М.И. Осадки и давления под жесткими прямоугольными фундаментными плитами. / Строительная промышленность, 1940, №5/.

22. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1984.

23. Готлиф A.A., Прокопович B.C. Расчет фундаментов энергетических сооружений // Извесия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. Сборник научных трудов. 1987, т.204, с. 5053.

24. Данютин А.И., Вавилов Ю.Н. Савченко Л.А., Итоги сооружения второго энергоблока Запорожской АЭС, /Энергетическое строительство, 1986, №4/.

25. Домбровский В.М. Геоэкологические проблемы фундаментоситроения в атомной энергетике. / Механизация строительства., 2006, №4/.

26. Егоров К.Е., Соколов Н.С. Особенности деформации оснований реакторных отделений АЭС./ Основания, фундаменты и механика грунтов, 1985, N4, с. 14-17.

27. Жихович В.В. Киноробот для исследований реологических характеристик грунтов, / Энергетическое строительство, 1989, №5, с 44/.

28. Зализский А. Г., Скрыпников В.И., Тиняков Ю. М., Колесников С. Г. и др. Опыт контроля и корректировки наклона зданий реакторных отделений Балаковской АЭС. / сборник Атомные электрические станции. М, 1991. Выпуск 12, с.2-27/.

29. Зализский А.Г. Осадки и крены. / Многотиражная газета Балаковской АЭС «Энергия», 06. 08.1992г./.

30. Зализский А.Г. Заблуждения глубоки, если заглянуть под них. / Многотиражная газета Балаковской АЭС «Энергия». 3 июля 1997г./.

31. Зализский А.Г., Скрыпников В.И. и др. Результаты наблюдений и регулирования крена зданий реакторных отделений для обеспечения их ремонта и надежной работы. Всесоюзное совещание по надежности атомных станций, г. Нововоронеж, 1987г/.

32. Зализский А.Г. С учетом современных требований. Инженерно-геологические исследования подтверждают безопасность Балаковской АЭС. / Ежемесячный журнал атомной энергетики России «Росэнергоатом», М., 2006г., №3, стр. 40-41.

33. Зарецкий Ю.К. Вязкопластичность грунтов и расчеты сооружений. / М.: Стройиздат, 1988.-352с./.

34. Игнатов В.И., Кольжанов В.Ф., Зализский А.Г. Дискуссионные вопросы мониторинга оснований реакторных отделений АЭС с ВВЭР-1000. / Труды Международной конференции ГЕОТЕХНИКА. Оценка состояния оснований и сооружений. С.Петербург, т.2. 2001 г. с 60-67/.

35. Изменение схемы использования емкого бакового хозяйства в сварочном процессе ГЦК для регулирования крена зданий РО. / Рационализаторское предложение № 795 от 31.05.1988г., Зализский А.Г. и др., г. Балаково

36. Ипатов П.,. Калиниченко А. «БАЭС не повторит судьбу Чернобыля». / Газета «Саратов», №171 от 09. 1999г./.

37. Исследование взаимодействия грунта и крупногабаритных фундаментов АЭС./Badania podoza gruntowegoi wielkogabarych fondamentow elektowni jgdrwych /Zadroga Bohdan// Inz mor- 1988-9, №4. C. 160-169 /.

38. Кириллов А.П., Крылов B.B., Саргсян A.E. Взаимодействие фундаментов сооружений электростанций с основанием при динамических нагрузках. М.: Энергоатом-издат, 1984, с.216.

39. Кислов А. «Балаковская АЭС трещит. Это Вам не задержка зарплаты». / газета «Известия», 29 июля 1997 г. /.

40. Клоницкий М., Беляничев А. «Так опасна ли АЭС?» / газета «Саратовские вести», 6 июля 1992 г. /

41. Копейкин B.C. «Обоснование модели билинейного идеально-пласти-ческого деформирования песчаных грунтов »//Расчет и проектирование оснований и фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях: Межвуз. науч. сб. ВГАСА. Воронеж, 1996г. с 105-110.

42. Копейкин В. С., Сидорчук В. Ф. Расчет осадок фундамента с учетом влияния напряженного состояния на характеристики деформируемости грунта. / Основания, фундаменты и механика грунтов, 1993. №4, с. 8-13/.

43. Кочерга A.B. Ценеко И.К. Предварительные итоги строительства первого энергоблока Запорожской АЭС. / Энергетическое строительство, 1985, №2/.

44. Коякин В.В., Котюжан А.И. Повышение эффективности инженерно-геологических изысканий на основе учета взаимодействия основания и сооружения. / Энергетическое строительтсво, 1985, №1, с. 48-53/.

45. Кранцфельд Я.Л., Русаков М.Е., Лослевская И.К., Миколюк М.В. Искусственные основания под основные здания и сооружения АЭС. / «Энергетическое строительство», 1987, №3, с. 25-26.

46. Крыжановский А.Л., Бонижанов X. И-М., Потапов В.Д., Уменьшение осадки и крена сооружений методом предварительного напряжения их оснований. , / Энергетическое строительство, 1990, № 5, с 50

47. Лазебник Г.Е., Бердичевский Л.А., Смирнов A.A., Соколов Н.С. Напряженно-деформированное состояние основания и фундаментной плиты реакторного отделения АЭС, возводимой на песчаном грунте.

48. Лазебник Г.Е., Бердичевский Л.А., Смирнов А.А. Исследования фундамента реакторного отделения Запорожской АЭС. / Энергетическое строительство, 1985, №12, с. 60-65.

49. Лазебник Г.Е. Осадки, крены и глубинные деформации песчаного основания фундамента реакторных отделений АЭС. / Энергетическое строительство, 1989, № 8, с.67-69/.

50. Лобов М.И., Самойлович В.В. Геодезическое обеспечение строительства реакторных отделений АЭС. / Энергетическое строительтсво, 1986, №10/.

51. Малышев Л. И. Усиление оснований сооружений Ровенской АЭС цементацией закарстованных мелов. / Энергетическое строительство, 1990, №2, с 10/.

52. Макаров В.М. Анализ результатов длительных наблюдений за осадками фундаментных плит зданий АЭС. Вопросы атомной науки и техники. Серия проектирование и строительство, выпуск 2 (20), 1985г., с. 22-29

53. Макаров В.М. Оценка напряженно- деформированного состояния основания Иг-налинской АЭС. Вопросы атомной науки и техники. Серия проектирование и строительство, 1985г., выпуск 2 (20) с. 44-49.

54. Месчян С.Р. Экспериментальная реология глинистых грунтов. М.: Недра, 1985-342с.

55. Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадками фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций, РД 34.21.322-94 М, СПО ОРГРЭС, 1994.

56. Миц И.С., Романец Г. И. Роль геотехнического контроля в обеспечении качества земляных работ. Энергетическое строительство , 1984, №6.61. «Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций НП-031-01», Госатомнадзор России, 2001;

57. Особенности размещения АЭС на грунтах, дающих осадку. «1т., э1ауЬу », 1987, 35, №5, с.221-229.

58. Осоловский В. П. Информационное сообщение №Э-28/67. Осадки фундаментов сооружений и деформации строительных конструкций тепловых электростанций. / БТИ ОРГРЭС, М., 1968

59. Сапир И.Л. Ильин , А. (СССР), Таджер О Л. ( НРБ). Особенности сооружения реакторных отделений энергоблоков III очереди АЭС Козлодуй / Энергетическое строительство, 1990, №2/.

60. Соколов Н.С. Совместная работа оснований и фундаментов реакторных отделений атомных станций. / Энергетическое строительство, 1987, № 3. с. 55-63.

61. Соломонов А.А., Стулин Н.К., Дворецкий Н.П. Геодезическое обеспечение строительтства реакторных отделений современных АЭС. / Энегетическое строительство, 1986,3.

62. Пантелеев A.A., Бахрушин И.А. Исследование динамики фундамента Крымской АЭС на полномасштабной модели с использованием микроэвм./ Энергетическое строительство, 1984, №10/.

63. Парабучев И.А. Пути повышения эффективности и качества инженерно-геологических изысканий для энергетического стротельства. / Энергетическое строительство !985,№1.

64. Петренко Г.М., Бердичевский И.А., Нестеренко Г. Ф. Некоторые вопросы обеспечения надежности оснований и фундаментов реакторных отделений АЭС. / Энергетическое строительство, 1986, №1, с. 57-59/.

65. ПиНАЭ 5.10-87. Основания реакторных отделений атомных станций/Госстрой СССР. -М., 1987.

66. Плесков Г.И., Абросимов А.Ф., Майборода В.В., Панков П.Ф. О некоторых вопросах фундирования реакторных отделений АЭС. / Энергетическое строительство, 1985, №7, с30-31/.

67. Пресман И.Г. Бетонирование фундаментной плиты турбоагрегата мощностью ЮООМвт на строительстве Ровенской АЭС. / Энергетическое строительство, 1984, №6/.

68. Прокопенко В.В. Повышение качества строительства объектов Балаковской АЭС. / Энергетическое строительство, 1986, № 2, с 38-39

69. Прокопович B.C. Расчеты на ЭВМ упругопластических деформаций грунтовых массивов. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1982. Т. 156. с. 3-6.

70. Прудников Н.Г. Опыт производства земляных работ при строительстве гидротех-ничеких сооружений. Энергетическое строительство, 1986, №2, с 55/.

71. Савкин А.И., Воробьев Н.Г. Кугрышева М.А. Обеспечение качества строительно-монтажных работ при сооружении Балаковской АЭС. / Энергетичесое строительство, 1984, №6.

72. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1985.

73. СНиП 2.02.02-85*. Основания гидротехнических сооружений. М. 2004.

74. Способ регулирования кренов зданий реакторных отделений с использованием емкого бакового хозяйства./ Рационализаторское предложение №705 от 14.01.1988г., Зализский А.Г., и др. г. Балаково.

75. Ставницер J1.P. Влияние динамических воздействий на устойчивость оснований сооружений. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999, №4 - с.8-15

76. Тер-Мартиросян З.Г, Тураев Х.Ш. Прогноз НДС оснований тяжелых сооружений. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1991, №4 - с.21-24.

77. Федоровский В.Г., Безволев С.Г., Прогноз осадок фундаментов мелкого заложения и выбор модели основания для расчета плит, Основания, фундаменты и механика грунтов, 2000, №4, с.10-18.

78. Худяков Г.И. «БАЭС дракон на цепи». / Газета Саратовский университет. № 5, 2002 г. с. 3/.

79. Цытович H.A. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для вузов. М.: Высш. Школа, 1979.-272с.

80. Швец В.Б., Захваткин М.П., Аль-Хаббаз М.Р. Натурные динамические испытания энергоблоков №1-4 мощностью 1000 МВт Балаковской АЭС. / Динамика оснований фундаментов и подземных сооружений. Тезисы конф., Днепропетровск, 25-27 сент., 1989г.-М., 1989. с.143.

81. Швец В.Б., Капустин В.К., Обеспечение надежной работы оснований реакторных отделений АЭС. / Энергетическое строительство, 1986, №10/.

82. Швец В.Б., Шаповал В.Г. К расчету значений стабилизированных средних осадок и кренов реакторных отделений АЭС. Основания, фундаменты и механика грунтов. -1998, №2 -с.10-13.

83. Эсаулов С.П. Прогноз и регулирование напряженно- деформированного состояния фундаментных плит под реакторные отделения и турбоагрегаты АЭСна стадии строительства. /Энергетичекое стпроительство,, 1989, №9, с 49

84. Яковлев Е.А., Графский Б.В., Лисиченко Г.В., Соботович Э.В. Итоги и задачи изучения изменения геологической среды в районах возведения атомных электростанций. / Проблемы рационального использования геологической среды. М. Наука, 1988. с. 203-224/.