Строительство гидротехнических тоннелей Сангтудинской ГЭС-1

Строительство гидротехнических тоннелей Сангтудинской ГЭС-1

В статье приведены общие сведения о гидроузле, инженерно-геологические условия гидротехнических объектов Сангтудинской ГЭС-1, характеристики главных сооружений гидроузла и технология строительства подземного комплекса.

Аннотация статьи
деформации
заколы
вывалы
трещины
геологические факторы
землетрясения
воздействия
гидротехнические тоннели
Ключевые слова

Таджикистан является одним из мировых лидеров по потенциальным запасам гидроэнергоресурсов, занимая первое место в мире по удельным запасам на единицу территории. В настоящее время, гидроресурсы обеспечивают более 90% потребностей страны в электроэнергии. Энергетический сектор играет важнейшую роль в экономическом развитии республики.

Сангтудинская ГЭС-1 расположено на р. Вахш и является пятой ступенью Вахшского каскада гидроэлектростанций. В Сангтудинской ГЭС-1 входят каменно-земляная плотина с центральным ядром, строительно-эксплуатационный водосброс (СЭВ), напорностанционный узел и открытые распредустройства 500 и 220 кВ (рисунок 1.)

Гидроузел расположен в среднем течении реки Вахш, Сангтудинской долине, в границах Хатлонской области. Климат жаркий и сухой, осадки приходятся в основном на весенний период.

Строительная площадка гидроузла характеризуется сложными инженерно-геологическими условиями, сейсмичность 7-8 баллов.

Рис. 1. Схема объектов Сангтудинской ГЭС-1: 1 – каменно-земляная плотина;
2 – подводящий канал тоннельного водосброса; 3 – водоприемник тоннельного водосброса; 4 – тоннели водосброса; 5 – концевое сооружение водосброса; 6 – подводящий канал ГЭС; 7 – водоприемник ГЭС; 8 – турбинные водоводы; 9 – здание ГЭС; 10 – отводящий канал ГЭС; 11 – открытые распредустройства

Гидроэлектростанция – энергетического назначения с водохранилищем полезной вместимостью 18 млн м3, достаточной для суточного регулирования сбросов Нурекской ГЭС. Основные параметры станции: установленная мощность -670 МВт; количество гидроагрегатов - 4; расчетный напор - 58 м.

Строительства Сангтудинской ГЭС-1 характеризуется весьма сложными горно-геологическими условиями:

  • неоднородным составом и изменчивостью свойств горных пород: от слабых полускальных, склонных к пластическим деформациям, до прочных скальных, при определенных условиях снижающих свою устойчивость;
  • невыдержанными уровенным и гидрогеологическим режимами подземных вод.

Створ плотины размещается в верховой части Сангтудинской котловины при выходе реки из ущелья. Слои горных пород, пересекаются рекой вкрест простирания и представлены они известняками, глинами, гипсами, брекчиями. Рыхлые четвертичные отложения широко развиты на средних и верхних отметках на левом борту. Русловые отложения аллювия в створе имеют мощность порядка 25 м с центральным ядром, сориентированным вдоль пласта грубослоистых среднетрещиноватых, местами карстосодержащих известняков. Ядро плотины сопрягается с известняковой пачкой.

Сооружения напорно-станционного узла, состоящие из водоприемника, 4 – подземных водоводов и здания ГЭС, размещены на левом берегу. Водоприемник врезается (до 50 м) в толщу грубослоистых известняков. Подземные водоводы последовательно пересекают брекчии, слаболитифицированные глины, известняки, глины, песчаники с гипсами и мергели. Здание ГЭС, заглубляясь на 40-50 м, размещается в полускальных породах – большей частью на мергелях, меньшей частью на слаболитифицированных глинах. Учитывая быстро выветриваемость глинистых и мергелистых грунтов, бетонные работы выполняются непосредственно после съема защитного слоя. В основании здания выемка пород велась в обводненных условиях.

Тоннели СЭВ проложены в глубине правобережного массива, глубина заложения достигает до 120 м. Они последовательно пересекают известняковую брекчию, известняки, известняковую брекчию, слаболитифицированные глины, переслаивающуюся глинисто-песчано-известняковую толщу. Проходка ведется в обводненных породах. Отдельные участки тоннелей требуют усиленного крепления (зона разлома в известняках, участки глинисто-мергелистых грунтов). Применялось укрепительная цементация входных и выходных порталов тоннелей.

Каменно-земляная плотина имеет ширину по гребню 12 м, максимальную ширину по основанию 433 м, наибольшую строительную высоту 75 м, длину по гребню 517 м, отметка гребня 576,5 м. Плотина состоит из центрального ядра из суглинисто - супесчаных грунтов; инъекционного ядра в русловой части, сопрягающегося с суглинистым ядром и основанием; переходных зон; упорных призм из галечника; каменных банкетов и цементационной завесы в основании (рисунок 2).

Тоннельный СЭВ состоит из водоприемника башенного типа, двух ниток тоннелей и концевых сооружений, рассчитан на пропуск расходов строительного периода 2700 м3/с при отметке ВБ = 534,0 м и поверочного расхода 4116 м3/с при отметке НПУ = 571,5 м. Водоприемник представляет собой железобетонную башню длиной 25 м по течению, шириной 48,4, высотой 69,5 м; нижняя часть башни бетонируется враспор в скалу. Четыре водозаборных отверстия, оборудованных затворами, обеспечивают регулируемый забор воды в тоннели. Трасса тоннелей в плане криволинейная, длина правого тоннеля 572,39, левого 516,54 м. Поперечные сечение тоннелей – имеет подковообразной формы, наибольшая ширина и высота 11м, площадь поперечного сечения 102,5 м2. Толщина обделки 60-85 см.

Рис. 2. Поперечное сечение плотины (береговой участок):
1 – укрепительная цементация; 2 – глубокая цементационная завеса; 3 – цементационная потерна (3,0x3,7 м); 4 – дренажная галерея

Подземные турбинные водоводы круглого сечения диам. 8 м последовательно пересекают пачки известняков, брекчий, глин и толщу переслаивающихся мергелей, известняков, глин с включением гипсов. Длина водоводов 340-460 м. На концевых участках водоводов длиной 100м предусмотрена противофильтрационная металлическая облицовка. На входе в здание ГЭС предусмотрены компенсаторы.

Здание ГЭС наземное закрытого типа, рассчитано на размещение 4 агрегатов мощностью 167,5 МВт каждый с турбинами радиально-осевого типа РО 75/728м – В-600 и генераторами типа СВ 1260/185-60 УХЛ4 с частотой вращения 100 об/мин.

Подземный комплекс Сангтудинской ГЭС-1 состоит из сооружений тоннельного СЭВ правого берега и 4 турбинных водоводов, расположенных на левом берегу.

По тоннельному водосбросу выполняются следующие объемы работ: по проходке - 194,3 тыс. м3, по бетонированию - 79,95 тыс. м3. Проходку тоннелей ведут через подходные выработки из 8 забоев. Разнообразие физико-механических свойств пород по трассе тоннелей обусловливает применение различных типов временной крепи: монолитного бетона, железобетонных анкеров с набрызгбетоном, металлических обетонированных арок с опережающей крепью.

Проходка скальных пород осуществляется буровзрывными методами и производится двумя уступами со следующей последовательностью работ; проходка верхнего уступа с временным креплением свода; бетонирование свода верхнего уступа; проходка нижнего уступа; бетонирование лотковой части; возведение стен (рисунок 3).

Конструкция тоннельного водосброса (левый тоннель):
1 – ось плотины; 2 – противофильтрационная цементация (6 м); 3 – заполнительная цементация; 4 – бетон

Поперечное сечение тоннеля

Конструкция турбинного водовода (3-й агрегат):
1 – ось плотины; 2 – водоприемник ГЭС; 3 – верховой переходной участок; 4 – выходной оголовок; 5 – ось здания ГЭС; 6 – стальная облицовка; 7 – литой бетон; 8 – противофильтрационная цементация (4 м)

Поперечное сечение водовода

Рис. 3. Порядок производства работ по проходке тоннельного водосброса (нижний уступ): а – бурение шпуров под анкера; 6 – установка железобетонных анкеров; в – уборка породы; 1 – верхний уступ; 2 – набрызгбетон толщиной 5 см; 3 – то же толщиной 2 см; 4 – шпуры под железобетонные анкера; 5 – железобетонные анкера; 6 – ограждение из железобетонных анкеров и арматуры; 7 – ширина заходки; 8 – длина перебура; 9 – навал отбитой породы; 10 – буровая установка УБШ-532Д; 11 – гидроподъемник МШТС-2ТП; 12 – породопогрузочная машина ПНБ-ЗД; 13 – автосамосвал 14 – арматурные подхваты

Заключение

При вводе в действие Рогунской ГЭС, а также Сангтудинской ГЭС № 1 и 2, выработка экологически чистой электроэнергии в республике достигнет 31-33 млрд. кВт.ч./год. По произведенным оценкам, при собственной потребности республики в 23-25 млрд. кВт.ч/год, избыток электроэнергии может составить примерно 8-10 млрд. кВт.ч./год.

Следует отметить, что Сангтудинская ГЭС-1 способна обеспечить среднегодовую выработку электроэнергии до 2,7 млрд кВт-ч, что свидетельствует о большой экономической эффективности и имеет возможность самостоятельно обеспечивать население Республики Таджикистан экономически чистой электроэнергией.

Экономически обоснованные запасы гидроэнергоресурсов Таджикистана в размере 280-300 млрд кВт-ч в год при сегодняшнем годовом потреблении 23-25 млрд кВт-ч, дальнейшее развитие транспортной и горнорудной промышленности в стране с ее политикой открытых дверей предопределяют в скором будущем бурный рост подземного и шахтного строительства.

Это, в свою очередь, требует ускорения интеграционных процессов, главным образом в рамках СНГ, при восстановлении на взаимовыгодной основе тех связей, которые существовали между нашими странами.

Текст статьи
  1. Ананьин Г.П. Горные работы в гидротехническом строительстве [Текст] / Г.П. Ананьин и др. // Тула. 1972 г. – 283 с.
  2. Горный журнал. МГГУ, Специальный выпуск. 2003 г. – 100 с.
  3. Материалы VII и VIII Международных конгрессов по большим плотинам. Италия, 1961 г и Англия. Эдинбург 1964 г. – 202 с.
  4. Мостов В.М. Прогрессивные методы строительство гидротехнических тоннелей в скальных породах [Текст] / В.М. Мостов // Москва, Оргэнергострой, 1957 г.
  5. Руководство по проектированию гидротехнических тоннелей. Москва, Гидропроект им. С.Я. Жука, 1982 г.
  6. Насонов Н.Д., Федюкин В.А., Шуплик М.М., Ресин В.И. Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок [Текст] / Н.Д. Насонов, В.А. Федюкин, М.Н. Шуплик // Москва, Недра, 1992г.
  7. Хасанов Н.М. Обеспечение устойчивости горных выработок в глубоких горизонтах массива горных пород [Текст] / Н.М.Хасанов, А.Дж. Ятимов // VII МНПК «Перспективы развития науки и образования», Душанбе, 2014. – С. 150-152.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 24 июля по 30 июля
Осталось 4 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
03 августа
Загрузка в eLibrary
03 августа
Рассылка печатных экземпляров
11 августа