автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Научное обобщение технико-экономических решений по строительству каменно-земляных плотин в условиях Крайнего Севера

РГБ ОД

Г> « ...... о-пп

ь / > „ ¿

На правах рукописи

ПЕХТИН Владимир Алексеевич

НАУЧНОЕ ОБОБЩЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ КАМЕННО-ЗЕМЛЯНЫХ ПЛОТИН В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Специальность: 05.23.07 - Гидротехническое и мелиоративное

строительство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1999

Работа выполнена в АО «Колымаэнерго»

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Л.И.Кудояров доктор технических наук, профессор С.А.Кузьмин доктор технических наук, профессор В.Л.Афанасьев

Ведущая организация: АО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева»

Защита диссертации состоится » 1999 г.

в /£ часов на заседании диссертационного Совета Д 063.38.19 при СПбГТУ по адресу:

195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, СПбГТУ, Гидрокорпус-П, ауд. 411.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять на имя ученого секретаря Совета по указанному выше адресу.

Автореферат разослан «X?» 1999 г

Ученый секретарь

диссертационного Совета,

к.т.н, доцент |\ А В.И.Морозов

V/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время наука и инженерная практика продолжает вести работу по освоению и использованию природных ресурсов Крайнего Севера, Сибири и Северо-Востока, которые остаются основой экономического могущества Российского государства. Освоение указанных районов страны шло по линии создания энергопромышленных комплексов при опережающем развитии электроэнергетики. С середины шестидесятых годов развитие электроэнергетики на Крайнем Севере было направлено на использование ее главного, водного потенциала - возобновляемых природой ресурсов северных рек, что подтверждается непрерывным ростом доли потребления электроэнергии от гидроэлектростанций как следствие их строительства и ввода в эксплуатацию на реках Вилюе, Мамакан, Хантайке, Курейке, Колыме.

Россия стала седьмой страной, развивающей северное гидроэнергетическое строительство и по существу внесла на мировую карту еще три изолированных по географическим условиям энергосистемы: Норильскую, Якутскую, Магаданскую. При этом, установленные мощности ГЭС уже в первой половине девяностых годов в общем балансе энергосистем достигали пятидесяти и более процентов. К настоящему времени эти показатели выросли и продолжают повышаться. Все это показывает на тенденцию развития гидроэнергетики на Севере с последовательным вытеснением топливной составляющей, этот процесс необратимый, закономерный в энергетике всех северных стран и в России в частности. Однако в России последние годьт сопровождались структурными изменениями в потреблении электроэнергии как следствие экономического кризиса. Доля промышленного потребления электроэнергии снизилась, при одновременном относительном его росте в коммунальном секторе, причем с превышением в последнем зимнего потребления над летним.

Вывод из экономического упадка северных регионов возможен, очевидно, только путем обеспечения поиска потребителей дешевой электроэнергии, вырабатываемой на основе гидроэнергетики. Например, в промышленном секторе переводом горнодобывающей техники на электропитание; в коммунальном секторе - переводом на электроснабжение городов и поселков, в том числе и на обеспечение теплоснабжением. Таким

образом, перспективное развитие экономики северных регионов возможно только строительством каскадов ГЭС на северных реках. Других альтернативных экономически целесообразных и устойчивых источников повышения энерговооруженности нет. Положительным примером может служить обстановка в энергосистеме Магаданской области, где с вводом в эксплуатацию Колымской ГЭС регион почти на 90% обеспечивается энергоснабжением от гидроэнергетики. Показатель рекордный в мировой практике северного энергоснабжения. В крайне противоположных условиях находится Чукотский автономный округ, для которого энергетическая проблема может быть решена в нынешних условиях только завершением строительства Усть-Среднеканской ГЭС, второй в каскаде в верховьях р.Колымы, и ЛЭП протяженностью 1000 км. При этом строительство Усть-Среднеканской и других ГЭС на Крайнем Севере, в условиях недостаточно развитых промышленных центров или с отсутствием постоянных надежных сухопутных связей, связано, в первую очередь, с поиском оптимальных конструкционных и технологических решений для основных сооружений гидроузла. Рамки настоящей работы ограничены в этом вопросе научным обоснованием выбора конструкции и технологии возведения грунтовой плотины - сооружения в основном определяющим компоновочное решение гидроузла и являющимся наиболее материалоемким по объему в комплексе основных сооружений гидроузла.

Решение этих весьма актуальных вопросов для северного плотиностроения и, в частности, для жизнедеятельности Магаданской области и посвящена настоящая научная работа, выполненная на основе использования результатов осуществленного строительства. Работа выполнялась в соответствии с государственной программой по теме 04.02.М2 проблемы 0.55.08 "Разработать и внедрить новые технологические решения и технологию строительства гидроэлектростанций в сложных природно-климатических условиях".

Цель работы. Разработка рекомендаций по повышению энерговооруженности Крайнего Севера на основе развития гидроэнергетики и сезонного использования гидроузлов действующих ГЭС, по совершенствованию технологии строительства, в том числе и скоростного, конструкций каменно-земляных и грунтовых плотин, возводимых в суровых природно-климатических условиях Крайнего Севера.

Методической основой выполнения работы являлись:

- анализ и обобщение данных энергетического производства и гидроэнергетического строительства на Крайнем Севере;

- опытно-производственные исследования технологий возведения каменно-земляных плотин и их элементов;

- анализ и обобщение данных геотехконтроля и натурных наблюдений, осуществленных при строительстве и эксплуатации плотины;

-анализ результатов комплекса научно-исследовательских работ, выполненных для обоснования проекта конструкции и технологии возведения, каменно-земляной плотины;

- материалы по опыту строительства и эксплуатации грунтовых плотин, построенных в северной климатической зоне;

- технико-экономические расчетные исследования по известным методологическим разработкам, использованные для повышения электропотребления промышленным и коммунальным секторами Магаданской области.

Научная новизна. На основе технико-экономического анализа, опытно-производственных исследований, обобщения и разработок, конструкционных и технологических решений получены следующие новые научные результаты:

- разработана конструкция и построена каменно-земляная плотина, в суровых природно-климатических условиях, не имеющая аналогов в мировой практике плотиностроения, вмещающая временную плотину с конструкционным решением как прототип основной;

- разработана и осуществлена технология скоростного строительства каменно-земляной плотины и комплекса работ по сопряжению ядра и переходных зон с основанием;

- разработана и применена методология получения естественных месторождений кондиционных грунтовых материалов для ядра плотины, не требующая специальных мер и затрат для обогащения и изменения влажности;

- разработаны и реализованы методы складирования, хранения и укладки грунтовых смесей в тело ядра плотины, использующие для накопления тепла только солнечную радиацию и положительную температуру окружающего воздуха;

- разработана и осуществлена технология возведения ядра плотины для климатических условий Крайнего Севера с сезонной укладкой грунтов в период среднесуточных положительных температур окружающего воздуха.

Личный вклад автора заключается:

в обобщении и анализе проектных, производственных и эксплуатационных данных о северном плотиностроении и разработке рекомендаций для строительства грунтовых плотин в Северной климатической зоне;

- в разработке методов и технологий скоростного строительства плотин и их возведения;

- в выполнении технико-экономических расчетов по обоснованию использования электроэнергии для нужд отопления в производственных и коммунальных отраслях северных регионов РФ и Магаданской области;

- в организации и проведении опытно-производственных работ;

- в непосредственном участии внедрения разработанных методик на строительстве плотины и ее элементов.

Практическая значимость работы состоит:

- в разработке рекомендаций для строительства плотин из грунтовых материалов в северной климатической зоне по двухэтапной схеме возведения с целью ввода в кратчайшие сроки агрегатов ГЭС на промежуточных напорах;

- в использовании опыта строительства плотины Колымской ГЭС для перспективного развития экономики Магаданской области путем ввода в эксплуатацию Усть-Среднеканской и других ГЭС каскада в верховьях р.Колымы;

в использовании результатов внедрения методик технико-экономического обоснования для повышения выработки электроэнергии Колымской ГЭС с целыо ее реализации для нужд отопления в коммунальных и производственных отраслях Магаданской области;

- в использовании материалов исследований, конструкционных и технологических решений для составления нормативных документов по строительству грунтовых плотин в природно-климатических условиях Крайнего Севера и Северо-Востока страны.

На защиту вынесены следующие материалы:

- научные обоснования методов строительства плотин из местных материалов с применением скоростных способов возведения, осуществленных в суровых климатических условиях Крайнего Северо-Востока в срок одного межпаводкового периода;

- создание высотной плотины из местных материалов в климатической зоне по суровости не имеющей аналогов в мировой практике плотиностроения,

б

с укладкой грунтов ядра и переходных зон (96% от общих объемов) в периоды среднесуточных положительных температур воздуха - как основного прототипа для строительства на Крайнем Севере;

- комплекс новых конструкционных и технологических решений в сопряжении плотины с основанием, обеспечивающих в один межпаводковый период открытия широкого фронта строительных работ по возведению основных сооружений гидроузла;

методология технико-экономического обоснования развития Магаданской области на основе гидроэнергетики.

Реализация работы. Результаты исследований и разработанные рекомендации используются РАО ЕС России на строительстве Усть-Среднеканской ГЭС, в ряде организаций проектного и научно-исследовательского профиля: АО "Ленгидропроект", ОАО ВНИИГ и его Сибирским отделением, АО "Гидропроект" им. А.Я.Жука и другими.

Апробация результатов диссертационной работы. Результаты выполненной работы многократно обсуждались на президиумах, рабочих и технических совещаниях комитетов по энергетике Совета Федерации и Государственной Думы РФ, Правительства РФ, РАО ЕС России, технических советах АО "Ленгидропроект", ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, на научных семинарах СПбГТУ (ЛПИ), МЭИ, СПбГАСУ (ЛИСИ). Практическим подтверждением результатов является многолетняя эксплуатация Колымской ГЭС, строительство Усть-Среднеканской ГЭС - 2-ой на каскаде в верховьях р.Колымы.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 1-ой книге, 15 статьях и докладах.

Диссертация состоит из предисловия, введения, семи глав, общих выводов, списка литературы из 183 наименований и приложений, с общим объемом включающих <?-&стр. машинописного текста, г£??рисунков

и таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы, ее научная новизна, целенаправленность на осуществление вывода из экономического упадка и развития экономики северных районов страны на базе использования его гидроэнергетических ресурсов. Анализируются и

обобщаются материалы по совершенствованию конструкций и технологий возведения плотин из местных грунтовых материалов, а также научные исследования, выполненные ВНИИГом, его Сибирским отделением, НИО АО Ленгидропроект, СПбГТУ (ЛПИ), СПбГАСУ (ЛИСИ), институтом ВодГЕО, представленных в отчетах, в книгах и статьях инженеров и ученых, таких как В.А.Авдеев, Г.Ф.Биянов, Е.Н.Батенчук, А.К.Бугров, А.Ф.Васильев, И.М.Васильев, А.П.Войнович, В.И.Вуцель, С.С.Вялов, Я.Э.Глускин, А.Л.Гольдин, Б.Н.Далматов, В.Н.Жиленков, Ю.К.Зарецкий, П.Л.Иванов, О.А.Когодовский, В.В.Колеганов, И.В.Кривоногова, Я.А.Кроник, Л.И.Кудояров, С.А.Кузьмин, В.С.Кузнсцов, В.Л.Куперман, Е.Д.Лосев, Т.В.Матрошилина, Б.А.Медведев, В.Г.Мелышк, В.А.Мелышков, И.С.Моисеев,

A.Л.Можевитинов, Н.А.Мухетдинов, Ю.Н.Мызников, Р.М.Нарбут, М.П.Павчич, В.Г.Петров, В.Г.Порхаев, Ю.П.Правдивец, В.Г.Радченко, Н.Н.Розанов, Л.А.Розин, Л.Н.Рассказов, В.А.Савина, Ю.К.Севенард, Д.Д.Сапегин, А.А.Серов, Н.А.Тец, В.И.Телешев, Л.А.Торопов, Г.Т.Трунков,

B.А.Турчина, С.Б.Ухов, В.А.Флорин, Ю.И.Фриштер, В.Н.Фрумкин, Г.С.Шадрин, К.Г.Юшкова и других специалистов, внесших большой вклад в отечественное гидротехническое строительство.

В первой главе обсуждаются и анализируются данные о гидроэнергетическом строительстве на Крайнем Севере России; рассматриваются пути развития гидроэнергетики на Крайнем Севере и на Крайнем Северо-Востоке страны. Приводится краткая справка о создании изолированных энергосистем: Норильской, Якутской, Магаданской, а также о сложной обстановке в энергоснабжении Чукотки. Для выбора способа решения проблемы развития гидроэнергетического строительства на Крайнем Севере подробно рассмотрены и сопоставлены обстановки двух регионов, находящихся в крайне противоположных условиях: в Чукотском автономном округе и в Магаданской области. При этом полагается, что Норильская и Якутская энергосистемы с действующими ГЭС занимают срединное положение. Показано, что одним из основных недостатков энергосистемы Чукотки является ее разобщенность, отсутствие общей энергосистемы. При этом каждый энергоузел имеет несколько источников электроэнергии. Например, самый крупный энергоузел Чаун-Билибинский включает опорную АЭС мощностью 48 МВт и Чаунскую ТЭЦ (31,6 МВт). Эксплуатация агрегатов АЭС на исходе; остальные электростанции с физически и морально устаревшим оборудованием. Их отличают высокие удельные расходы топлива -

8

до 740 г на 1 КВт-ч, что более чем вдвое выше среднего показателя по России, потребность в доставке топлива больших объемов, сильное загрязнение воздуха в зонах расположения электростанций. Связывающие в пределах энергоузла ЛЭП - все на деревянных опорах. Из-за отсутствия единой энергосистемы эксплуатируются до 400 дизельных электростанций, потребляющие дефицитное и дорогое для Чукотки жидкое топливо. В результате на угольных и дизельных электростанциях вырабатывается до 75% от общей выработки электроэнергии на Чукотке и лишь 25% на АЭС. Все это и определяет высокую стоимость электроэнергии и, как следствие, высокую себестоимость продукции в горнодобывающей промышленности, в которой доля расходов на электроэнергию составляет 15-30%.

Анализ энергетической обстановки показал, что строительству Амгуэмской ГЭС с ЛЭП в 1500 км и второй очереди АЭС (первые разработки) безусловной альтернативной должно быть форсированное строительство и завершение Усть-Среднеканской ГЭС с ЛЭП длиной 1000 км до п.Билибино. Еще раз подтверждаем, как и в ранее выполненных проработках "Дальэнергосетьпроекта" и "Ленгидропроекта", что решающая роль в энергоснабжении Крайнего Северо-Востока принадлежит ГЭС - достигается это завершением строительства всего каскада ГЭС в верховьях р.Колымы, а также строительством малых и средних ГЭС на реках Чукотки: Омолон, Амгуэма, Анадырь, Тавловка, Белая и др.

Успешному решению проблемы электроснабжения Чукотки в настоящее время способствует действующая Колымская ГЭС мощностью 900 МВт и наличие морского порта "Магадан", служащего перевалочной базой всех стройматериалов, доставляемых в область, а также энергетическая обстановка в Магаданской области, в которой в общем балансе выработки электроэнергии на долю гидроэнергетики приходится около 90%. Т.е., топливная энергетика, основой которой ранее являлись две тепловые электростанции Аркагалинская ГРЭС (281,4 МВт) и Магаданская ТЭЦ (101 МВт), а также большое число дизельных электростанций общей мощностью 60 МВт, оказалась почти полностью вытесненной экологически чистой возобновляемой гидроэнергетикой, использованием гидроресурсов р. Колымы в створе плотины Колымской ГЭС.

В условиях экономического спада в стране жизнедеятельность Магаданской области в настоящее время поддерживается только за счет действующей Колымской ГЭС с годовой выработкой до 2,8+3,0 млрд.КВт-ч.

9

Дальнейшее экономическое развитие области возможно только с увеличением энерговооруженности на основе гидроэнергетики, где главной первоочередной задачей опять, как и для Чукотки, является завершение строительства Усть-Среднеканской ГЭС. Таким образом, Колымская и Усть-Среднеканская ГЭС являются основной базой в электроэнергетике всего Крайнего Северо-Востока с территорией более 1200 тыс.км2.

В итоге заключим, что оздоровление и развитие экономики с обеспечением нормальной жизнедеятельности на Крайнем Севере возможно только на основе использования энергетических ресурсов северных рек, путем строительства малых, средних и высоконапорных ГЭС с последовательным вытеснением топливной энергетики. В свою очередь строительство и эксплуатация ГЭС выдвигает свои проблемы. В частности, проблемами строительства являются: финансирование и энергообеспечение стройки, интенсивная доставка в сжатые сроки стройматериалов, решение вопросов жизнеобеспечения и пр. Показано, что поиск оптимальных решений, в частности в снижении объемов доставки стройматериалов может быть осуществлен выбором типа плотины-сооружения наиболее емкого по объему путем, например, в максимально возможной степени использования местных грунтовых материалов. Последовательно отмечаются и другие основные преимущества плотин из грунтовых материалов перед бетонными: в вопросах механизации строительных работ, в применении скоростных методов возведения временной плотины первой очереди для пуска агрегатов ГЭС на промежуточных напорах, возможности круглогодичного возведения плотины с равномерной интенсивностью до снижения температур воздуха -40° -45°С, в вопросе оценки надежности плотины при сейсмических воздействиях и пр. Обсуждая проблему выбора конструкционного решения грунтовой плотины показывается преимущество с позиций надежности и технологий возведения отдельных элементов, устройство узкого центрального или слабонаклоненного ядра, широкой низовой переходной зоны из естественных материалов, служащей обратным фильтром, и упорных призм из сыпучих крупнозернистых материалов - камня, щебня, галечника. Проблеме конструирования и технологии возведения посвящена основная часть настоящей научной работы, в которой используются материалы осуществленного строительства.

Полное использование летней электроэнергии - вторая проблема, которая возникла как следствие экономического упадка страны. Проблема связана с фактом значительного прироста электроэнергии при вводе в эксплуатацию

10

агрегатов ГЭС, в том числе и на промежуточных напорах. Известно, что перспективный прогноз электропотребления на Крайнем Севере не осуществляется и уже к 1991 г. фактически электропотребление составляло 6070% от прогнозируемого. С момента начала экономических реформ электропотребление стало резко снижаться и к настоящему времени оказалось ниже прогнозных в 2-2,5 раза. На примере технико-экономического анализа, выполненного для условий Магаданской области (подробно материал изложен в главе 6) показано, что с решением главной задачи - вытеснением топливной энергетики дешевой гидроэнергетикой - необходимо решить и вопросы: о недопустимости существующего необоснованного роста цен на электроэнергию и жидкое топливо, осуществляемые посредниками между производителем и потребителем; о недопустимости превышения затрат на добычу продукции в горнодобывающих отраслях ее закупочной стоимости. В этих условиях проблема использования летней электроэнергии может быть решена в промышленном секторе - перевооружением горнодобывающей техники на электропитание, в коммунальном секторе - использованием электроэнергии для производства тепла и горячего водоснабжения городов и поселков.

Во второй главе приведен обзор современного состояния плотиностроения из грунтовых материалов, рассмотрены вопросы совершенствования конструкции плотин, возводимых в суровых климатических условиях Крайнего Севера, приводится методология поиска, выбора и подготовки грунтовых материалов для укладки в тело ядра плотины Колымской ГЭС.

Анализ всего послевоенного периода строительства гидроузлов на Крайнем Севере показал, что в конструкционных решениях наблюдается тенденция к преимущественному возведению плотин с центральным или слабонаклонным ядром и отход от применения фунтовых экранов как следствие стремления к повышению надежности в условиях длительной эксплуатации. Отмечается, что диапазон способа укладки связных грунтов остается узким - послойная укладка с укаткой грунтов "насухо" и редкие случаи применения отсыпки в воду. Отличительной особенностью в отечественной технологии до строительства плотины Колымской ГЭС оставалось "круглогодичная" укладка связных грунтов, применяемая до снижения температур воздуха в зимний период -37 -г -40°С, а отсыпка каменной массы -крупными ярусами в 5-й0 м без специальных мер уплотнения.

11

Основное содержание главы посвящено поиску конструкционного решения грунтовой плотины с упорными призмами из сыпучих материалов, тип которых по экономическим и технологическим показателям наиболее приемлемый для строительства в суровых природно-климатических условиях. Материалами для этой цели служили результаты и опыт изысканий, исследований, проектирования и строительства плотины Колымской ГЭС -водоподпорного сооружения, которое по своей высоте (145,5 м) и суровости климатических условий возведения не имеет аналога в мировой практике плотиностроения. Отметим, что окончательное конструкционное решение должно по надежности превышать известные осуществленные проекты. Сложность проблемы объясняется особенностями района строительства: среднегодовая температура воздуха - 12°С - рекордная для северного плотиностроения в России и за рубежом (Аляска, Канада, Швеция, Норвегия, Финляндия); период со среднесуточными положительными температурами воздуха ограничен 3,5+4 месяцами; основание сложено трещиноватыми гранитами с наличием сквозных трещин до 2+5 см и более, находится (за исключением руслового участка) в вечномерзлом состоянии; режим р.Колымы на створе плотины сопровождается мощными летним и осенним паводками.

Наличие местных строительных материалов - карьеров гранита, песчаных и песчано-гравийных смесей, суглшшсто-щебенистых грунтов предопределили конструкционное решение плотины, в первоначальном варианте которая имела широкое ядро со средним градиентом напора 2,5; двухслойный узкий (12 м) обратный фильтр и упорные призмы из каменной наброски, рис. 1а. Возведение ядра из связных грунтов предусматривалось осуществлять по технологии аналогов (Вилюйской и Усть-Хантайской плотин) с "круглосуточной" укладкой до снижения температур воздуха -37° + -40°С.

С подключением к проектировщикам, для поиска наиболее удачного решения, исследователей и строителей, в итоге была разработана конструкция плотины в высокой степени удовлетворяющая надежности и технологичности возведения. В настоящей работе проанализирован весь процесс последовательного совершенствования конструкции плотины с выявлением основных факторов, определяющих выполнение особых требований для условий строительства в северной климатической зоне с вечномерзлыми породами в основании. Отмечается, что первый шаг был сделан исследователями - кафедрой подземных сооружений, оснований и фундаментов СПбГТУ (ЛПИ). Изучая и используя результаты изысканий, лабораторных и

12

•у

Рис. 1. Варианты конструкций плотины Колымской ГЭС, разработанные: а) п 1970-73 г.г.; б) в 1972 г. (ЛПИ); в) в 1980 г.; г) окончательный.

опытно-полевых исследований в итоге была предложена конструкция плотины, которая послужила основой для выработки окончательного решения (табл. 1, рис. 16). При этом были реализованы ее следующие положительные признаки: сокращение размеров ядра и повышение средних градиентов напора до 4 и по подошве до 3, укладка в ядро состава смеси из естественных месторождений, что практически исключает влияние процесса консолидации на деформирование плотины; сокращение объемов укладываемого в ядро грунта, позволяющее осуществить преимущественную (до 90% и более) летшою послойную отсыпку "насухо", что создает возможность обеспечить высокое качество начального состояния грунта, сохранить ядро в талом виде, обеспечить нормальный процесс деформирования, ограничить осадку гребня (строительного подъема), снизить уровень нарушений сплошности ядра и объемов восстановительных работ. Устройство широкой низовой переходной зоны, соизмеримой с размерами ядра из естественных песчаных и песчано-гравелистой смесей, служит надежным обратным фильтром, предохраняет ядро от промерзания, снижает неравномерность деформаций тела плотины; изменение размеров низовой переходной зоны открывает возможность устанавливать оптимальное соотношение объемов укладки фунтов переходной зоны и камня из полезных выемок и карьерных разработок, сохранять равномерную круглогодичную интенсивность возведения плотины маневрами но отсыпке камня и грунтов ядра и переходных зон в периоды года.

Поиск по совершенствованию конструкции плотины и общего компоновочного ее решения продолжили строители, которые предложили: поднять максимальный расчетный уровень воды в верхнем бьефе на 10 м; сократить ширину водосливного фронта постоянного водосброса (ПВС), повышая этим технические параметры ПВС и ГЭС, соответственно снижая объемы укладываемых в сооружение конструкционных материалов, заменяя их грунтами плотины; изменить конструкцию временного водосброса (ВВС); усовершенствовать конструкцию цемпотерны с обеспечением полной механизацией строительных работ по ее возведению.

Полная и частичная реализация указанных предложений дала значительный положительный эффект, позволила усовершенствовать конструкцию и в итоге получить ее в виде наиболее приемлемой по технологии возведения и надежности в эксплуатации для северного плотиностроения.

Обеспечение стройки и основных потребителей электроэнергией в кратчайшие сроки в период строительства - одна из важных проблем в условиях

14

Таблица 1

Параметры конструкций плотины Колымской ГЭС___

Вариант плотины Напор ВБ, Н Средние градиенты: Н/вя на отметках Относит объемы ядер Конст. фильтра Соотношение: вт/ вя на отметках Относит, объемы низовых перех. зон Разработчик

335 м 350 м 375 м 335 м 350 м 375 м

год м - - - - - -

1970-73 117,5 iHi=2,36 52 ^-¿=2,70 3S - 1 двухслойный —-0,21 52 —=0,32 38 - 1 Ленгидро- проскт форматка 1157-101;1

1972 117,5 117,5 --= 2,93 40 102,5 25,5 ~ - 0,74 двухслойный 26 7^0,65 40 27 li^''05 - 2,21 ЛПИ (отчет НИР 1974 г.) и [ ]

1977 117,5 ------2,36 52,5 102,5 - 0,84 однослойный -£-=0,115 52,0 6 35 - 0,5 Ленгидро- проект форматка 1158-10-59;8

1980 117,5 11^2,73 42,5 102,5 - 0,82 однослойный 22 25 - 1,96 Ленгидро- проект форматка 1158-10-228;4

1981-88 123 (117,5) 123 «Г*'9 (2,73) 108 т-=з,б (3,3) 20 0,82 (0,74) двухслойный 24 25 — = 0,83 30 18 — = 0,9 20 2,04 Ленгидро- проект форматка 1158-10-419;2

Примечание: в скобках сравнительные данные для напора 117,5 м.

создания гидроузлов в отдаленных, практически изолированных, районах на Крайнем Севере и Северо-Востоке страны. Проблема решается пуском первой очереди агрегатов ГЭС на промежуточных напорах. Первоначальные проектные проработки по устройству временной плотины не соответствовали технологическим возможностям, рис 1а, в. Опыт проектирования и строительства Колымской ГЭС в итоге показал, что наиболее приемлемым решением является устройство временной плотины по конструкции сходной с основной плотиной, с одинаковой технологией возведения. Именно такая конструкция была согласована строителями и реализована в окончательном проекте, рис. 1д. Временная плотина была запроектирована с центральным ядром, с переходными зонами и упорными призмами из материалов, как и у основной плотины. В технологии возведения отступление ограничено было только для зоны сопряжения с основанием, которая была выполнена отсыпкой грунтов ядра и переходных зон в воду, причем без устройства специальных перемычек. В целом конструкция временной плотины отвечала технологичности возведения и возможностям стройки поставить плотину высотой 62 м под промежуточный напор за время одного межпаводного периода; позволяла проверить и отработать технологические схемы, предусмотренные для основной плотины; позволила рассматривать ее как "модель" основной плотины с проверкой работоспособности в эксплуатации, достоверность выполненных расчетов. Под защитой временной плотины, возведенной в исключительно сжатые сроки, был открыт широкий фронт строительства основных сооружений гидроузла.

Окончательным конструкционным разработкам по основной и временной плотинам предшествовал комплекс расчетных, лабораторных и опытно-полевых исследований, выполненных ЛПИ (СПбГТУ), ВНИИГом, в его Сибирском отделении, МИСИ, экспедицией Ленгидропроекта, Колымагэсстроем. Здесь следует выделить следующие результаты. Применение расчетного метода по оценке устойчивости плотин для условий пространственной задачи, позволила доказать, что требования СНиП по первой группе предельных состояний полностью выполняются. Было рекохмендовано и выполнено обжатие профиля временной плотины с сокращением каменной отсыпки в объеме 200 тыс.м3, что важно было при необходимости сохранять исключительно высокие темпы возведения. Разработан и применен метод расчета трещинообразования, позволившего обоснованно устанавливать безопасные уровни воды в верхнем бьефе. Разработана схема устройства

16

противофильтрационной завесы с искусственным и естественным растеплением скального основания на всю проектную глубину. Разработана конструкция цемпотерны, обеспечившая полную механизацию строительных работ. Выполнен комплекс расчетных исследований по обоснованию надежности основной и временной плотин, надежности их элементов.

Заключительная часть главы посвящена выбору грунтовых материалов для укладки в ядро плотины. Приводится описание комплекса опытно-полевых исследований, выполненных экспедицией Ленгидропроекта и Колымагэсстроем по программам ЛПИ (СПбГТУ), МИСИ, ВНИИГ для целей получения кондиционных грунтовых смесей. В результате исследований были получены оптимальные грунтовые смеси для укладки в тело плотины. Предложены способы оконтуровки полезной площади месторождений и выбора грунтов по грансоставу для ядра плотины, основанные на специальной обработке данных изысканий, используя особенности естественного формирования пород если имеет место значительный перепад высот поверхности месторождения. Приводится методология получения кондиционных грунтовых смесей, не требующих специальных мер по предварительному изменению влажности и грансоставу. Выполнены опытно-полевые исследования и получены новые результаты о влиянии предварительного снятия почвенно-растителыюго покрова на изменение термовлажностного режима в полезной толще месторождения грунтов. На основе результатов опытно-полевых исследований разработана и внедрена в производственный процесс возведения плотины технология хранения грунтов ядра в валках и буртах с использованием только тепла солнечной радиации и окружающего воздуха.

В третьей главе приведены материалы, полученные на основе анализа результатов осуществленного строительства, подтверждающего правильность конструкционного решения временной плотины, принятого с позиций технологичности возведения в суровых природно-климатических условиях Крайнего Севера. Отметим, что технология возведения временной плотины Колымской ГЭС занимает исключительное место в практике строительства гидроузлов в северной климатической зоне. Опыт возведения позволил получить полезный материал для развития гидроэнергетического строительства в районах, удаленных от основных промышленных центров страны. В главе подробно рассматриваются все этапы возведения, организация и технология строительства временной плотины с заключительной оценкой ее работоспособности и надежности, как аналога основной. Исключительность

условий возведения временной плотины заключалась в том, что при высоте в 62 м, соизмеримой с размерами плотинами Усть-Хантайской, Вилюйской и других ГЭС, для ее отсыпки строители располагали с момента перекрытия русла реки сроком в 10 месяцев, из которых два не могли быть использованы из-за низких температур воздуха в зимний период. Поиск наиболее целесообразной технологической схемы возведения плотины усложнялся вопросом создания цемзавесы без предварительного растепления вечномерзлых пород в бортовых частях основания. Решение было найдено. Цементация руслового талого участка была выполнена с временной насыпи, а на бортовых частях - с гребня плотины на промежуточных отметках возведения. Осуществленная схема оказалась работоспособной и может рассматриваться как элемент скоростного строительства плотины, возводимой на вечномерзлых грунтах в основании.

Однако основная сложность решения проблемы возведения плотины заключалась в том, чтобы разработать и осуществить организацию работ и выполнить их в срок одного межпаводкового периода. Учитывая, что конструкция временной плотины была идентичной с основной с общим объемом 2 млн.м3, включающей по 0,3 млн.м3 суглинка и фильтров, 1,4 млн.м3 каменной наброски были задействованы все карьеры строительства. Было установлено, что независимо от коэффициента выхода автосамосвалов из-за дальности карьеров осуществить перевозку грунтовых материалов с необходимой интенсивностью невозможно.

Для исполнения проекта строителями была разработана и осуществлена схема организации работ, надежно обеспечившая необходимые темпы возведения плотины. Схема включала: создание резервных буртов суглинка (100 тыс.м3) и фильтровых материалов (200 тыс.м3) вблизи створа временной плотины; выбор рациональной расстановки экскаваторов и буровых станков на резервах скального грунта; разработка мероприятий по обеспечению высокого коэффициента выхода автосамосвалов.

Для снижения пиковой интенсивности при возведении руслового участка плотины, были предусмотрены отсыпки грунтов в возможных объемах на береговых участках со стеснением русла реки до размеров протоки для пропуска расходов реки.

Технологическая схема укладки грунтов во временную плотину в пределах высот 15ч-62 м не отличалась от схемы основной плотины. Горная масса отсыпалась пионерным способом ярусами до Юм. Песчано-гравийные

18

грунты фильтров отсыпались с послойной укаткой проходящими гружеными самосвалами. Суглинки ядра, как и в основную плотину, укладывались слоями 30-40 см с укаткой груженым самосвалом с контролируемым числом ходок по следу до достижения контрольной плотности, которая в среднем составила 1,42-И ,47 г/см3 по мелкозему при 75% обеспеченности. Отметим, что влажность уложенных грунтов ядра изменялась в пределах 0,097-^0,103, что отвечало средним значениям в карьерных грунтах естественного сложения, а содержание крупных фракций (58-ьб2%) соответствовало заданию на укладку быстро консолидируемых смесей с высокой сопротивляемостью трещинообразованию.

Нижняя часть ядра до 15 м отсыпалась в прудок с плотностью укладки по мелкозему 1,45-И ,47 г/см3 с бесперемычным способом, что также может рассматриваться как элемент в скоростном строительстве. Более 80% объема грунтов ядра и переходной зоны уложены по "летней" схеме в период среднесуточных положительных температур воздуха, и лишь 15-20% в пределах высот плотины 35-н45 м по неполной "зимней" технологии при температурах воздуха не ниже -20°С и скорости ветра не более 8 м/с.

Таким образом, на временной плотине была проверена и отработана вся технология возведения основной плотины.

Сроки и интенсивность возведения временной плотины представляют наибольший интересный для дальнейшей практики плотиностроения из грунтовых материалов. Временная плотина высотой 62 м была возведена за 15 месяцев. Сведения о сроках и объемах уложенных грунтов приведены в таблице 2, которая не раскрывает всей сложности выполнения строительных работ. Например, пиковый период наибольших интенсивностей (сентябрь-ноябрь 1980 г.) в действительности занимает период 45 суток (20.09 - 3.11), когда плотина была возведена на высоту 45 м, т.е. с темпом в 1м/сутки, что является рекордной в отечественной практике плотиностроения. Причем строительство осуществлялось в наиболее суровых климатических условиях в практике гидростроительства. За этот период в тело плотины было отсыпано 890 тыс.м3, что составляло 45% от общего объема (дифференцированно объемы отсыпки по видам грунтов приведены в таблице 3. К периоду завершения указанного этапа возведения плотины, она была поставлена на полный напор для пуска агрегатов ГЭС первой очереди.

Выполненная оценка работоспособности временной плотины в период эксплуатации с позиций прочности (трещиностойкости) грунтов ядра,

№№ этапов Календарные сроки Виды выполненных работ и высота возведения плотины

1 май-сентябрь, 1980 г. Отсыпка камня, суглинка и грунтов фильтра па береговых участках с пропуском расходов реки через стесненное русло.

2 20 сентября -3 ноября, 1980 г. Перекрытие реки, отсыпка грунтов ядра в воду до высоты 15 м; интенсивное возведение всех элементов плотины с послойной укаткой грунтов ядра по всей длине плотины до высоты 45 м; прекращение отсыпки суглинка ядра 3.11.80 г.

3 ноябрь-январь, 1980-1981 г.г. Отсыпки камня, фильтров (до декабря).

4 февраль-март Прекращение отсыпки; цементация береговых примыканий с отметки гребня плотины

5 апрель-июль, 1981 г. Наращивание плотины до высоты 60 м

6 июль-август, 1981 г. Цементация основания временной плотины с бурением скважин с отметок на высоте 60 м; досыпка плотины до проектной высоты 62,2 м

надежности обратных фильтров и общей устойчивости в целом положительна.

Подтвердилась целесообразность применения выработанной отечественной практикой отсыпки горной массы крупными ярусами (до 8-10 м) без специального механического уплотнения. Наблюдениями установлено, что деформирование каменно-набросной призмы под действием собственного веса, при сработке и наполнении водохранилища и, особенно, при ее оттайке преобладает по величине и скорости над деформированием переходной зоны и ядра, и способен полностью поглотить эффект механического уплотнения при послойной отсыпке камня слоями малой толщины.

Интенсивность наращивания плотины и подъема уровня верхнего бьефа в сочетании с отставанием работ по созданию сплошной цементационной завесы на береговых участках основания не исключали явлений временного

Интенсивность возведения плотины в объемах уложенного материала

Объем уложенного в тело плотины грунта,

Год, месяц тыс. м Всего,

наброска суглинок материал м3

камня фильтров

1980 год:

май 19,9 24,3 12,3 56,5

июнь 16,7 - - 16,7

июль 39,0 22,0 8,0 69,0

август 128,4 45,2 31,3 204,9

сентябрь 186,6 92,9 44,8 324,3

октябрь 216,5 97,1 127,1 440,7

ноябрь 104,6 - 18,8 123,4

декабрь 187,1 - - 187,1

1981 год:

январь 71,9 - 1,9 73,8

февраль - - - -

март 12,0 - - 12,0

апрель 60,0 7,9 9,7 77,6

май 42,8 10,9 21,3 75,0

июнь 92,0 26,1 60,7 178,8

июль 7,2 5,4 13,8 26,4

август 29,0 0,9 0,5 30,4

Итого: 1213,7 332,7 350,2 1896,6

повышения фильтрации и суффозии по контакту с основанием, а также трешинообразования в переходных зонах как следствие осадок каменпо-набросных призм, образование не ожидавшихся малых локальных воронок. Однако, с завершением создания сплошной цемзавесы процессы фильтрации нормализовались. Особых проблем в вопросах эксплуатации временной плотины не было. Все ограничивалось мелкими восстановительными работами по ликвидации трещин в переходных зонах. При этом анализ работы переходных зон показал на необходимость устройства дополнительной переходной зоны из каменной мелочи в сопряжении с каменно-набросной призмой и обязательный контроль уплотнения обратных фильтров. Эти меры были рекомендованы для основной плотины. Относительные осадки временной плотины не превышали 2,5-гЗ% и совпадали с данными известных аналогов в

северном плотиностроении.

В результате реализации разработанной технологической схемы возведения временной плотины с элементами скоростного строительства была решена проблема создания водоподпорного сооружения в один межпаводковый период с постановкой под промежуточный напор для пуска первой очереди агрегатов ГЭС. Показано, что плотина отвечает всем требованиям технических условий для длительной эксплуатации и может быть использована как опытная модель для основной плотины с отработкой всей технологии и проверки ее работоспособности, что невозможно было бы выполнить на малых ("традиционных") опытных "плотинах". В заключении отметим следующее. Возведенная строителями Колымагэсстроя временная плотина надежно эксплуатировалась более 5 лет, без какой-либо аварийной ситуации. В случае возникновения нештатных ситуаций строители располагали возможностью в любое время осуществить сработку водохранилища, используя временный водосброс. Отметим также принципиальное преимущество двухэтапной схемы строительства плотины, позволяющей под защитой временной плотины, развернуть весь комплекс строительства основных сооружений гидроузла с одновременной подачей электроэнергии стройке и основному потребителю.

Четвертая глава посвящена технологии возведения основной плотины. Исключительность условий строительства определялась сочетанием большой высоты плотины, способом создания подземного водоупорного фронта в вечномерзлых породах основания, способом укладки грунтов ядра и переходных зон в основном (до 96% от общего объема) в период среднесуточных положительных температур воздуха, отсыпкой каменной массы во всех сезонах года при температурах не ниже -45°С, необходимостью находить оптимальные решения для маневров строительной техникой и автотранспортом в различные сезоны года. Все это поставило строителей в условия научно-технического и производственного поиска, результаты которого и представлены в настоящей главе.

Естественная неоднородность мехсостава карьеров потребовала осуществить доразведку с увеличенной в 16 раз частотой сетки шурфов и скважин. Очевидно, что данный факт является следствием недоработки нормативных документов, в которых окончательная частота сетки при изучении месторождений должна выбираться в зависимости от степени неоднородности грунтов, определенной но первоначальной грубой сетке, например 200x200 м, на первом этапе разведывательных работ.

22

Рассматривая результаты производственной укатки грунтов ядра, отметим, что в итоге получены вполне удовлетворительные результаты, полностью исключающие наличие недоуплотненных локальных зон, обеспечивающие однородность тела ядра, надежность сопряжения с основанием, достигнутое специальными мерами по уплотнению контактного шва. Все указанное подтверждается приведенными в работе техническими материалами.

Возведение ядра осуществлялось по следующей технологии. Послойная (30 см) укатка производилась груженым самосвалом БелАЗ-540 с жесткой подвеской 10-12 ходками по одному следу. Контактный шов в примыкании к наклонным поверхностям уплотнялся трамбовкой. При среднесуточной температуре наружного воздуха выше минус 5°С применялась летняя технология укладки суглинка - без применения солевых растворов и тепловых машин. В период выпадения осадков укладка суглинка прекращалась. Переувлажненный суглинок после этого подсушивался на картах или удалялся. В жаркие дни пересохшая корка грунта увлажнялась. Геотехшгческий контроль за качеством уложенной в ядро грунтовой смеси осуществлялся в соответствии с ТУ-1983 и ТУ-1984 из расчета 1 проба на 200 м3 (СНиП-8-76; Ш-45-76 и "Руководство" 11-43-75). Весь объем работ по геотехконтрошо выполнялся центральной строительной лабораторией (ЦСЛ) Колымагэсстроя.

Отбор проб производился методом лунки размером не менее 25x25x25 см с определением основных характеристик грунта: плотности смеси, ее влажности, содержания фракций ( >2 мм ), с последующим расчетом плотности мелкозема (основная контролируемая характеристика), плотности смеси в сухом состоянии. Для 20% проб определялись гранулометрический состав, число пластичности мелкозема, плотность частиц мелкозема и крупных фракций. Для 5% проб определялись прочностные и деформационные свойства, характеристики фильтрации. Коэффициент фильтрации определялся так же в ядре путем налива воды в шурфы, проходка которых повторялась через каждые 6-8 м по мере роста ядра.

Оперативный геотехконтроль плотности грунтов ядра производился и гамма-плотномером РПГ с использованием тарировочных графиков для определения влажности грунтов и содержания крупных частиц.

Строители полностью обеспечили качество укладки грунтов в ядро плотины, выполнили требования ТУ. Подтвердился ранний прогноз, что при применении "летнего" способа возведения не потребуется специальных мер по

23

Изменения ТУ в период 1978 - 1983 г.г. по укладке суглинка в ядро

Требования технических условий Фактически достигнутые

Год Наименование ТУ Верхний предел -содержания крупных фракций, Рк Контрольная плотность мелкозема, Рч Расчетная формула плотности мелкозема, Ра Обеспеченность контрольной плотности ра мелкозема Обеспеченность верхнего предела содержания крупных фракций, Рк Плотность мелкозема, Pd Содержание крупных фракций при нормативной обеспечен-■ мости Минимальная температура укладки по ТУ

- - % г/см3 - % % г/см3 % град. С

1978 времен. 65 1,65 лпи 75 не нормировалась 1,48 61,5 (среднее значение) -40°

1979 I ред. 65 1,7 миси 75 - - -

1979 II ред. 60 1,65 миси 90 50 1,47 - -20°

(пределы (1,52- 1,6) лпи И м 63,4

60 -40)

1981 II ред. с дополн. 60 1,45 ЛПИ 90 90 1,45 60,5 -20°

1982 III ред. с дополн. 60 (55 -40) 1,56 (1,56- 1,58) ЛПИ и 90 90 1,58 55,2 -20°

1983 IV ред. 55 1,56 ЛПИ 90 90 н и

искусственному изменению начальной влажности. Высокая дисциплина выполнения технологической цепи обеспечила достижение на карте укатки влажности У/ в диапазоне оптимальных значений. Плотности смеси так же отвечали значения У/, установленным на ранней стадии исследований и использованных в расчетах устойчивости, напряженно-деформационного состояния и консолидации.

Реализованная технологическая схема "летнего" способа укладки грунтов ядра была предусмотрена проектировщиками и строителями для возведения переходной зоны. Первый слой фильтра, примыкающий к ядру, отсыпался из песка II участка месторождения 15, второй слой - из песчано-гравийного грунта того же месторождения. Грунты месторождения 15 находились в сыпучемерзлом состоянии и разрабатывались экскаватором без применения буровзрывных работ. Поскольку в зимний период с ноября до середины апреля укладка суглинка в ядро плотины прекращалась, то не было необходимости разрабатывать и отсыпать зимой в плотину грунты обратных фильтров. Не создавались также и резервные бурты песчано-гравийных грунтов. Песчано-гравийные грунты укладывались в переходные зоны плотины слоями до 0,6 + 0,7 м и уплотнялись совместно с суглинком в ядре плотины на одинаковом уровне возведения.

Горная порода, отсыпаемая в плотину, добывалась в полезных выемках котлованов основных сооружений и в специально организованном карьере 10а. Гранитные породы котлованов основных сооружений и карьера 10а имели одинаковые характеристики. Делювиальные грунты, а также выветрелые и разрушенные коренные породы, прикрывающие толщу крепких пород, удалялись в отвал. Гранулометрический состав горной массы был задан техусловиями на основании литературных источников, и в процессе отсыпки не было возможности проверять его фактический состав из-за технических трудностей. Техническими условиями устанавливалось требование отсыпки крупного камня у граней плотины, а мелкого у переходных зон. Однако, это условие на практике оказывается невыполнимым.

Осуществленная отсыпка камня в примыкание к переходной зоне ограничилась только снижением толщи отсыпаемого слоя до 2 м. Высота ярусов отсыпки горной массы в остальную часть плотины не ограничивалась и, как правило, достигала 10 м. В соответствии с ТУ отсыпка велась круглогодично до снижения температур воздуха не ниже - 45°С с повышенной интенсивностью зимой и сниженной в "летний" период, освобождая часть

25

техники и автотранспорта для возведения ядра и переходных зон.

Вне сомнения, что комплексом опытно-производственных работ, производственной укаткой и всем объемом исследований получен материал, который может быть реализован и использован при проектировании и строительстве плотин из местных материалов, возводимых в суровых природно-климатических условиях Крайнего Севера. Строительство плотины Колымской ГЭС отличает высокая интенсивность возведения. В частности, стройка, располагая примерно одинаковыми парками технического транспорта и строительных машин сравнительно с другими стройками на севере, обеспечивала наиболее высокие пиковые и среднегодовые интенсивности, причем в более суровых климатических условиях. Например. Максимальная годовая интенсивность укладки суглинка составила в 1980 г. более 300 тыс.м3 и 283 тыс.м3 в 1983 г., отсыпка песчано-гравийных грунтов соответственно достигала 272 тыс.м3 и 250 тыс.м3; камня - 1044 тыс.м3 и 1643 тыс.м3, а суммарные их объемы - 1621 тыс.м3 и 2182 тыс.м3. При этом, усилиями проектировщиков и строителями была достигнута сбалансированная укладка камня, фильтров и суглинка, обеспечившая плавный график роста плотины (рис. 2а). Диаграммы интенсивностей отсыпки материалов в плотину на рис. 26,в подтверждают, что соотношение объемов строго соответствует конструкционному решению. Т.е. каких-либо отклонений в увеличении объемов с менее сложной технологией не допускалось ни на одном этапе всего многолетнего строительства. Диаграммы не отражают циклы укладки по периодам года. Здесь, среднемесячные интенсивности "летней" укладки суглинков и фильтров всегда была выше, чем у камня, а зимняя с укладкой только камня, обеспечивала постоянное опережение роста каменно-набросных призм над ядром и переходными зонами. В отдельные годы это превышение достигало 25 м в верховом и 15 м в низовом клинах плотины. Это превышение способствовало ускорению процессов консолидации ядра и является одним из положительных факторов "летней" технологии возведения ядра.

Начало работы по возведению основной плотины находилось в сложной зависимости от создания подземного водоупорного фронта, осуществление которого возможно было только с завершением строительства цементационной потерны на русловом участке плотины. Возведение указанного участка потерны являлось одним из важнейшим и сложным этапом строительства гидроузла. В северной климатической зоне условия строительства потерны усложнены ограниченным зимне-весенним периодом времени, в пределах

Годы

6) V, тыс.м

1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988

,- —-------Годы

■ □ суглинок |

Нпесчано-гравийная смесь

в) V, тыс.м

1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 19 i О суммарные объемы отсыпок

Ы каменная наброска i

1987 1988

Годы

Рис. 2. Рост интенсивности возведения плотины: а) график роста по

годам; б) годовые интенсивности укладки объемов суглинка и фильтров; в) тоже каменной массы и суммарно суглинка и фильтра

которого необходимо завершить возведение сооружения. Отметим, что несмотря на периодические остановки из-за резких снижений температур воздуха, возведение наземной потерны было выполнено в рекордные сроки одного зимне-весеннего периода. В результате был открыт широкий фронт работ по возведению всех элементов основной плотины. Успешному завершению строительства потерны способствовала усовершенствованная технология возведения потерны, разработанная специалистами Колымагэсстроя с участием автора настоящей работы. Новизна состояла в обеспечении полной механизации опалубочных работ с помощью разработанных строителями сборных железобетонных элементов и их установкой по внутреннему периметру потерны. Сборные элементы позволили исключить из технологии строительства весьма трудоемкую работу по снятию и удалению опалубки из потерны, которая требовала применения в основном ручного труда и больших затрат времени для перемещений удаляемых материалов в стесненных условиях потерны и выходных галерей.

Разработанный и реализованный способ строительства потерны с применением усовершенствованной технологии был оценен положительно как с технической так и с экономической позиций. В заключительной части дана критическая оценка наземному варианту потерны. Показано, что более экономичным и технологичным вариантом в условиях строительства Колымской ГЭС могла быть подземная потерна, даже в условиях существовавших соотношений стоимости открытых и подземных разработок скальных пород.

В пятой главе дана оценка работоспособности плотины в строительно-эксплуатационный и эксплуатационный периоды, подтверждающая целесообразность применения разработанной технологии возведения в условиях северной климатической зоне с вечномерзлыми породами в основании.

Подробно анализируется и показывается преимущества применения "летнего" способа укладки грунтов ядра, обеспечившего по всем параметрам требования ТУ, отсутствие мерзлых зон, контролируемость трещинообразования, целостность гребня ядра в условиях сезонного промерзания и оттаивания. Указанное подтверждается обработкой данных массового контроля за качеством укладки суглинков, грунтов обратных фильтров, результатами натурных наблюдений за перемещениями, напряженным состоянием, за трещинообразованием на этапах возведения. В

частности отмечается, что осадки, смещения и деформации плотины, как следствие применения укладки суглинка по "летней" технологии, оказались близкими и даже меньшими, чем на других эксплуатируемых каменно-земляных плотинах, построенных на Севере, но с высотой в 1,5+2 раза меньший, чем у Колымской плотины.

Изучение материалов о трещинообразовании в ядре плотины позволило выделить две основные причины этого явления: неравномерность деформаций и высокая интенсивность оттайки мерзлого массива в верховой каменно-набросной призме в паводковые периоды подъема уровня воды в верхнем бьефе. Первая причина вызывала появление мелких кос отправленных трещин, вторая - продольных большой протяженности с глубиной до 4,0+5 м с устойчивым раскрытием до 5+20 см. Трещинообразование строителями ожидалось и несложными восстановительными работами, не вызывавших затруднений (бульдозерная срезка, омоноличивание), ликвидировалось. Прогнозом возможного трещинообразования служили предварительные расчеты ЛПИ, выполненные по разработанной ими методике, а также натурные наблюдения за временной плотиной. Небольшая глубина устойчивого раскрытия трещин объясняется высокой сопротивляемости грунтовой смеси с ограниченным (не более 45+55%) содержанием мелкозема, а также качеством укладки грунтов, достигаемой "летней" технологией. Сравнительный эффект трещинообразования оказался также в пользу Колымской плотины. Так, например, на Курейской плотине по высоте вдвое ниже Колымской, как следствие укладки большей части грунтов по "зимней" технологии, глубина трещин достигала 4+6 м.

Основной причиной явления трещинообразования на Колымской и других северных плотинах остается интенсивная оттайка мерзлого массива в верховой призме, которая сопровождается значительными осадками (до 2+3 м). Снизить эффект трещинообразования, по нашему мнению, может только за счет согласованных графиков отсыпки призмы и подъема уровня воды в верхнем бьефе, не допуская смерзания больших массивов, а также не допуская резких во времени подъемов уровней воды, что должно быть отражено в нормативных документах. Отмечается нормальное эксплуатационное состояние гребня ядра в условиях промерзания до 12 м и более, что объясняется удачным его конструкционным решением. В десятиметровую толщу, достигающую отметок уровня ФПУ, по ТУ была уложена наиболее трещиностойкая смесь со

средним содержанием мелкозема 44% при 90% обеспеченности с показателем пучения по мелкозему 0,01-г-0,015. Такая надежная конструкция гребня ядра может служить удачным аналогом.

"Летняя" технология укладки грунтов в ядро в сочетании с высокой сопротивляемостью трещинообразованию примененных смесей обеспечила нормальный фильтрационный режим всего тела ядра, что подтверждается многолетними натурными наблюдениями. Не было обнаружено явлений суффозий и повышения фильтрации на каких-либо локальных участках. Нормальнее напряжения по периметру с неровными жесткими поверхностями (потерна, строительная труба и пр.) оказались под выступами снижены, но оставались сжимающими, обеспечивая контактную фильтрационную прочность ядра.

Нежелательные процессы повышенной фильтрации возникали только в обход ядра в основании плотины - явления неизбежные при возведении плотины без предварительного его растепления и создания сплошной цемзавесы. Оттайка мерзлых пород основания вызывала его деформирование, нарушение сплошности в возведенной части цемзавесы, что приводило к повышенной обходной фильтрации, к обводнению низовой переходной зоны, замкнутой между водоупорным ядром и водонепроницаемой мерзлой низовой призмой. В работе приводятся рекомендации по учету в проектах возникновения напорного режима в низовой переходной зоне и разработанные автором конструкционные предложения, не допускающие обводнение.

Отмечается, что широкая низовая переходная зона - главное конструкционное решение, обеспечивающее долговременную надежную и безопасную работу всей плотины и ядра в частности: смягчает эффект взаимодействия между "пластичным" ядром и жесткой низовой мерзлой призмой, ускоряет процессы стабилизации термовлажностного режима в низовой каменно-набросной призме за счет удаления последней от влияния температурного режима водохранилища, является надежной защитой против суффозионных явлений в ядре, способна локализовать какое-либо местное нарушение сплошности без вывода сооружения из нормальной эксплуатации. Примером последнего является ситуация с временным выносом песчано-гравелистого материала вследствие раскрытия межсекционных швов галереи КИА, проложенной через деформируемый массив переходной зоны. Широкая переходная зона локализовала зону нарушений, обеспечила этим возможность выполнить восстановительные работы не прерывая нормальную эксплуатацию

30

плотины.

Изложенное еще раз подтверждает удачный выбор конструкционного решения плотины и технологической схеме ее возведения, что подтверждается ее многолетней эксплуатацией. Плотина надежно воспринимает расчетные напоры, обеспечивает работу агрегатов ГЭС, снабжая Магаданскую область на 98 % дешевой электроэнергией на основе гидроэнергетики.

Шестая глава посвящена технико-экономическому обоснованию использования водных ресурсов верхнего течения р.Колымы для экономического развития Магаданской области. Приводится краткая историческая справка о развитии энергосистемы области в период 1935-1966 г.г. Обсуждаются причины пересмотра первоначального решения о строительстве и перехода к повышению энергомощностей только на основе топливной энергетики. Показано, что была допущена стратегическая ошибка, исправленная в 1966 г. решением вновь перейти к освоению гидроресурсов р.Колымы строительством первого гидроузла каскада - Колымской ГЭС, с пуском агрегатов в 1981 году и с вводом на полном проектном напоре в 1988 г. В результате, идея использования дешевой гидравлической энергии для нужд народного хозяйства Магаданского региона, убедительно обоснованная инженерами "Дальстроя" в начале тридцатых годов, была воплощена в жизнь через 50 лет. Показано, что разработки в период 1965-70 г.г. "схем" энергоснабжения на период 1970-1990 г., выполненные Сибгидропроектом, Энергосетьпроектом, Ленгидропроектом, подтвердили высокую эффективность гидроэнергии. Постепенный рост потребления электроэнергии достиг максимума 3090 млн. кВт-ч в 1991 г., в покрытии которого до 63% приходилось на Колымскую ГЭС, а в 1997 г. - 90%. В условиях кризиса дешевая возобновляемая гидравлическая энергия Колымской ГЭС в настоящее время поддерживает экономику области от полного упадка и развала. При этом отмечается, что в мировой практике девяностопроцентное и выше потребление дешевой электроэнергии, получаемой на основе гидроэнергетики, является рекордным для "изолированного" географического района. Например, этот показатель составляет: в Исландии 95%, в Норвегии 91%, в Канаде 64%, в Швеции 51%. Отличие лишь в экономических обстановках, исключительно сложной для Российского региона - Магаданской области, как следствие произвола в отпускных ценах на электроэнергию посредника между производителем и потребителем, а, как следствие - резкое падение производства и снижение потребления электроэнергии до 2590 млн. кВт-ч

31

(1997 г.)- В период с 1991 по 1997 г.г. цены на электроэнергию возросли у производителя - Колымской ГЭС - в 685 раз, в Магаданэнерго - в 2400 раз. В результате - затраты на добычу золота превысили закупочную стоимость, причем в условиях самой дешевой в России электроэнергии, которую получает Магаданэнерго.

Намеченный специалистами-гидротехниками путь оздоровления и развития экономики Магаданской области предусматривает в перспективе строительство ГЭС в верховьях р.Колымы, таб. 5. Здесь требуется учет современной экономической обстановки области и учет в прогнозирующих исследованиях ближайшие меры но ее оздоровлению.

Для этой цели в настоящей работе предложены первоначальные меры по началу выхода экономики области из кризисного состояния путем повышения эффективности использования в летний период мощностей ГЭС на напоре ее высотной плотины за счет резкого снижения холостых сбросов, достигающих в настоящее время до 50-60% стока р.Колымы и увеличения потребления электроэнергии в летнем периоде года в коммунальном и в производственных секторах. Для повышения эффективности использования мощностей ГЭС летом предложены следующие меры:

- ввести летний льготный тариф на электроэнергию;

- летнее теплоснабжение всех потребителей осуществлять путем производства тепла на электробойлерных установках.

При этом, электроэнергия потребителю летом может поставляться за символическую цену, особенно золотодобывающим предприятиям, в себестоимости которых ее доля составляет 23%.

Как показали расчеты, реализация двух указанных предложений позволяет использовать электроэнергию для производства тепла в объеме до 443 млн. КВт-ч, что сэкономит 120 тыс. т угля, повысит годовую выработку ГЭС на напорах плотины до проектных значений - 3,3-^-3,4 млн. КВт-ч. Отмечается при этом важная роль электробойлерных установок для надежного обеспечения отопления населенных пунктов зимой. Их мощности могут быть использованы в качестве аварийного резерва при перерывах в отоплении, не допуская случаи эвакуации населения, которые уже имели место.

Для рассмотрения вопроса эффективности электроотопления предварительно приводится краткий критический анализ проектных проработок, выполненных ранее. Показано на их несостоятельность и доказано обратное, об безусловной эффективности электроотопления.

32

Таблица 5

Технические параметры каскада ГЭС в верховьях р. Колымы (проектные данные 1977 г.)

№ п/п Наименование ГЭС Расстояния от устья реки до створа, км Среднемного-летний расход, М3/с Напор, м Установленная мощность, МВт Средняя многолетняя выработка электроэнергии, Млрд.кВт-ч

Действующие

1. Колымская 1849 450 108 900 3,28

Строящаяся

2. Усть-Среднсканская 1666 732 47 440 2,01

Проектируемые:

3. Верхне-Колымская 2049 298 80 460 1,72

4. Могучегорская 1527 1080 26 380 1,81

5. Усть-Сугойская Ё350 1250 60 1380 5,41

6. Усть-Коркодонская 1245 1820 24 600ч800 2,25

ИТОГО: 16,48

В расчетах были учтены новые сложившиеся цены на электроэнергию и уголь, капитальные затраты по электрокотельным, их мощности, альтернативные источники тепла (угольные котельные), учтено строительства электроподстанций, реконструкция и расширение действующих подстанций и пр. Сравнение вариантов производилось при тарифе на электроэнергию Колымской ГЭС 8 х 1,4 = 12 коп/КВт-ч и среднем тарифе Магаданэнерго - 25 коп/КВт-ч. Учтены средняя стоимость тонны угля, его калорийность и расход на 1 Гкал.

Экономические расчеты эффективности выполнены по двум методикам: по применявшейся в условиях плановой экономики методике, где критерием эффективности является показатель минимума расчетных затрат;

по методическим рекомендациям, ориентированным на оценку эффективности инвестиционных проектов в условиях перехода к рыночной экономике.

Расчеты по первой методике показали, что при тарифе на электроэнергию 12-17 коп/КВт-час использование электроэнергии на отопление является эффективным при учете затрат на строительство новой угольной котельной. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений составит менее 4-х лет. При тарифе 25 коп/КВт-час дополнительные затраты по сравнению с угольной котельной не окупаются. При сравнении электрокотельных с существующей угольной котельной дополнительные капитальные вложения окупаются за 7,2 года.

Расчеты по второй методике с учетом дисконтирования затрат дали следующие результаты. Вариант строительства электрокотельной и новой угольной котельной эффективен при тарифе на электроэнергию 12 кон/КВт-час - чистый дисконтированный доход (ЧДД) положительный; при тарифе 25 коп/кВт-час - ЧДД отрицательный.

Обе методики расчетов дали практически одинаковые результаты. Однако, полученные результаты соответствуют условиям неизменных цен на электроэнергию в течение всего расчетного периода. При учете соотношения роста цен на топливо и электроэнергию 1,5:1,0, значение интегрального эффекта или ЧДД увеличивается. Тем самым повышается предельное значение тарифа на используемую в целях электроотопления электроэнергию. Например, при росте цен на топливо 20% в год, а на электроэнергию - 13% в год, использование электроэнергии становится эффективным и при исходной

стоимости - 25 коп/КВт-час, а сроки окупаемости капитальных вложений составят: при тарифе 12 коп/КВт-час - 5,5 лет, при тарифе 25 коп/КВт-час -более 12 лет.

Выполненные расчеты по установлению эффективности электроотопления для условий Магаданской области позволили сделать следующие выводы: при использовании дешевой электроэнергии ГЭС электроотопление более эффективно, чем отопление от угольных котельных; при сложившихся ценах на уголь и электроэнергию экономичность электроотопления очевидна; полученный расчетом экономический эффект применения электроотопления можно считать заниженным вследствие учета в расчетах только прямых затрат, что неправомерно, так как не учитываются косвенные затраты (снижение численности эксплуатационного персонала и, как следствие, численности населения, улучшения экологический обстановки в городах и поселках и пр.); положительным фактором применения электроотопления служит и тарифный эффект на электроэнергию, вырабатываемую ГЭС.

Переход на электропривод вместо двигателей внутреннего сгорания и введение льготного тарифа на основе снижения холостых сбросов Колымской ГЭС и повышения ее летней выработки - начальный путь в оздоровление экономики области. Главная задача настоящей работы направлена на решение экономического развития области в перспективе на 10-20 лет. Показано, что масштабы использования электропотребления на базе гидроэнергетики верховья р. Колымы могут быть реализованы путем как применением электроотопления, так последовательным ее ростом в горнодобывающем комплексе - в главном потребителе. Например, с пуском Усть-Среднеканской ГЭС энергетические показатели каскада (таблица 6) свидетельствуют о возможностях увеличения электропотребления в долевом соотношении до уровня 174-18%. В горнодобывающем комплексе в общих производственных затратах доля электроэнергии при добыче рассыпного золота составляет 20+24%, а при разработке рудных месторождений, что ожидается в связи с истощением первых - до 35+38%). Вывод один - рентабельность продукции в горнодобывающей промышленности возможна, если она получена только на основе дешевой электроэнергии каскада ГЭС (Колымской, Усть-Среднеканской и далее Верхне-Колымской) с постепенным вытеснением из производственных процессов топливной энергетики. Поэтому, главной стратегической задачей

остается строительство каскада ГЭС, а в ней - поиск наиболее экономичных решений путем совершенствования конструкций и особенно технологий возведений плотин из местных грунтовых материалов, используя опыт осуществленного строительства. В частности, в рассматриваемой главе приводится оценка технико-экономических решений, осуществленных при строительстве и эксплуатации Колымской ГЭС.

В годы кризиса Колымская ГЭС стала кредитором и донором экономики Магаданской области, обеспечивая в 1996 году на 84%, в 1998 году на 98% дешевой электроэнергией на основе гидроэнергетики, вытесняя постепенно всю дорогостоящую топливную. В итоге, можно заключить, что ввод Колымской ГЭС двумя очередями: - на промежуточном напоре, создаваемой временной плотиной, затем - на полном проектном напоре в 123 м основной высотной плотины - был правильным решением, оказал полезное влияние на экономику и резко улучшил социальные условия жизни Магаданской области.

Таблица 6

Энергетические показатели каскада до и после ввода Усть-Срсднеканской ГЭС

Показатели Ед. изм. Колымская ГЭС (многолетнее регулирование) После ввода Усть-Среднеканской ГЭС Увеличение, %

Колымская ГЭС (годичное регулиров.) Усть-Средне-канская ГЭС Каскад

Мощность установленная Мвт. 900 900 570 1470 63

Мощность гарантированная Мвт. 239 322 132 454 90

Выработка электроэнергии среднемного-летняя млн. КВТ. ч II 3317 3325 2555 5880 77

в т.ч. зимняя (1.10.-i-10.05.) 1375 1880 1054 2934 ИЗ

гарантированная годовая 2550 2380 I960 4340 70

в т.ч. зимняя (1.10.-Т-10.05.) II 1330 1792 735 2527 90

В седьмой главе приведены материалы для нормативных документов, которые являются результатом обобщения и анализа конструкционных и

36

технологических решений, широко обсуждавшихся и принятых к исполнению в процессе строительства плотины.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что наиболее целесообразный путь развития экономики и обеспечение нормальной жизнедеятельности на Крайнем Севере и Северо-Востоке страны может быть осуществлен на основе использования гидроэнергетических ресурсов северных рек, строительством ГЭС с плотинами из местных грунтовых материалов - сооружений наиболее материалоемких в составе основных сооружений гидроузлов, обычно возводимых в местах удаленных на большие расстояния от промышленных центров. Подтверждением изложенного является опыт строительства Колымской ГЭС с высотной каменно-земляной плотиной, возведение которой осуществлялось в исключительно суровых климатических условиях, не имеющих аналогов в мировой практике плотиностроения. Десятилетняя нормальная эксплуатация плотины подтверждает ее высокую надежность. Конструкция плотины и технология возведения может служить наиболее удачным аналогом при разработке проектов и строительстве гидроузлов, располагаемых в сложных природно-климатических условиях Крайнего Севера.

2. Показано, что решающим в вопросе обеспечения надежности и нормальной эксплуатации плотины являются разработка методологий получения из естественных месторождений грунтовых материалов высокого качества и использование этого фактора для разработки конструкции плотины и технологии ее возведения с учетом сезонных изменений температур наружного воздуха.

3. Установлено, что при разведке грунтовых материалов для противофильтрационного элемента плотины на месторождениях с наличием в основании вечной мерзлоты необходимо учитывать неоднородность распределения грунтов по площади, возникающую как следствие фильтрационно-суффозионных процессов в деятельном (полезном для разработки) слое в периоды ежегодного оттаивания. Учет этого явления позволяет путем обработки результатов разведки по специальной методике осуществить оконтуровку площади месторождения с выделением естественных смесей, складированием которых в валки и бурты хранения можно получить

кондиционные смеси, удовлетворяющие требованиям технических условий по мехсоставу и влажности. Использование эффекта от суффозионных процессов в деятельном слое, если он имеет место, позволяет исключить работы и затраты на обогащение, подсушивание или увлажнение грунтовых смесей.

4. При проведении разведывательных работ на месторождениях грунтовых материалов для плотины специальными опытно-полевыми исследованиями установлено, что предварительная срсзка почвенно-растительного покрова в региональных условиях строительства Колымской ГЭС дает положительный эффект: повышается среднегодовая температура грунтов в полезной толще, увеличивается глубина оттаивания, при периодическом ежегодном сезонном утеплении теплоизолирующим материалом повышается температура грунта, снижается глубина промерзания.

Результаты исследований позволили расширить сезон работ в карьере на 2-3 недели в весенний период и завершать их осенью на неделю позже установленных по начальным проектным проработкам сроков.

5. Показано, что в комплекс обязательных исследований, выполняемых для разработки конструкции плотины, особенно высокой, необходимо включить испытания грунтов противофильтрационного элемента на трещиностойкость с получением паспорта прочности в условиях нагружения растяжением-сжатием для оценки трещинообразования мероприятий по проведению восстановительных работ. Результаты таких исследований, проведенных с грунтами для ядра Колымской плотины, позволили установить и выбирать для укладки наиболее трещиностойкие смеси по фактору ограничения содержания мелкозема, одновременно удовлетворяющие фильтрационной прочности и требованиям ТУ по укатке.

6. Выполненный комплекс научных исследований по вопросам подготовки карьеров для разработки, включающий опытно-полевые и опытно-производственные работы, позволили осуществить заготовку кондиционных грунтовых материалов складированием в бурты зимнего и летнего хранения, используя только тепло солнечной радиации и окружающего воздуха.

7. Высокое качество грунтового материала для ядра плотины, достигнутое как результат опытно-полевых работ на месторождениях и опытно-производственных укаток, позволило принять конструкцию ядра обжатого профиля со средним градиентом напора 3,5 + 4 против 2 2,5 по первоначальному проекту. Сокращение объемов укладки грунтового материала в ядро в сочетании с высокой оценкой его фильтрационных свойств и

38

опротивляемости трещинообразованию дали возможность осуществить езонную укладку грунтов в ядро, в основном до 96% от общего объема по летней" схеме в период среднесуточных положительных температур воздуха, и ишь 4% от общего объема укладки - по упрощенной "зимней" схеме при емпературах выше -20°С. Осуществленная технология возведения ядра по летней" схеме обеспечила высокое качество начального состояния грунтов, озволила сохранить в талом состоянии ядро в процессе строительства и на есь период эксплуатации плотины. В результате были обеспечены условия для ротекания нормальных процессов консолидации и деформирования ядра, что объясняет высокую эксплуатационную надежность плотины, одтверждаемую ежегодными натурными наблюдениями в течение 10 лет ксплуатации.

8. Впервые показана расчетами и подтверждена натурными аблюдениями защитная роль уширенных переходных зон от промерзания ядра лотины. Обжатый профиль ядра, широкие переходные зоны, служащие адежным обратным фильтром в сочетании с упорными призмами из сыпучего [атериала (каменной массы), обеспечили интенсивное возведение плотины вне ависимости от сезонов года, используя широкий диапазон маневров парками троительных машин и автотранспорта - условия исключительно важные и еобходимые для северного плотиностроения.

9. Предложенные и реализованные строителями технологические ешения показали возможность в суровых климатических условиях применить [етоды скоростного строительства и обеспечить исключительно высокие емпы возведения грунтовой плотины без специального насыщения троительной техникой. Используя в технологии подготовительные работы, ключающие создание резервных буртов, локальные отсыпки, способ есперемычного возведения ядра и переходных зон на русловом участке без редварительного растепления основания была возведена временная плотина в дин межпаводковый период на высоту 62 м, причем - до высоты 45 м с темпом м/сутки, и поставлена на промежуточный напор для пуска агрегатов ГЭС 1-ой череди. Достигнутые темпы роста плотины не имеют аналогов в практике лотиностроения.

10. Временная плотина по своей конструкции и способу возведения была ринята и осуществлена как прототип основной. На ней проверялись и трабатывались все звенья технологии возведения основной плотины, включая зхнологию восстановительных работ при проявлении нарушения сплошности

в ядре или в переходных зонах. Результаты натурных наблюдений подтвердил надежную работу временной плотины и позволили прогнозировать надежност и безопасность основной.

11. Данные натурных наблюдений в период эксплуатации основно плотины показывают, что разработанные проектировщиком и исследователям совместно со строителями конструкционные и технологические решени обеспечили плотине надежность и долговечность. Высокая надежность работ) плотины и ее элементов подтверждается нормальным фильтрационньи режимом во внутренних областях ядра и по контакту с основаниел отсутствием в ядре мерзлых зон. Высокая надежность работы плотиш подтверждается и сравнительной оценкой по условиям деформирования плотинами, эксплуатируемыми в северной климатической зоне.

12. Отметим, что в условиях возведения плотины без предварительно: отгайки вечномерзлого основания на полную проектную глубину, широкух низовую переходную зону необходимо рассматривать как обязательны; конструкционный элемент, обеспечивающий надежную работу плотины пр) ожидании обходной фильтрации по основанию (явление, которое имеет мест до создания сплошной цемзавесы) и сокращающий время стабилизации термо влажностного режима в низовой каменно-набросной призмы за сче увеличения расстояния между последней и верхним бьефом. Надежност работы плотины еще более повышается, если в конструкционном решенш предусмотрена подземная потерна, позволяющая сравнительно с наземной уменьшить глубины бурения при возведении цемзавесы и обеспечит независимое развертывание подземных и открытых работ по возведении плотины.

13. Обоснованность принятых конструкционных решений, нова: технология возведения плотины Колымской ГЭС позволили применит: проверенные, эффективные решения при разработке проекта и строительств! Усть-Среднеканской ГЭС.

Действующая Колымская ГЭС является в настоящее время основнь» источником электроснабжения Магаданской области. В ближайшее перспективе развитие области возможно только на использованш гидроэнергетических ресурсов р. Колымы. Альтернативных источнико] энергии в области нет. Завершение строительства Усть-Среднеканской ГЭС, < последующим строительством третьего гидроузла каскада - Верхне Колымской ГЭС, используя при этом опыт строительства Колымской ГЭС

реализуя в максимальной возможности местные строительные материалы для возведения плотин - главная стратегическая задача, решающая энергетическую проблему Магаданской области, и, как следствие, ее экономическое развитие в перспективе.

14. В качестве первоочередной задачи необходимо в полной мере использовать гидроресурсы на створе высотной плотины Колымской ГЭС для резкого повышения выработки электроэнергии за счет снижения холостых сбросов воды, достигающих в настоящее время 5+6 млрд.м3 (50+60% годового стока), с одновременным повышением летнего потребления дешевой электроэнергии промышленностью и круглогодичного - для нужд коммунального сектора за счет перевода электроэнергии в тепловую для горячего водоснабжения и отопления.

В условиях ослабленной отечественной экономики переходного периода электроотопление может применяться с использованием только дешевой энергии. Выполненные расчеты подтверждают экономическую целесообразность и подчеркивают эффективность потребления электроэнергии для нужд отопления промышленных и жилых объектов Магаданской области как в летние так и в зимние периоды года.

15. Предлагаемый путь решения проблем экономического развития Магаданской области в настоящее время и в перспективе, основанный на изучении и использовании фактически материалов и опыта строительства Колымской ГЭС в исключительно суровых климатических условиях может служить наглядным примером решения задачи снабжения потребителей дешевой электроэнергией в районах Крайнего Севера и Северо-Востока страны на основе использования экологически чистой гидроэнергетики.

Публикации по теме диссертации

1. Колымская ГЭС. Опыт строительства и эксплуатации. Л.: Энергия, 1999, с.464 (в соавторстве).

2. Совершенствование конструкций и технологии строительства каменно-земляных плотин, возводимых в условиях Крайнего Севера. Гидротехническое строительство. 1999, № 2, с. 18-23 ( в соавторстве).

3. О конструкциях гребней каменно-земляных плотин в Северной строительно-климатической зоне. Гидротехническое строительство. 1998, № 3, с. 36 ( в соавторстве).

4. О проектах контрольно-измерительной аппаратуры в гидротехнических сооружениях. Гидротехническое строительство. 1997, № 2, с. 52.

41

5. Об устройстве обогреваемых дренажей в плотинах из местных материалов в Северной строительно-климатической зоне. Гидротехническое строительство, 1997, № 3, с. 43.

6. Об устройстве потерн в теле грунтовых плотин. Гидротехническое строительство, 1997, № 2, с. 36-39 (в соавторстве).

7. Предложения по проектированию и строительству Верхне-Колымского гидроузла - регулятора стока верхнего течения р. Колымы. Магадан: журнал "Колыма", 1999, №2, с.3-10.

8. Снижение затрат на энергоресурсы и повышение эффективности горнодобывающей промышленности. Магадан: журнал "Колыма", 1999, № 3, с.14-19.

9. О возможности и целесообразности электроотопления на Колыме. М.: Гидротехническое строительство, 1999, № 7, с.2-5.

10. Бестопливная энергетика Магаданской области - надежная основа развития региона. М.: Гидротехническое строительство, 1999, № 7, с.6-10 ( в соавторстве).

11. Размывы русла в нижнем бьефе Колымской ГЭС и их влияние на энергетические показатели электростанций. М.: Гидротехническое строительство, 1999, № 7, с. 11-13 (в соавторстве).

Предисловие.

Введение.

Глава 1. Гидроэнергетическое строительство на Крайнем Севере России и проблемы его развития.

1.1. Состояние и пути развития энергетики на Крайнем Северо-Востоке.

1.2. К вопросам энергоснабжения потребителей электроэнергией и пути развития экономики на Крайнем Севере.

1.3. К вопросу поиска рациональных конструкционных и технологических решений для строительства плотин

ГЭС на крайнем Севере.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Новые конструкционные и технологические решения для плотин в условиях Крайнего Севера.

2.1. Совершенствование конструкций и технологий каменно-земляных плотин, возводимых в условиях Крайнего Севера.

2.2. Конструкционные решения вариантов основной плотины и их анализ.

2.3. Временная плотина - сооружение для эксплуатации агрегатов первой очереди ГЭС и «модель» основной плотины.

2.3.1. Варианты конструкций плотины.

2.3.2. Конструкция осуществленного варианта временной плотины.

2.3.3. Обоснование надежности временной плотины.

2.4. Выбор и подготовка грунтовых материалов для возведения плотины.

2.4.1. Грунтовые материалы для ядра плотины.

2.4.2. Изыскания на месторождениях грунтов для ядра плотины.

2.4.3. Подготовка месторождений грунтов к разработке.

2.4.4. Технология заготовки и хранения грунтов ядра.

2.4.5. Производственная заготовка грунтов ядра.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Технология возведения временной плотины.

3.1. Подготовка основания плотины. Поиск и выбор решения.

3.2. Возведение временной плотины.

3.3. Работа плотины в период эксплуатации.

Освоение богатых природных ресурсов Крайнего Севера во второй половине XX века вызвало необходимость строительства в этих районах крупных гидроэлектростанций, использующих возобновляемую природой водную энергию северных рек.

В 1968-1990 г.г. были построены мощные гидроэлектростанции: Вилюйская 1-Й, Хантайская, Колымская и Курейская.

Строительство Колымской ГЭС, самой крупной из перечисленных объектов, осуществлялось в условиях сложной транспортной схемы завоза строительных материалов и оборудования, отсутствия местной промышленности строительных материалов и изделий, жилья, подъездных дорог, объектов электрообеспечения и связи.

Комплекс производственно-вспомогательных предприятий и жилые поселки для удовлетворения нужд стройки были созданы в потребных объемах в подготовительном периоде строительства.

Жесткий климат, особенности гидрологического режима реки Колымы, короткий летний сезон времени, вечномерзлое состояние грунтов оснований гидротехнических сооружений и месторождений строительных материалов потребовали разработки новых и уточнения существующих технологий производства строительных работ: земельно-скальных, подземных, бетонных, устройства противофильтрационных элементов плотин и цементационных швее.

Строительство Колымской ГЭС велось в течение длительного времени более 20 лет), что было вызвано недостаточными объемами финансирования и датериально-технического обеспечения. Однако, и в этих условиях на ряде объектов были достигнуты высокие :емпы скоростного строительства, не уступающие, а иногда и превышающие лучшие показатели гидротехнических объектов, строившихся в более благоприятных условиях.

Временная каменно-земляная плотина первой очереди ГЭС высотой 62 м, объемом тела 2 млн.м3 была возведена за 15 месяцев с максимальным темпом роста в высоту 26 м в месяц. Строительные, монтажные и пусконаладочные работы по агрегату № 1 в подземном масштабе ГЭС были выполнены за 4,5 месяца, благодаря разработке и внедрению индустриальных строительных конструкций и оригинальной технологии монтажных работ.

Сложный в конструктивном отношении железобетонный оголовок башенного типа временного водосбросного сооружения возводился со средней интенсивностью роста 3,5 м в месяц.

Большой научно-практичекий интерес представляет схема строительства и ввода мощностей Колымской ГЭС в две очереди, а также принятая схема пропуска строительных расходов.

Автор диссертации, принимая непосредственное участие в строительстве и эксплуатации гидроузла, используя свой производственный опыт, сделал юпытку научно обосновать и оценить выполненные в натуре конструкции гидротехнических сооружений, их компоновку и способы организации и фоизводства работ.

Опыт строительства и эксплуатации сооружений первой очереди Солымской ГЭС на промежуточном напоре и начальный (10-летний) период эксплуатации сооружений второй очереди на полном напоре дал много [олезной информации, которую автор систематизировал и обобщил для [роектирования и строительства подобных сооружений на Крайнем Севере.

На основании системного анализа и практического опыта выявилась еобходимость внести изменения в действующие СНиПы и нормативные окументы в части проектирования элементов каменно-земляных плотин в гверной строительно-климатической зоне, проектирования и строительства крупных подземных камерных выработок, а также учета деформаций русла при определении энерго-экономических показателей ГЭС при сопряжении бьефов способом отброса потока воды трамплином в русло реки.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. Васильеву И.М., инженеру Серову A.A. за полезные замечания, высказанные в процессе работы над диссертацией, а также всем сотрудникам АО "Колымаэнерго", АО "Ленгидропроект" и Санкт-Петербургского государственного технического университета, оказавшим помощь в подготовке данной работы.

Введение

В последние десятилетия в строительной науке и практике развивается новое направление - северная гидротехника. Вне зависимости от экономического кризиса, который переживает в настоящее время страна, наука и инженерная практика продолжает интенсивную работу по освоению и использованию природных ресурсов Крайнего Севера, Сибири и Северо-Востока - основы экономического могущества Российского государства. Освоение указанных районов шло по линии создания энергопромышленных комплексов при опережающем развитии электроэнергетики на базе преимущественного использования твердого и жидкого топлива. С середины шестидесятых годов развитие электроэнергетики было направлено на использование ее главного - водного - потенциала - возобновляемых природой водных ресурсов северных рек. Подтверждением этому является постоянный рост доли потребления электрической энергии от гидроэлектростанций как следствие строительства и ввода их в эксплуатацию на реках Вилюе, Мамакан, Хантайке, Курейке, Колыме. В настоящее время строится Бурейская ГЭС и Вилюйская ГЭС-3, Усть-Среднеканская ГЭС. Тенденция опережающего развития гидроэнергетики над топливной с вытеснением последней в районах страны сохраняется. ^

Россия стала одной из семи стран, развивающая северное гидроэнергетическое строительство и создала еще три изолированные энергосистемы в отдаленных от промышленных центров географических районов: Норильскую, Якутскую, Магаданскую. При этом установленные мощности ГЭС уже в первой половине девяностых годов в общем балансе каждой энергосистемы достигали пятидесяти и более процентов. К настоящему времени эти показатели выросли и продолжают повышаться.

Главной стратегической задачей в развитии энергетики Крайнего Севера остается доставка дешевой экологически чистой электроэнергии, получаемой на основе возобновляемых водных ресурсов северных рек. При этом одним из важнейших вопросов является учет региональных условий и специфики разобщенных на территории свыше 1200 тыс.км3 энергосистем и энергоузлов. В особо сложной экономической обстановке находится Чукотка, проблема снабжения электроэнергией которой может быть решена в комплексе с решением развития энерговооруженности Магаданской области возведением каскада ГЭС в верховьях р.Колымы. В частности, в Магаданской области первый этап проблемы пройден, построена и эксплуатируется Колымская ГЭС мощностью 900 тыс. квт, основной потребитель которой является горнодобывающая (золотодобывающая) промышленность. С вводом в эксплуатацию первой очереди ГЭС в 1981 году был полностью ликвидирован дефицит в электроснабжении области. Дальнейшая эксплуатация ГЭС сопровождалась структурными изменениями в потреблении электроэнергии Магаданской области, учет которой должен быть обязателен для определения дальнейшего рационального повышения уровня энерговооружения на базе гидроэнергетики. Отметим, что в период 1991-1996 годов доля промышленного потребления электроэнергии резко снизились при одновременной росте потребления коммунально-бытовым сектором с превышением зимнего потребления над летним. Указанные структурные преобразования привели к тому, что от всей электроэнергии, производимой для ОЦЭУ "Магаданэнерго", потребитель получил от гидроэнергетиков (от Колымской ГЭС) 84%. Положительный эффект выразился в ежегодной экономии значительных с объемом натурального топлива. В результате "Магаданэнерго" в настоящее время стал располагать высокоэффективным источником, способным в минуты времени принять нагрузку аварийного резерва. Созданы условия для вывода в резерв и на плановый ремонт агрегатов тепловых электростанций и пр.

Завершая обсуждение об актуальности проблемы развития гидроэнергетики на Крайнем Севере, приходим к выводу, что ее базой в перспективе может быть строительство каскада ГЭС на р. Колыме с

- /Опоследовательным вводом в эксплуатацию Усть-Среднеканской и затем Верхне-Колымской ГЭС, с поиском решения увеличения выработки электроэнергии Колымской ГЭС, использование потенциала рек Чукотки Омолон, Анадырь, Тавловка, Белая и других на Крайнем Севере, т.е. только на использовании гидроэнергетических ресурсов. Других, альтернативных, источников нет. Поэтому, одной из задач настоящей работы являлось - дать научное обоснование указанной проблемы, решаемой на примере Магаданской области путем разработки технико-экономического обоснования, включающего: вопросы перевода на электроснабжение городов и поселков, их теплоснабжение - на автоматизированное электронное управление; вопросы контроля за пиковым и провальными участками в графиках нагрузок и пр. При этом, решение изложенной выше проблемы путем строительства каскада ГЭС в суровых условиях Крайнего Севера тесно связана, в первую очередь, с поиском оптимальных конструкционных и технологических решений для основных сооружений гидроузлов. Рамки настоящей работы ограничены в этом вопросе с научным обоснованием выбора конструкции и технологии возведения грунтовой плотины - сооружения в основном определяющим компоновочное решение гидроузла и являющимся наиболее материалоемким по объему в комплексе основных сооружений гидроузла. Конкретность выбора типа плотины объясняется, реальностью общей обстановки. Отдаленность места строительства от основных промышленных районов страны выдвигает на одно из первых мест проблему доставки конструкционных материалов (цемента, металла, дерево и пр.), особенно в условиях жесткого экономического кризиса. £ этой позиции выбор решения может быть однозначным - наиболее делесообразным является вариант с конструкцией из местных (грунтовых) материалов.

Выбор указанного вида плотины оставляет сложную проблему - поиск эешения и его научное обоснование конструкции и технологии возведения на зечно-мерзлом основании. Сложность проблемы состоит в том, что в указанном решении тесно взаимосвязываются вопросы обеспечения надежности сооружения, технологичности возведения с исследованием возможности использовать в широких пределах маневров в различные сезоны года строительной техникой и автотранспортом, с вопросом энергообеспеченности стройки и основных потребителей в кратчайшие возможные сроки на базе гидроэнергетики. В свою очередь, например, надежность плотины зависит от принятых конструкционных решений ее элементов (упорных призм, переходных зон, ядра или экрана), от выбора материалов для их возведения. Эти вопросы взаимосвязаны с технологией укладки грунтовых материалов с выполнением требований технических условий к их начальному состоянию в условиях возведения в теплые и холодные (до -40°С) сезона года. Изложенные конструкционные технологические решения в свою очередь тесно связаны с вопросом обеспечения высоких темпов возведения на базе индустриальных методов строительства с полным исключением или с крайне ограниченным применением полумеханизированного и ручного труда.

Решение этих вопросов посвящена настоящая научная работа, выполненная на использовании результатов осуществленного строительства и лх анализа.

В итоге, в основном* представленная работа была целенаправлена нами на научное обоснование поиска и осуществление экономического развития отдельного северного района страны на базе использования гидроэнергетических ресурсов с разработкой рекомендаций по совершенствованию конструкций и технологии строительства важнейшего сооружения в комплексе гидроузла - плотины их местных материалов. Возводимых в суровых климатических условиях Крайнего Севера.

В результате получены новые научные материалы по следующим юпросам.

Выполнены анализ и обобщение данных энергетики и гидроэнергетического строительства Крайнего Севера.

На основе анализа опыта строительства плотины в условиях Крайнего Севера предложено наиболее целесообразное конструкционное ее решение из местных (грунтовых) материалов, обеспечивающего полную механизацию строительных работ и темпы возведения вне зависимости от сезонов года.

Доказано преимущество строительства плотины по двухэтапной схеме, с возведения на первом этапе временной плотины, вмещенной в профиль основной. Строительство по предлагаемой схеме позволяет в предельно сжатые сроки обеспечить стройку и потребителей электроэнергией на базе гидроэнергетики.

Предложено конструкционное решение временной плотины как прототип ("модель") основной. Конструкция такой временной плотины позволяет: использовать результаты наблюдений за ее поведением в процессе возведения и эксплуатации для прогноза работы основной плотины; оценить надежность последней, проверить достоверность результатов расчетов и применимость использованных расчетных методов, проверить технологию /кладки грунтовых материалов в элементы плотины в реальных 1роизводственных условиях, отработать методы восстановительных работ, ;сли они потребуются.

Разработана и осуществлена на конкретном объекте строительства технология возведения временной плотины для предварительного растепления юнования, позволяющая в один межпаводковый период поставить ее под засчетный напор для пуска агрегатов первой очереди. Доказана технологическая возможность в сложных климатических условиях Севера 1рименить скоростное строительство плотины из грунтовых материалов с темпом возведения до одного метра в сутки - пример не имеющий аналогов в фактике плотиностроения. у *

Показана целесообразность возведения каменно-земляных и грунтовых плотин с призмами из крупнозернистого материала при строительстве гидроузлов в суровых климатических условиях Крайнего Севера. В сочетании с технологией укладки грунтовых материалов (ядра, переходных зон) строго в теплый сезон года и с укладкой камня в периоды температур воздуха не ниже -40°С, создаются условия для широкого маневра строительной техникой и автотранспортом, обеспечивающего высокие темпы возведения плотины и высокое качество укладки материалов вне зависимости от сезонов года.

Разработаны и реализованы с показом на конкретном примере методы скоростного строительства элементов плотины в зоне сопряжения с основанием, оказывающее существенное влияние на технологию и сроки возведения основного сооружения. Предложены конструкции, обеспечивающие безопасную работу плотины в условиях ожидаемого обводнения низовой переходной зоны плотины вследствие обходной фильтрации в основании.

Разработаны предложенная по решению проблемы развития электроэнергетики Магаданской области на основе использования гидроресурсов р. Колымы. Приводится обоснование перевода существующих энергомощностей для производства тепловой энергии.

Результаты цредстадленной работы изложены в 7 главах. При ее зыполнении рамки вопросов о конструкционных и технологических решений 5ыли расширены подробным анализом комплекса исследований, выполненных ЗНИИГом, его сибирским отделением, институтами ЛПИ, МИСИ, ВОДГЕО щя цели обоснования проекта Колымской ГЭС в соответствии с государственной программой по теме 04.02.Н2 проблемы 0.55.08 "Разработать 1 внедрить новые технологические решения и технологию строительства гидроэлектростанций в сложных природноклиматических условиях постановление Госплана СССР, Госкомитета по науке и технике при СМ ХСР и Президиума АНСССР №110/190/50 от 20.05.1980 г.) и представленных

- /Ь в отчетах, зарегистрированных в научно-техническом центре страны, а также статьями, книгами инженеров и ученых, внесших большой вклад в область гидроэнергетического строительства, таких как В.А.Авдеев, Г.Ф.Биянов, Е.Н.Батенчук, А.К.Бугров, А.Ф.Васильев, И.М.Васильев, А.П.Войнович, В.И.Вуцель, С.С.Вялов, Я.Э.Глускин, А.Л.Гольдин, Б.Н.Далматов, В.Н!Жиленков, Ю.К.Зарецкий, П.Л.Иванов, О.А.Когодовский, В.В.Колеганов, И.В.Кривоногова, Я.А.Кроник, Л.И.Кудояров, С.А.Кузьмина, В.С.Кузнецов, В.Л.Куперман, Е.Д.Лосев, Т.В.Матрошилина, Б.А.Медведев, В.Г.Мельник,

B.А.Мельников, И.С.Моисеев, Н.А.Мухетдинов, Ю.Н.Мызников, Р.М.Нарбут, М.П.Павчич, В.Г.Петров, В.Г.Порхаев, Ю.П.Правдивец, В.Г.Радченко, Н.Н.Розанов, Л.Н.Рассказов, В.А.Савина, Ю.К.Севенард, Д.Д.Сапегин, АЛ.Серов, Н.А.Тен, В.И.Телешев, Л.А.Торопов, Г.Т.Трунков, В.А.Турчина,

C.Б.Ухов, В.А.Флорин, Ю.И.Фриштер, В.Н.Фрумкин, Г.С.Шадрин, К.Г.Юшкова и других специалистов, внесших большой вклад в отечественное гидротехническое строительство.

В первой главе обсуждаются и анализируются данные о гидроэнергетическом строительстве на Крайнем Севере России, рассматриваются пути развития гидроэнергетики на Крайнем Севере и на Крайнем Северо-Востоке страны. На основе сопоставительного анализа выделены энергосистемы,, находящиеся в крайне противоположных условиях: Чукотская автономная и Магаданская области. Показано, что дальнейшее экономическое развитие области возможно только с увеличением энерговооруженности, объединением энергосистем, строительством ГЭС на неверных реках в основном с плотинами из местных строительных материалов, : последовательном вытеснением топливной энергетики. Рассмотрены вопросы пюиска потребителей и тарифные проблемы на электроэнергию.

Во второй главе «Плотина Колымской ГЭС - пример новых конструкционных и технологических решений» приведен обзор современного состояния плотиностроения из грунтовых материалов; рассмотрены вопросы

- /ксовершенствования конструкций плотин, возводимых в суровых климатических условиях Севера. Дан подробный анализ этапов конструирования плотины Колымской ГЭС. Рассмотрен вопрос конструирования временной плотины с позиций ее использования для пуска агрегатов первой очереди в предельно сжатые сроки строительства, а также с целенаправленностью рассматривать ее как прототип основной плотины. Подробно анализируется примененная методология поиска грунтовых материалов на месторождениях, их выбора для получения кондиционных смесей, удовлетворяющим требованиям ТУ по возведению плотины. Представлены материалы по использованию опыта подготовки грунтов и укладки в тело плотины с рекомендациями к их использованию в нормативной литературе при проектировании гидроузлов в климатической зоне Крайнего Севера.

Третья глава посвящена оценке примененной технологии возведения временной плотины с примером скоростного строительства. Показана возможность для цели снабжения электроэнергией потребителей в предельно сжатые сроки в суровых климатических условиях Севера возвести каменно-земляную плотину до высоты 62 м в один межпаводковый период с применением скоростного строительства до высоты 45 м с темпом 1 м в сутки -примеры не имеющие аналогов в практике плотиностроения из местных грунтовых материалов. Показаны, преимущества конструкции временной плотины, выполненной как прототип основной плотины, позволяющие проверить и окончательно отработать технологию возведения основной плотины, прогнозировать работу ее элементов, проверить применимость расчетных методов и достоверность результатов расчетов, используя временную плотину как «модель» основной.

В четвертой главе подробно анализируются результаты научно-■юследовательской работы, выполненной для разработки технологии юзведения элементов основной плотины. Подробно рассмотрены результаты опытных и опытно-производственных укаток с оценкой особенностей исследований, выполняемых в суровых климатических условиях Северо-Востока. Дан четкий акцент о преимуществе укладки грунтов в ядро и переходные зоны плотины в теплые периоды года с сохранением интенсивностей возведения во всех сезонах года. Показана технологическое преимущество конструкции плотины с упорными призмами их материалов, позволяющих осуществлять их отсыпку во всех сезонах.

Пятая глава посвящена оценке состояния плотины в период ее строительства и эксплуатации после возведения на полную высоту. Рассматривается и анализируется поведение плотины и ее элементов в условиях их возведения на вечномерзлом основании. Показана причина и оценена степень опасности нарушения сплошности ядра в процессе деформирования плотины под воздействием интенсивной оттайки верховой упорной призмы при наполнении водохранилища с описанием методологии зосстановительных работ. Дана оценка конструкции оголовка плотины и описание методики контроля качества уложенных грунтов в пригребневую *асть ядра. Подробно поясняются причины обводнения низовой переходной юны, меры по обеспечению надежности плотины.

Шестая глава посвящена технико-экономическому обоснованию о 1еобходимости преимущественного использования водных ресурсов р. <олымы для экономического развития области и оценке решений, )существленных при строительстве временной и постоянной плотин, приводится историческая справка о развитии энергосистемы области, анализ ювременного состояния энергоснабжения с учетом структурных изменений в ютребляемой электроэнергии. Дано решение проблемы экономически *елесообразного использования существующих энергомощностей на основе юревода ее для производства тепловой энергии. Показана возможность путем юлее полного использования водных ресурсов на створе Колымской плотины начительно повысить выработку электроэнергии ГЭС для решения проблем теплоснабжения области. Обсуждаются и приводятся предложения по тарифам на электроэнергию.

Дано научное обоснование о необходимости дальнейшего строительства каскада ГЭС на р. Колыме с первоочередным вводом в эксплуатацию Усть-Среднеканской ГЭС, с использованием опыта строительства плотины Колымской ГЭС.

В главе седьмой приведены материалы рекомендуемые для использования в нормативных документах и для технической литературы.

Завершается представленная работа общими выводами.

На защиту вынесены следующие материалы:

- технология и организация строительства временной плотины из местных материалов с применением скоростного метода возведения, осуществленных в суровых климатических условиях Крайнего Северо-Востока в срок одного межпаводкового периода;

- создание высотной плотины из местных материалов в климатической зоне по суровости не имеющей аналогов в мировой практике плотиностроения с укладкой грунтов ядра и переходных зон в периоды среднесуточных положительных температур воздуха - основного прототипа для строительства на Крайнем Севере;

- комплекс конструкционных технологических решений в сопряжении плотины с основанием, обеспечивающих в один межпаводковый период открытия широкого фронта строительных работ по возведению основных сооружений гидроузла;

- технико-экономическое обоснование развития Магаданской области на базе гидроэнергетики с использованием на первом этапе гидроресурсов стока р. Колымы на створе Колымской плотины с целью повышения годовой выработки электроэнергии гидроэлектростанции.

• •>

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что наиболее целесообразный путь развития экономики и спечение нормальной жизнедеятельности на Крайнем Севере и Северо-токе страны может быть осуществлен на основе использования роэнергетических ресурсов северных рек, строительством ГЭС с плотинами лестных грунтовых материалов - сооружений наиболее материалоемких в гаве основных сооружений гидроузлов, обычно возводимых в местах генных на большие расстояния от промышленных центров. ;тверждением изложенного является опыт строительства Колымской ГЭС с отной каменно-земляной плотиной, возведение которой осуществлялось в ночительно суровых климатических условиях, не имеющих аналогов в овой практике плотиностроения. Десятилетняя нормальная эксплуатация гины подтверждает ее высокую надежность. Конструкция плотины и юлогия возведения может служить наиболее удачным аналогом при >аботке проектов и строительстве гидроузлов, располагаемых в сложных эодно-климатических условиях Крайнего Севера.

2. Показано, что решающим в вопросе обеспечения надежности и лальной эксплуатации плотины являются разработка методологий учения из естественных месторождений грунтовых материалов высокого ства и использование этого фактора для разработки конструкции плотины ехнологии ее возведения с учетом сезонных изменений температур окного воздуха.

3. Установлено, что при разведке грунтовых материалов для ивофильтрационного элемента плотины на месторождениях с наличием в •вании вечной мерзлоты необходимо учитывать неоднородность ределения грунтов по площади, возникающую как следствие эТрационно-суффозионных процессов в деятельном (полезном для аботки) слое в периоды ежегодного оттаивания. Учет этого явления оляет путем обработки результатов разведки по специальной методике дествить оконтуровку площади месторождения с выделением естественных ей, складированием которых в валки и бурты хранения можно получить [иционные смеси, удовлетворяющие требованиям технических условий по оставу и влажности. Использование эффекта от суффозионных процессов ггельном слое, если он имеет место, позволяет исключить работы и затраты 5огащение, подсушивание или увлажнение грунтовых смесей.

4. При проведении разведывательных работ на месторождениях штовых материалов для плотины специальными опытно-полевыми шедованиями установлено, что предварительная срезка почвенно-¡тительного покрова в региональных условиях строительства Колымской С дает положительный эффект: повышается среднегодовая температура нтов в полезной толще, увеличивается глубина оттаивания, при иодическом ежегодном сезонном утеплении теплоизолирующим ериалом повышается температура грунта, снижается глубина промерзания.

Результаты исследований позволили расширить сезон работ в карьере на недели в весенний период и завершать их осенью на неделю позже шовленных по начальным проектным проработкам сроков.

5. Показано, что в комплекс обязательных исследований, выполняемых разработки конструкций плотины, особенно высокой, необходимо очить испытания грунтов противофильтрационного элемента на циностойкость с получением паспорта прочности в условиях нагружения яжением-сжатием для оценки трещинообразования мероприятий по аедению восстановительных работ. Результаты таких исследований, еденных с грунтами для ядра Колымской плотины, позволили установить и ярать для укладки наиболее трещиностойкие смеси по фактору ограничения ржания мелкозема, одновременно удовлетворяющие фильтрационной [ности и требованиям ТУ по укатке.

6. Выполненный комплекс научных исследований по вопросам отовки карьеров для разработки, включающий опытно-полевые и опытно-[зводственные работы, позволили осуществить заготовку кондиционных товых материалов складированием в бурты зимнего и летнего хранения, льзуя только тепло солнечной радиации и окружающего воздуха.

7. Высокое качество грунтового материала для ядра плотины, ягнутое как результат опытно-полевых работ на месторождениях и но-производственных укаток, позволило принять конструкцию ядра того профиля со средним градиентом напора 3,5 +' 4 против 2 * 2,5 по ^начальному проекту. Сокращение объемов укладки грунтового материала ро в сочетании с высокой оценкой его фильтрационных свойств и этивляемости трещинообразованию дали возможность осуществить [ную укладку грунтов в ядро, в основном до 96% от общего объема по [ей" схеме в период среднесуточных положительных температур воздуха, и

4% от общего объема укладки - по упрощенной "зимней" схеме при пературах выше -20°С. Осуществленная технология возведения ядра по гней" схеме обеспечила высокое качество начального состояния грунтов, волила сохранить в талом состоянии ядро в процессе строительства и на > период эксплуатации плотины. В результате были обеспечены условия для текания нормальных процессов консолидации и деформирования ядра, что объясняет высокую эксплуатационную надежность плотины, гверждаемую ежегодными натурными наблюдениями в течение 10 лет шуатации.

8. Впервые показана расчетами и подтверждена натурными иодениями защитная роль уширенных переходных зон от промерзания ядра гины. Обжатый профиль ядра, широкие переходные зоны, служащие :жным обратным фильтром в сочетании с упорными призмами из сыпучего :риала (каменной массы), обеспечили интенсивное возведение плотины вне симости от сезонов года, используя широкий диапазон маневров парками ительных машин и автотранспорта - условия исключительно важные и »ходимые для северного плотиностроения.

9. Предложенные и реализованные строителями технологические гния показали возможность в суровых климатических условиях применить >ды скоростного строительства и обеспечить исключительно высокие [ы возведения грунтовой плотины без специального насыщения ительной техникой. Используя в технологии подготовительные работы, >чающие создание резервных буртов, локальные отсыпки, способ еремычного возведения ядра и переходных зон на русловом участке без варительного растепления основания была возведена временная плотина в [ межпаводковый период на высоту 62 м, причем - до высоты 45 м с темпом утки, и поставлена на промежуточный напор для пуска агрегатов ГЭС 1-ой еди. Достигнутые темпы роста плотины не имеют аналогов в практике иностроения.

10. Временная плотина по своей конструкции и способу возведения была ята и осуществлена как прототип основной. На ней проверялись и эатывались все звенья технологии возведения основной плотины, включая элогию восстановительных работ при проявлении нарушения сплошности >е или в переходных зонах. Результаты натурных наблюдений подтвердили жную работу временной плотины и позволили прогнозировать надежность опасность основной.

11. Данные натурных наблюдений в период эксплуатации основной тины показывают, что разработанные проектировщиком и исследователями местно со строителями конструкционные и технологические решения спечили плотине надежность и долговечность. Высокая надежность работы тины и ее элементов подтверждается нормальным фильтрационным имом во внутренних областях ядра и по контакту с основанием, /тствием в ядре мерзлых зон. Высокая надежность работы плотины тверждается и сравнительной оценкой по условиям деформирования с тинами, эксплуатируемыми в северной климатической зоне.

12. Отметим, что в условиях возведения плотины без предварительной 1Йки вечномерзлого основания на полную проектную глубину, широкую эвую переходную зону необходимо рассматривать как обязательный ;трукционный элемент, обеспечивающий надежную работу плотины при дании обходной фильтраций по основанию (явление, которое имеет место оздания сплошной цемзавесы) и сокращающий время стабилизации термо-кностного режима в низовой каменно-набросной призмы за счет шчения расстояния между последней и верхним бьефом. Надежность >ты плотины еще более повышается, если в конструкционном решении ^усмотрена подземная потерна, позволяющая сравнительно с наземной, яьшить глубины бурения при возведении цемзавесы и обеспечить 1Висимое развертывание подземных и открытых работ по возведению гины.

13. Обоснованность принятых конструкционных решений, новая юлогия возведения плотины Колымской ГЭС позволили применить зеренные, эффективные решения при разработке проекта и строительстве ь-Среднеканской ГЭС.

Действующая Колымская ГЭС является в настоящее время основным >чником электроснабжения Магаданской области. В ближайшей шективе развитие области возможно только на использовании юэнергетических ресурсов р. Колымы. Альтернативных источников >гии в области нет. Завершение строительства Усть-Среднеканской ГЭС, с юдующим строительством третьего гидроузла каскада - Верхне-ымской ГЭС, используя при этом опыт строительства Колымской ГЭС, [изуя в максимальной возможности местные строительные материалы для ¡едения плотин - главная стратегическая задача, решающая энергетическую 5лему Магаданской области, и, как следствие, ее экономическое развитие в шективе.

14. В качестве первоочередной задачи необходимо в полной мере юльзовать гидроресурсы на створе высотной плотины Колымской ГЭС для кого повышения выработки электроэнергии за счет снижения холостых осов воды, достигающих в настоящее время 5+6 млрд.м3 (50+60% годового ка), с одновременным повышением летнего потребления дешевой ктроэнергии промышленностью и круглогодичного - для нужд ;мунального сектора за счет перевода электроэнергии в тепловую для ачего водоснабжения и отопления.

В условиях ослабленной отечественной экономики переходного периода строотопление может применяться с использованием только дешевой эгии. Выполненные расчеты подтверждают экономическую сообразность и подчеркивают эффективность потребления электроэнергии нужд отопления промышленных и жилых объектов Магаданской области в летние так и в зимние периоды года.

15. Предлагаемый путь решения проблем экономического развития аданской области в настоящее время и в перспективе, основанный на [ении и использовании фактически материалов и опыта строительства ымской ГЭС в исключительно суровых климатических условиях может кить наглядным примером решения задачи снабжения потребителей евой электроэнергией в районах Крайнего Севера и Северо-Востока страны основе использования экологически чистой гидроэнергетики.

1. Авдеев В А., Когодовский ОА., Колеганов В.В., Фрумкин В.Н. Натурные наблюдения за плотиной Колымской ГЭС. М.: Энергетическое строительство. 1986. № 5, с. 39-43.

2. Бабурин Б.Л., Файн И.И. Экономическое обоснование гидроэнергостроительства. М.: Энергия, 1975.

3. Батенчук E.H., Биянов Г.Ф., Мызников Ю.Н., Торопов Л.Н. Зимняя укладка связных грунтов на Крайнем Севере. Энергетика, 1968. 6,11 п.л.

4. Биянов Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте. М., Энергия, 1975.

5. Биянов Г.Ф., Борткевич C.B., Вуцель В.И., Мельник В.Г., Мызников Ю.Н., Розинвер С.Г., Урунич В.М., Чернилов Л.Г. Пособие по технологии возведения плотин из грунтовых материалов к СНиП 2.06.05-84 и СНиП 3-07-01-86. Гидропроект. М., 1991, 0,5 п.л.

6. Биянов Г.Ф., Когодовский O.A., Макаров В.И. Грунтовые плотины на вечной мерзлоте. Сибирское отделение АН СССР. Якутск, 1989, 152 с.

7. Богословский П.А., Ерахтин Е.М., Когодовский O.A., Фриштер Ю.И. К выбору оптимальных конструкций сооружений и компоновок ГЭС на Крайнем Севере. М.: Энергетическое строительство. 1986, №5, с. 34-37.

8. Богословский П.А. О строительстве земляных плотин в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Труды ГИСИ, 1958, вып. 29.

9. Боровой A.A., Михайлов Л.П., Моисеев И.С., Радченко В.Г. Современные тенденции в строительстве высоких плотин. Энергетика и электрификация. Выпуск 2. М.: Информэнергия, 1982.

10. Бугров А.К., Васильев И.М., Голубев А.И. Влияние выступов скального основания на напряженное состояние грунтовой плотины. Известие ВНИИГ. Л.: Энергия, 1979, т. 135, с. 48-51.1. J? 90

11. Бугров А.К., Гребнев K.K. Расчет деформаций напряжений в плотинах из местных материалов и их оснований. Гидротехническое строительство. 1976. №6, с. 19-23.

12. Васильев И.М. Прочность и устойчивость подпорных грунтовых гидротехнических сооружений. М. Энергоатомиздат. 1988. 112 с.

13. Васильев И.М. Расчет пространственной устойчивости деформационно-неоднородных грунтовых плотин. Гидротехническое строительство, 1983, № 11, с. 19-22.

14. Васильев И.М., Синяков JI.H. Выбор естественных суглинисто-щебенистых грунтов для возведения ядра плотины. Прочность и устойчивость сооружений и их оснований. Труды ЛПИ, № 354, с. 31-33.

15. Васильев И.М., Синяков JI.H., Мельников В.А. Прочность талых и мерзлых грунтов ядер плотин в условиях трехосного независимого нагружения растяжением-сжатием//Гидротехническое строительство. 1988, № 1, с. 25-29.

16. Васильев И.М., Уличкин Г.М. Исследования фильтрационной прочности ядра в области примыкания неровным жестким основаниям. Научные исследования по гидротехнике. ВНИИГ. 1971, с. 477-479.

17. П.Васильев И.М., Мельников В.А., Синяков JI.H. Влияние снятия почвенно-растительного покрова т периодического утепления карьера на температурный режим грунтов карьера. Известия ВНИИГ. Л.: Энергия, 1980, с. 19-24.

18. Васильев И.М., Синяков JI.H. Конструкционные и технологические □работки для строительства каменно-земляной плотины в суровых природно-шматическихуловиях. Труды СПбГТУ, 1998, № 475, с.232-243,

19. Войнович А.П., Калициева И.С. и др. Натурные исследования вибраций эксплуатационного водосброса Колымской ГЭС. Гидротехническое строительство, 1995, № 4, c.l 1.

20. Временная инструкция по возведению грунтовых противофильтрационных устройств плотин в Северной строительно-климатической зоне: ВИ-28-81. М.: Энергия, 1982,68 с.

21. Вялов С.С. Геологические свойства и несущая способность мерзлых грунтов. М.: Изд. АН СССР, 1959,446 с.

22. Гидротехнический факультет ЛПИ им. Калинина. Техническая информация по теме «Исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости временной и основной плотин Колымской ГЭС (договор 3143)», 1981 г., г. Ленинград.

23. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов СССР/ Под ред. П.С.Непорожнего. М.: Энергоиздат, 1982.

24. Гидроэнергетика СССР и ряда зарубежных стран (1985-1990 г.г.). М.: Информэнерго, 1991.

25. Днепровский A.B., Фрейдман В.Б. Опалубочные работы при строительстве бетонных плотин. М.: Энергоиздат, 1982.

26. Гольдин А.Л., Рассказов. Проектирование грунтовых плотин. Учебное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1987,304 с.

27. Гришин М.М., Слисский С.М. и др. Гидротехнические сооружения. Часть 1. Учебник, м.: Высшая школа, 1979,615 с.

28. Гроссман И.И., Глазунов Е.М., Канаев Ф.С. Строительство подземных сооружений гидроэлектростанций на Крайнем Севере. М.: Энергия, 1979.

29. Далматов Б.Н., Ласточкин B.C. Искусственное засоление грунтов в строительстве. М. Стройиздат, 1966.

30. Демидов А.Н., Смирнов Е.А. Состояние плотины Велюйской ГЭС (по данным натурных наблюдений). Сборник научных трудов Гидропроекта. 1982, № 84, с. 146.

31. Дерягин Б.В. Природа молекулярных сил и их значение в науке и практике. М.: Знание, 1966.

32. Жиленков В.Н. О закономерностях фильтрации воды в трещиноватых скальных породах. Известия ВНИИГ. 1967, т. 84, с. 86-93.

33. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н. Статика и динамика грунтовых плотин. М.: Энергоатомиздат, 1983.

34. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М. Высшая школа, 1991,448 с.

35. Иванов П.Л., Васильев И.М., Мельников В.А., Синяков Л.Н. Исследование свойств грунтов ядра плотины Колымской ГЭС. Научное исследование по гидротехнике. ВНИИГ. Л.: Энергия, 1976, с. 148-149.

36. Иохельсон А .Я., Когодовский O.A., Сивко Л.Н., Кропин Я.А. Особенности заготовки и укладки грунта в ядро плотины Колымской ГЭС. М.: Энергетическое строительство, № 1,1983, с. 17-21.

37. Исследования материалов и напряженно-деформированного состояния грунтовых плотин. Сборник научных трудов Гидропроекта. Выпуск 84,1982, 160 с.

38. Калеганов В.В., Лосев Е.А., Васильев И.М., Мельников В.А. Каменно-земляная плотина Колымской ГЭС. Конструкция, исследование, технология, натурные наблюдения. Труды координационного совещания по гидротехнике. М.: Энергия, 1987.

39. Каменский P.M. Термический режим плотины и водохранилища Вилюйской ГЭС. Якутск: Институт мерзлотоведения. 1977.

40. Каякин В.В., Мулина A.B. Социально-экономический мониторинг при гидротехническом строительстве. Гидротехническое строительство. 1993. № 3, с. 2-8.

41. Когодовский O.A. Строительные осадки упорной призмы каменно-земляной плотины Вилюйской ГЭС. Гидротехническое строительство, 1972, №4.

42. Когодовский O.A. Перекрытие р. Колымы в створе Колымской ГЭС // Энергетическое строительство. 1983, № 2, с. 21-23.

43. Когодовский O.A. Из опыта возведения каменно-земляных плотин в северной строительно-климатической зоне // Сб. «Проблемы инженерного мерзлотоведения в гидротехническом строительстве» -М.: Наука, 1986, с. 171182.

44. Когодовский O.A., Серов A.A., Фриштер Ю.И. Эффективные конструкции фундаментов на вечномерзлых и сильнопросадочных грунтах // Энергетическое строительство. 1986, № 12, с. 29-32.

45. Когодовский O.A., Фриштер Ю.И. Гидроэнергетика Крайнего Северо-Востока. М.: Энергоатомиздат, 1996,299 с.

46. Колеганов В.В., Фрумкин В.Н., Яковлев H.H. Новые решения в проекте Колымской ГЭС. Труды Гидропроекта, 1985, вып. 107, с. 100-104.

47. КоптюЦ В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.). Информационный обзор. Новосибирск: СО РАН, 1992.

48. Кроник Я.А. Определение влажности и плотности элювиальных крупнообломочных грунтов при геотехническом контроле за качеством возведения экрана Вилюйской плотины. Экспресс-информация. Сер. Строительство гидроэлектростанций. 1968, № 8, с. 1-9.

49. Кроник Я.А. Криогенные процессы в земляных гидротехнических сооружениях. Труды 11 Международной конференции по мерзлотоведению, т.7, Якутск, 1973.

50. Кроник А.Я., Серов А.А.ДСогодовский О.А., Гаврилов А.Н. Опытные земельно-скальные работы на строительстве Колымской ГЭС. Энергетическое строительство, 1983, № 1, с. 21.

51. Кроник Я.А., Иохельсон А.Я., Сивко Л.Н., Гаврилов А.Н. Особенности геотехнического контроля качества возведения ядра плотины Колымской ГЭС. М.: Энергетическое строительство. 1983, № 1, с. 24-28.

52. Кудашев Е.А. Экономические критерии оптимального функционирования строительного производства в северной климатической зоне. Л.: Стройиздат, 1978.

53. Кузнецов B.C. О технической оценке безопасности грунтовых плотин по данным натурных наблюдений. Гидротехническое строительство, 1980, № 7, с. 23-26.

54. Кузнецов B.C., Царев А.И. Практическое применение результатов натурных исследований и контроля безопасности гидротехнических сооружений. Гидротехническое строительство, 1980, № 7, с. 16-19.

55. Кузнецов B.C., Войнович А.П., Матрошилина T.B. и др. Состояние сооружений Колымской ГЭС по данным натурных наблюдений // Гидротехническое строительство. 1995, № 4, с. 1.

56. Куперман B.JL, Фриштер Ю.И., Серов A.A. и др. Организация строительства Колымской ГЭС. // Энергетическое строительство. 1983, № 1, с. 6-13.

57. Куперман B.JL, Мызников Ю.Н., Торопов Л.Н. Гидроэнергетическое строительство на Севере. М.: Энергоатомиздат, 1987.

58. Куперман В.Л., Мызников Ю.Н. О состоянии ядра русловой плотины Усть-Хантайской ГЭС. Энергетическое строительство, № 6, 1980.

59. Куперман В.Л., Мызников Ю.Н., Торопов В.Л. Гидроэнергетическое строительство на Севере. Энергоатомиздат, 1987,22,5 п.л.

60. Куперман В.Л., Мызников Ю.Н., Плотников В.М. Усть-Хантайские плотины. Библиотека гидротехника и гидроэнергетика. М. Энергия, 1977, 152 с.

61. ЛПИ. Исследование свойств грунтов ядра плотины Колымской ГЭС. Отчет о научно-исследовательской работе. Гос. Инвентарный № Б476409, 1975, 66 с.

62. ЛПИ. Лабораторные исследования и участие в полевых исследованиях грунтов для возведения ядра каменно-земляной плотины Колымской ГЭС. Научно-техническая информация по теме № 8106, Л.: ЛПИ, 1973,41 с.

63. Малышев Л.И., Рассказов Л.Н., Солдатов П.В. Состояние плотины Курейской ГЭС и технические решения по ее ремонту. Гидротехническое строительство. 1999, № 1, с. 31-36.

64. Марчук А.Н. Перекрытие рек под ледяным покровом. М.: Энергия,1973.

65. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях севера. М.: Недра, 1984.

66. МИСИ. Опытная зимняя укладка связных грунтов плотины Колымской ГЭС. Отчет по теме № 311,1979.

67. Моисеев С.Н., Моисеев И.С. Каменно-земляные плотины. М.: Энергия, 1977.

68. Мухетдинов H.A. Условия формирования температурного и фильтрационного режимов в русловой плотине Усть-Хантайской ГЭС при ее эксплуатации. М. Энергетическое строительство, 1986, № 5, с. 47-50.

69. Мухетдинов H.A. Виды льдообразования в каменно-набросных и каменно-земляных плотинах, возводимых в районах вечной мерзлоты. М. Энергетическое строительство. 1989, № 6, с. 30-33.

70. Мухетдинов H.A. Влияние нелинейной фильтрации воздуха на термический режим каменнонабросной плотины. Известия ВНИИГ, т. 96, 1971, с. 205-217.

71. Мухетдинов H.A., Окружное C.B., Бурлаков В.М. Динамика температурно-влажностного режима каменно-земляной плотины Вилюйской ГЭС-1-2. Энергетическое строительство. 1993, № 10, с. 65-70.

72. Мызников Ю.Н., Правдивец Ю.П., Рассказов Л.Н. Подготовка грунтов к укладке в противофильтрационные устройства плотины на Крайнем Севере. Энергетическое строительство, № 2,1980,0,5 п.л.

73. Мызников Ю.Н. Использование некондиционных переувлажненных глинистых грунтов для возведения грунтовых плотин в северной строительно-климатической зоне. Автореф. дисс. на соискание уч. степ, д.т.н., п. Светлогорск, 1995, 64 с.

74. Мызников Ю.Н. Конструктивно-технологические решения, обеспечивающие надежность грунтовых плотин на Крайнем Севере. Гидротехническое строительство, № 12,1993, с. 33.

75. Мызников Ю.Н., Панов С.И., Шахов H.A. Начальный период эксплуатации русловой плотины Курейской ГЭС. М. Гидротехническое строительство. 1989, № 10, с. 18.

76. Ничипорович A.A. Плотины из местных материалов. М. Стройиздат,

77. Мызников Ю.Н. В К вопросу о так называемых противопучинистых оголовках гребней плотин, возводимых на Крайнем Севере // Гидротехническое строительство. 1998, № 3, с.41.

78. Народное хозяйство Магаданской области за 1986-1989 г.г. // Статистический сборник. Магадан, 1990.

79. Непорожний П.С., Обрезков В.Н. Гидроэлектроэнергетика (введение в специальность). М.: Энергоиздат, 1982.

80. Новиков Н.Ф. Инженерно-геологические проблемы при гидротехническом строительстве на вечномерзлых породах. // Сб. «Проблемы инженерного мерзлотоведения в гидротехническом строительстве». М.: Наука, 1986, с. 62-67.

81. Оловин Б.А., Медведев Б.А. Динамика температурного поля плотины Вилюйской ГЭС. Новосибирск. Наука, 1980.

82. Павчич М.П., Радченко В.Т. Научно-технический прогресс в проектировании и строительстве плотин из грунтовых материалов. Гидротехническое строительство. 1986, № 8, с. 19-23.

83. Павчич М.П., Радченко В.Г., Гинсбург М.Б. Проектирование и строительство грунтовых плотин особого типа. Проектирование и строительство больших плотин. Выпуск 3. М. Энергоиздат. 1981,136 с.

84. Павчич М.П., Радченко В.Г., Гинсбург М.Б. Противофильтрационные устройства и крепление откосов грунтовых плотин. Проектирование и строительство больших плотин. М. Энергоиздат. 1982, 105 с.

85. Павчич М.П., Радченко В.Г., Гинсбург М.Б. Проблемы сопряжения плотин. Проектирование и строительство больших плотин. М. Энергоатомиздат, 1986, 151 с.

86. Павчич М., Радченко В.Г., Стулькевич A.B., Чугаева Г.А. Обоснование ремонтных мероприятий по обеспечению фильтрационной прочности и устойчивости грунтовых плотин при эксплуатации.

87. Пантелеев В.Г., Павчич М., Чугаева Г.А., Боброва A.B., Филлипов Е.А. Состав расчетных случаев при анализе устойчивости откосов грунтовых сооружений. Известия ВНИИГ, 1998, т. 231, с. 381-390.

88. Перечень районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к районам Крайнего Севера, утвержденный постановлением СМ СССР от 10 ноября 1967 г. В редакции постановления СМ СССР от 3 января 1983 г. № 12.

89. Пехтин В.А. О проектах контрольно-измерительной аппаратуры в гидротехнических сооружениях. Гидротехническое строительство. 1997, № 2, с. 52.

90. Пехтин В.А. Об устройстве обогреваемых дренажей в плотинах из местных материалов в Северной строительно-климатической зоне // Гидротехническое строительство. 1997, № 3, с. 43.

91. Пехтин В.А. Совершенствование конструкций каменно-земляных плотин на основе опыта производства работ (для районов Крайнего Севера). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. С.-Петербург. СПбГТУ, 1997.

92. Пехтин В.А., Серов A.A. Об устройстве потерн в теле грунтовых плотин // Гидротехническое строительство. 1997, № 2, с. 36-39.

93. Пехтин В.А., Серов A.A., Суслопаров В.А. О конструкциях гребней каменно-земляных плотин в Северной строительно-климатической зоне. Гидротехническое строительство. 1998, № 3, с. 36.

94. Пехтин В.А., Серов A.A., Васильев И.М. Совершенствование конструкций и технологии строительства каменно-земляных плотин, возводимых в условиях Крайнего Севера. Гидротехническое строительство. 1999, №2, с. 18-23.

95. Пехтин В.А. Перспективы развития общероссийского рынка электрической энергии (мощности) // В сб. "Структурная реформа в электроэнергетике в сфере естественных монополий". Материалы Совещания комиссии по энергетике Совета Федерации России от 11.03.98.

96. Пехтин В. А. Инвестиционная и инновационная политика государства в области реконструкции и развития гидроэнергетики.// В сб. "Структурная реформа в электроэнергетике". Материалы заседания комиссии по энергетике Совета Федерации России от 21.04.98.

97. Пехтин В.А. Финансовое состояние предприятий гидроэнергетики России // В сб. "Проблемы банкротства предприятий энергетического комплекса России". Материалы заседания комиссии по энергетике Совета Федерации России от 15.10.98.

98. Пехтин В.А. О совместных действиях по обеспечению графика нагрузок и заданий по выработке электроэнергии предприятиями Минтопэнерго и Минатома России // Материалы заседания комиссии по энергетике Совета Федерации России от 12.11.98.

99. Пехтин В.А. Проблемы энергоснабжения Магаданской области // Материалы заседания РАО "ЕС России" от 17.09.98.

100. Пехтин В.А. Экономическая целесообразность и эффективность ввода в эксплуатацию Усть-Среднеканской ГЭС. // Материалы Регионального совещания РАО "ЕС России" в октябре 1998 г.

101. Пехтин В.А. Усть-Среднеканской ГЭС в экономике Магаданской области. // Материалы Совещания Правительства РФ от 17.11.98 (протокол ВГ-П7-14пр).

102. Пехтин В.А. О возможности и целесообразности электроотопления на Колыме. Гидротехническое строительство. 1999, № 7, с.2-5.

103. Пехтин В.А., Фрумкин В.Н. Бестопливная энергетика Магаданской области надежная основа развития региона. Гидротехническое строительство. 1999, № 7, с.6-10.

104. Пехтин В.А., Серов A.A. Размывы русла в нижнем бьефе Колымской ГЭС и их влияние на энергетические показатели электростанций. Гидротехническое строительство. 1999, № 7, с. 11-13.

105. Правдивец Ю.П. О пропуске расходов воды и льда поверх откосов из камня. // Энергетическое строительство. 1981, № 1, с. 43-46.

106. Праведный Г.Х., Павчич М., Радченко В.Г., Малышев Л.И. Рекомендации по проектированию противофильтрационных завес в основании грунтовых плотин. Известия ВНИИГ, 1996, т. 231, с. 344-359.

107. Промышленность ЯАССР за 1989 г. По районам // Статистический сборник. Якутск, 1990.

108. Радченко В.Г. Исследование фильтрационной прочности плотин из грунтовых материалов в примыкании к скальным бортам каньонов. Автореферат диссертации канд. техн. наук. Л., 1979.

109. Рассказов Л.Н., Беляков A.A. Расчет пространственного напряженно-деформированного состояния каменно-земляной плотины. Гидротехническое строительство. 1982, № 2, с. 16-22.

110. Рекомендации по проектированию обратных фильтров гидротехнических сооружений. 1756-90. ВНИИГ. Л.: 1991, 108 с.

111. Розанов H.H. Плотины из грунтовых материалов. М.: Стройиздат, 1983,295 с.

112. Розин М.Н., Фликман Б.М., Румянцев В. А. Особенности производства подземных работ на строительстве Колымской ГЭС // Энергетическое строительство. 1981, № 2, с. 26-29.

113. Руководство по проектированию плотин из грунтовых материалов, возводимых в северной строительно-климатической зоне: П48-76. ВНИИГ. Л., 1976,64 с.

114. Руководство по подготовке скальных оснований плотин из грунтовых материалов. ВНИИГ. Энергия. 1976,29 с.

115. Руководство по проектированию гидротехнических туннелей. М. Стройиздат, 1982,288 с.

116. Севенард Ю.К. Сооружение грунтовых плотин и дамб при поэтапном вводе гидротехнических комплексов в эксплуатацию. Автореферат докторской диссертации. Л.: ВНИИГ, 1989.

117. Серов A.A., Иохельсон А.Я., Когодовский O.A. Бетонные работы на строительстве Колымской ГЭС. // Сборник материалов конференций и совещаний по гидротехнике. Л.: Энергоатомиздат, 1984, с. 48-52.

118. Серов A.A., Пехтин В.А. Колымская ГЭС. Опыт строительства и эксплуатации. Л.: Энергия, 1999, cAiA

119. Смирнов E.Ä. Влияние естественного льдообразования на температурный режим каменно-земляной плотины. Гидротехническое строительство в районах вечной мерзлоты и сурового климата. Л., Энергия, 1979, с. 103-108.

120. СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.

121. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов.

122. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений.

123. СНиП 2.06.09-84. Туннели гидротехнические.

124. СНиП II-18-76. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Стройиздат, 1977.

125. СниП II-A. 15-69. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М.: Стройиздат, 1970.

126. Социально-экономическое обоснование сооружения Амгуэмской ГЭС. Л.: Ленгидропроект, 1988.

127. Справочник по гидротехнике. М. Стройиздат. 1955.

128. Схема использования гидроэнергетических ресурсов рек Чукотки. Л.: Ленгидропроект, 1976.

129. Схема использования р. Колымы. Л.: Ленгидропроект, 1976.

130. Телешев В.И., Кузнецов А.Л., Бурейко Л.И. Пространственная задача в расчетах устойчивости каменно-набросной плотины Покойской ГЭС. -Труды ВНИИВОДГЕО. 1971, вып. 30, с. 20-21.

131. Телешев В.И., Цокуронко К.Н. Разработка и применение методики расчета устойчивости каменно-набросной плотины с ядром. М.: труды института ВОДГЕО, вып. 30, 1971.

132. Телешев В.И., Васильев А.Ф., Доманский Л.К. Научно-технический прогресс и проблемы гидротехнического строительства на Крайнем Севере. «Гидротехника Крайнего Севера», вып. 117. Л.: Энергия, 1977.

133. Телешев В.И., Булатов Г.Я. О надежности мерзлых грунтовых противофильтрационных элементов плотин. Материалы конференции: «Исследование, проектирование, строительство и эксплуатация ГТС на Крайнем Севере». Л.: ВНИИГ, 1982.

134. Терехов Б.М., Симаков В.В. Бестарная доставка цемента на строительство Колымской ГЭС // Энергетическое строительство. 1987, № 5, с. 33-34.

135. Технические условия на укладку грунтовых материалов в тело плотины. Колымский гидроузел на реке Колыме. -Л., «Гидропроект», 1979,28с.

136. Трунков Г.Т. Полевые исследования по устройству земляных экранов плотин в условиях Крайнего Севера. Труды ЛПИ, № 259, с. 121-127.

137. Уличкин Г.М. Прочность земляных противофильтрационных элементов плотин на контакте с жесткими основаниями. Автореф. канд. дисс. ЛПИ, 1971,21 с.

138. Федосеев В.И. Опыт проектирования и производства цементационных работ на строительстве Колымской ГЭС // Энергетическое строительство. 1983, № 2, с. 24.

139. Флорин В.А. Основы механики грунтов Том И, 1961, 540 с.

140. Фриштер Ю.И., Серов A.A., Иохельсон А .Я., Когодовский O.A. Временная плотина Колымской ГЭС. М.: Энергетическое строительство. 1983, № 1, с.13-16.t

141. Фриштер Ю.И., Серов A.A., Когодовский O.A. Монтаж первых гидроагрегатов в подземном здании Колымской ГЭС // Энергетическое строительство. 1984, № 5, с. 27-33.

142. Фриштер Ю.И., Когодовский O.A. Аварии на сооружениях Колымской ГЭС в период строительства и временной эксплуатации. -Гидротехническое строительство. 1995, № 12, с. 22.

143. Цытович H.A., Ухова Н.В., Ухов С.Б. Прогноз температурной устойчивости из местных материалов на вечномерзлых основаниях. М. Стройиздат, 1972.

144. Шильпехт Р., Биккель X. Анализ условий аварий с несколькими земляными плотинами, обоснованными на глинистых грунтах. Доклад на IV международном конгрессе по механике грунтов и фундаментостроении. 1961.

145. Энергетический комплекс СССР / Под ред. Л.И.Мелентьева и А.А.Макарова. М. ¡Экономика, 1983.

146. Энергетическая программа Магаданской области (на 1981-2005 г.г.). Магадан, 1983.

147. Энергетические ресурсы СССР. Гидроэнергетические ресурсы. М.: Наука, 1967.

148. Alemo J., Bronner N., Johansson N. Long-term stability of grout curtuins. 17th Int. Cong, des Grands Barrages, Vienne, 1991, vol. II, Q-65, R-73, p. 13111325.

149. Asao I. The Miboro dam. Доклад на 8 Международном конгрессе по высоким плотинам. 1964.

150. Caplan В. High-speed construction for Swedens Moforsen power station. Intern. Constr., 1968, v. 7, № 9, p. 2-4.

151. Gilg В. Essais sur playe et mesures de controlo de digues de Goscheneralp et de МаШпагк./Доклад R8, Q-31, 8 конгресс по высоким плотинам, 1964 г./

152. Gorrie P. The Tames Bay power project. Can. Geografic. 1990 Vol. 110. № 1. P. 21-31.

153. Gravelle A., Lauzon I.R., Zambon A. La construction du baruge principal d'Outardes 4. Trans. 10th ICOLD Congress, 1970, v. 1, R. 47, p. 901-918.

154. Jansson S., Nilsson A. Experiege of halloysitic clay in damfills andtW

155. Foundations at the Mrica dam. 17 Int. Cong, des Grands Barrages. Bena, 1991. Vol. IV, p. 3-36.

156. Johansen P.H. Internal erosion and Rehabilitation of youla roccfill dams. 19th Int. Congres des Grands Barrages. Florence, 1997. Vol. II. P. 245-254.

157. Johnston G.H. Dyhes on permafrost, Kelsey Generating Station, Manitoba. Canad. Geotechn. I., 1969, v. 6, № 2, p. 139-157.

158. Kenny rock-fill dam. Construction Methods and Equipment, 1952, v. 34, №10, p. 50-54.

159. Kleiner D.E. Evalution treatment and performange of difficuel sandstone Foundations. 17th Int. Cong. Des Grands Barrages, Vienne, 1991, vl. Ill, Q-66, R-60, p.l 103-1124.

160. Li S.J., Giudici S. Five Years monitoring of Grotty dam spillway. 19th Cong. Grands Barrages, Florence, 1997. Vol. 1, p. 789-806.

161. McKnight C.E. No Winter Shutdown at Canada's Kettle dam. Int. Constr., 1971., v. 10, № 5, p. 2-5,8.

162. Mica dam construction plans for 1970. Water Power, 1970, v. 22, № 78, p. 235.

163. Moe O., Tondevold E. The Skjomen Schme in Norway. Water Power, 1971, v. 23, № 10, p. 355-363; № 11, p. 417-419.

164. Nilsson T. Development of large clam design and construction in Sweden 1960-1963. Trans. Sth ICPLD Congress, 1964, v. IV, G.P.8, p. 212-220.

165. Nilsson T., Halvarsson S., Bernell L. Messaure Dam. Statens Vattenfallswerk. Bla-vita serien (Swedish Statr Power Administration Blue-White Ser.), 1964, №37,15 p.

166. Norstedt U., Nilsson A. Internal and agein in some of the swedish earth and rockfill dams. 19th Cong, des Grands Barrages, Florence, 1997. Vol. II, Q-73, R-20, p. 307-319.

167. Pascal O., Smith M., Maniz J. Manicouagan 3 Foundation cut off pitfteen yeans of operation. 17th des Grands Barrages, Vienne, 1991. Vol. III, Q-66, R-53, p. 961-992.

168. Patterson F.W., Mac Donald D.H. Bersimis sloping core dams. Proc. ASCE, I. Power Div., 1958, v. 84, NP04, Aud., pt.l. Paper 1740,3lp.

169. Potschke H. Druckluft am Bau neues Wasserfiro ft Werkes' in Nordschweden. Strassenbautecnik, 1966, Bd 19, № 22, S. 1955-1960.

170. Power in Europ. 1989. № 52. P. 5-7.

171. Reinins E.Foudation of Holjes dam. Trans. 9th ICOLD Congress, 1967, v. I.R.24, p. 618-630.

172. Schnitter. G.Diques en terre on en enrochements. Wasser und Energiewiewirtschaft, № 6/7,1861.

173. Schwedisches Kraftwerk Letsi. Tiefbau, 1965, Bd. 7, № 9, S. 776-781.

174. Taylor H., W.A.C., Bennet dam. Eng. I. (Canada), 1969, v. 52, № 10, p. 25-34.

175. Solvin Q. Throuchfcow and stability problems in Rockfill dams exposed to exceptional loads. 17th Cong, des Grands Barrages, Bena, 1991. Vol IV, Q-67, R-20, p. 333-343.. ZOt C —

176. Trangslet hydroelectric power plant. ASEA I., 1962, v. 35, №7, p. 91-101.

177. Torbcau I., Rivaptsen C. Songa, suaden variations of the Leakage in a 35 years old rockfill dam. 19th Int. Cong, des Grands Barrages, Florence, 1997. Vol. II, Q-73, R-17, p. 255-267.

178. Williman Z.R. Scherfestigneit der Stutrkorpermaterialen der Staudammes Goschenenalp. Schweizerische Bauzeitung, № 17, 1958.