Автор:
Вадим Осипов
Заместитель директора ОП «Амурское» ООО «ГЕОИЗОЛ»
Вячеслав Смоленков
Первый заместитель генерального директора ООО «ГЕОИЗОЛ»
Апанди Таймасханов
Руководитель проектов ООО «ГЕОИЗОЛ»
Выполняя работы по берегоукреплению водоотводящего канала, укреплению плотины, гидроизоляции кабельного тоннеля и кабельной шахты (2002–2003 гг.) Бурейской ГЭС, а также по ремонту разделительного устоя и подпорных стенок правого берега водосбросного тракта Зейской ГЭС (2012–2013 гг.), компания «ГЕОИЗОЛ» впервые применила ряд новых для отечественного гидростроения технологий.
Укрепление конструкций гидроэлектростанций является важным фактором обеспечения безопасности гидротехнических сооружений, в особенности в тех случаях, когда срок их эксплуатации насчитывает многие десятки лет. Проводимая корпорацией «Русгидро» политика по увеличению безопасности гидроэлектростанций позволила российским компаниям реализовать многие новые технические решения, увеличивающие срок эксплуатации и надежность электростанций.
Укрепление плотины
ООО «ГЕОИЗОЛ» подключилось к работам по инженерной защите Бурейской ГЭС в 2001 г.
Основным гидротехническим сооружением данного объекта является бетонная плотина гравитационного типа. Ее высота составляет 140 м, а длина по гребню 719 м. Мощность гидроузла – 2000 МВт.
Одной из задач ООО «ГЕОИЗОЛ» было укрепление разделительной стенки плотины для защиты ее от размыва при работе водосброса через донные отверстия
Для этого рядом с плитой крепления разделительного устоя в гранитной породе были установлены буросекущие сваи диаметром 1050 мм. Скважины создавались с помощью новой для отечественной гидротехники технологии алмазного колонкового бурения с применением российских буровых станков ЗИФ-1200. Колонковые буровые трубы с режущим алмазным инструментом были изготовлены Всероссийским институтом методики и техники разведки (ВИТР).
Проблема гидроизоляции
Крытое распределительное устройство КРУЭ-500 кВ Бурейской ГЭС расположено на высоте более 100 м от отметки машинного зала станции. Электроэнергия, вырабатываемая генераторами, поступает на КРУ по кабельным магистралям, проложенным в кабельном тоннеле протяженностью 400 м и кабельной шахте высотой 100 м.
В ходе работ по прокладке кабельных магистралей перед инженерами встала проблема гидроизоляции. Дело в том, что кабельный тоннель и кабельная шахта проложены в правом берегу реки, который состоит из выветрившихся трещиноватых скальных пород с участками тектонических разрушений, из-за чего еще до наполнения водохранилища в тоннеле и шахте были выходы грунтовых вод.
Чтобы гарантировать, что подземные выработки для прокладки кабелей 500 кВ будут абсолютно сухими, ООО «ГЕОИЗОЛ» предложило генеральному подрядчику ОАО «БуреяГэсстрой» применить не только классические методы герметизации (заполнительную и укрепительную цементацию тектонических зон, установку в швы гидротехнических шпонок), но и иньектирование полиуретановыми смолами.
По немецкой технологии
Для этого были использованы технологии немецкой компании Carbo Tech, имеющей большой опыт ликвидации водопроявлений в шахтах Европы, России и стран СНГ. Для консультаций был привлечен технический эксперт фирмы Генрих Арнольд.
Так, для инженерной защиты кабельного тоннеля на участках тектонических зон использовалась традиционная заполнительная и укрепительная цементация, тогда как в местах локальных водопритоков – однокомпонентная полиуретановая смола Carbo Stop, которая обладает высокой скоростью пенообразования.
Вокруг бетонной облицовки кабельного тоннеля специалисты ООО «ГЕОИЗОЛ» выполнили инъекцию цементных растворов и двухкомпонентной полиуретановой смолы через инжекто-систему (перфорированный шланг), установленную в сводовой части тоннеля по породе до бетонирования. Для инъектирования была применена смола Bevedan-Bevedol WX. Таким образом вокруг бетонной облицовки тоннеля был создан эластичный гидроизоляционный экран без бурения шпуров. Такая инжектосистема для инженерной защиты бетонных массивов была применена в отечественной гидротехнике впервые.
Инъекционные материалы также впервые применялись для устройства деформационных антисейсмических швов и герметизации трещин в тоннеле. Так, для остановки течей использовалась быстросхватывающая смола Bevedol WF-Bevedan, для герметизации деформационных швов и самих трещин — эластичная Carbo Crack Seal H.
Для обеспечения гидроизоляции кабельной шахты также использовалась двухкомпонентная эластичная смола компании Carbo Tech. Ее инъектирование проводилось через инжекто-систему, установленную по всему периметру шахты.
Благодаря проведенным работам, после подъема уровня воды в водохранилище кабельный тоннель и шахта остаются сухими.
Также на Бурейской ГЭС компания «ГЕОИЗОЛ» выполнила ремонт бетона разделительной стенки и донных отверстий, обеспечила гидроизоляцию помещений здания ГЭС, трансформаторных площадок. Кроме того, специалистами компании были проведены работы по устройству наливных полов в производственных помещениях и бурению технологических отверстий алмазными коронками (более 2500 отверстий диаметром от 52 до 350 мм).
Под угрозой обрушения
После паводка 2010 г. пострадал участок под правобережной подпорной стенкой № 3 Зейской ГЭС, который находился в зоне тектонического разлома, характеризующегося ослабленными породами. Также произошли локальные размывы под плитами-фартуками подпорной стенки № 2 и водоразделительной стенки.
В такой ситуации дальнейшее осуществление сброса воды через водосливную часть плотины грозило нарушить устойчивость подпорной и водораздельной стенок, что привело бы к обрушению трубопроводов водозабора города Зеи.
После внеплановой проверки Ростехнадзора в 2010 г. были объявлены торги на проведение восстановительных работ в отводящем канале Зейской ГЭС, которые выиграло ООО «ГЕОИЗОЛ» совместно с ОАО «ОЭК» и ООО «ПодводГидроСтрой». Проектная документация была разработана ОАО «Ленгидропроект».
По предложению «ГЕОИЗОЛ» для устройства защитных стенок конструктивов отводящих русел Зейской ГЭС было решено использовать буронабивные сваи в виде труб большого диаметра с замковым соединением и подводным бетонированием.
Down to hole
Бурение скважин под трубный шпунт на Зейской ГЭС осуществлялось с помощью буровой установки ENTEKO E25SD по технологии DTH Hammer Drilling (Down to hole). Эта технология широко применяется в Европе для быстрого устройства свайных оснований и защитных стенок на водных акваториях, а также на автомагистралях при строительстве мостов и путепроводов. Скорость бурения в гранитной породе составляет 8–12 м/ч. (см. врез).
Из-за особенности расположения разделительной стенки Зейской ГЭС бурение пришлось осуществлять с воды. В качестве оптимального решения этой задачи была выбрана самоподъемная модульная платформа RCP-250 голландской фирмы Ravenstein Conteiner Pantoon B.V. Размер ее компонентов не превышает размера грузового контейнера, что позволяет транспортировать ее по дорогам общего пользования без получения дополнительных разрешений. В собранном виде это полноценная платформа 24х17 м грузоподъемностью 250 т.
Трубный шпунт готовился на правом берегу, в нижнем бьефе, после чего доставлялся на платформу по воде с помощью буксира или дополнительной лебедки. Для этого с торцов труб вставлялись заглушки ПЗУ 4КМБ и нагнетался воздух до 2 атмосфер, после чего подготовленная труба опускалась на воду и транспортировалась к месту работы.
Бетонирование сваи производилось методом ВПТ (вертикально-перемещаемой трубы). Сразу после этого затрубное пространство заполнялось органосиликатной смолой «Геофлекс» фирмы Minova CarboTech GmbH через пневматические насосы типа GX45 PU-01 немецкой фирмы Shmidt, Kranz and Co GmbH. Для инъектирования применялась система статических смесителей, шлангов высокого давления, обратных клапанов и нагнетательных металлических трубок, закрепленных на обсадной трубе. Данная технология позволяет продолжить буровые работы уже через час после инъектирования.
В ОАО «Русгидро» было принято решение применить опыт работ по укреплению конструктивов отводящего канала Зейской ГЭС для дополнительной защиты Бурейской ГЭС. Работы должны были начаться весной 2013 г., но были отложены на год из-за сильного паводка и завершены в августе 2014 г.
Если на Зейской ГЭС использовался трубный шпунт диаметром 720 мм, то на левом берегу Бурейской ГЭС была выполнена стенка из трубного шунта 1020 мм с использованием навесного бурового оборудование EPL27 на базе гусеничного крана Liebherr 853 тн г/п 90.
Как это работает
Пневмоударник DTH Bulroc hyper 241 имеет пилотное долото с обратной циркуляцией, которое находится в зацеплении с кольцевым долотом Elemex через специальную муфту и передает ему вращение и энергию удара. Твердоcплавные вставки кольцевого и пилотного долота скалывают породу, в результате чего ее частицы выносятся выходящим из молотка воздухом в центральный канал пилотного долота. Затем они проходят по буровой трубе и далее через вращатель и специальный сальник попадают в шланг отвода.
Кольцевое долото, вращаясь, также передает через «башмак» тянущее усилие на обсадную трубу, которая следует за молотком вниз без вращения на заданную глубину. При достижении заданной глубины оператор прекращает подачу воздуха в молоток и, поворачивая внутренний снаряд в обратную сторону, выводит пилотное долото из зацепления с кольцевым долотом, затем поднимает внутренний снаряд наружу.
При бурении следующей скважины охватываемый профиль замка обсадной трубы («папа») должен вставиться в охватывающий профиль замка забуренной трубы («мама»), которая служит направляющей и не допускает отклонение при бурении примыкающей скважины.
Проведенные ООО «ГЕОИЗОЛ» работы на Зейской и Бурейкой ГЭС позволили получить уникальный для России опыт успешного внедрения новых технических решений при укреплении гидротехнических сооружений
Общая необходимость модернизации энергетической инфраструктуры России, в частности гидроэлектростанций, открывает перед российскими компаниями масштабные перспективы строительной деятельности. И в наиболее выигрышной позиции оказываются российские компании, обладающие собственными технологиями и наработанными компетенциями в сфере обеспечения безопасности масштабных инфраструктурных объектов.
Вячеслав Смоленков
Связаться Вячеслав СмоленковПервый заместитель генерального директора
ООО «ГЕОИЗОЛ»
Выпускник горный институт имени Г.В.Плеханова по специальности “Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых”, имеет квалификацию “Горный инженер”.
В ООО «ГЕОИЗОЛ» работает с 1997 года. При непосредственном руководстве В.Ю. Смоленкова фирмой были успешно опробованы новые технологии ведения работ на объектах подземного строительства в Санкт-Петербурге.
