Аналитика - Генерация энергии

В РусГидро приступили к основному этапу работ по выравниванию здания Загорской ГАЭС-2

28.09.20 07:00

РусГидро приступило к основному этапу работ по выравниванию здания Загорской ГАЭС-2

На площадке строящейся в Московской области Загорской ГАЭС-2 начат основной этап работ по выравниванию здания станции, изменившего свое положение после непроектной осадки в 2013 году. Эта технологическая операция в таких масштабах проводится впервые не только в России, но и в мире.

История строительства

Загорская ГАЭС-2 представляет собой гидроаккумулирующую электростанцию, которая предназначена для выравнивания суточных графиков нагрузки и повышения надежности функционирования энергосистемы. Проектная мощность ГАЭС – 840 МВт (4 гидроагрегата по 210 МВт), проектная среднегодовая выработка – 1 млрд кВт·ч. Станция расположена в Сергиево-Посадском районе Московской области, вблизи действующей Загорской ГАЭС.

Сооружения Загорской ГАЭС-2 включают в себя образованный дамбами верхний бассейн, водоприемник, четыре железобетонных напорных водовода, здание ГАЭС, нижний бассейн (общий с действующей Загорской ГАЭС) и здание комплектного распределительного устройства элегазового (КРУЭ 500 кВ) – общее для Загорской ГАЭС и Загорской ГАЭС-2.

Строительство Загорской ГАЭС-2, как второй очереди действующей Загорской ГАЭС, рассматривалось с конца 1980-х годов. В 1990 году Минэнерго было утверждено задание на проектирование второй очереди Загорской ГАЭС-2, в 1993 году было подготовлено и в 1995 году утверждено технико-экономическое обоснование (ТЭО) проекта. В связи со сложной экономической ситуацией в стране, строительство станции в то время начато не было.

В 2006 году, после анализа причин масштабной аварии в энергосистеме Московского региона, было принято решение о реализации проекта Загорской ГАЭС-2, что потребовало актуализации проектной документации. В 2006 году институт «Гидропроект» разработал обоснование инвестиций, а в 2007 году – новое ТЭО строительства Загорской ГАЭС-2. И обоснование инвестиций, и ТЭО получили положительные заключения ФГУ «Главгосэкспертиза России».

Строительство Загорской ГАЭС-2 было начато в 2007 году с разработки песчаных грунтов котлована здания станции. В 2008-2009 годах производилось бетонирование конструктивных элементов здания ГАЭС, в 2010 году начато возведение напорных водоводов. В 2011 году готовность станции достигла 50%, был начат монтаж гидротурбин. В 2012 году первые два гидроагрегата станции были подготовлены к пуску, который сдерживался неготовностью схемы выдачи мощности (ВЛ 500 кВ). В марте 2013 года после разбора временной перемычки нижний бьеф Загорской ГАЭС-2 был заполнен водой, здание станции было поставлено под напор.

17 сентября 2013 года в течение короткого промежутка времени вода заполнила машинный зал станции и пристанционную площадку. Пострадавших не было. В результате осмотра места происшествия и произведенных измерений было установлено, что правая часть здания ГАЭС (вместе с одним из блоков подпорной стенки) просела на 0,96 м, а левая поднялась на 0,56 м, т. е. произошел «перекос» здания на правую сторону. Впоследствии до завершения работ по стабилизации сооружения здание осело примерно с этим же креном еще на 35-40 см.

Последующими исследованиями, в т. ч. путем бурения скважин, в районе правой части здания ГАЭС (в том числе и непосредственно под самим зданием) были обнаружены сквозные (от нижнего бьефа к верхнему) размывы грунта, которые и явились причиной проседания.

Первоочередные мероприятия и разработка проекта выравнивания здания Загорской ГАЭС-2

Первоочередными мероприятиями после случившегося стали стабилизация положения здания ГАЭС и его осушение. Со стороны нижнего бьефа ГАЭС была отсыпана перемычка, изолирующая здание Загорской ГАЭС-2 от нижнего бассейна. Путем подачи цементного раствора по скважинам была заполнена полость под фундаментом станции, что позволило в июне 2014 года завершить осушение котлована. Проведенные обследования показали стабильное состояние пространственного положения здания Загорской ГАЭС-2, а также отсутствие повреждений его конструкций, препятствующих восстановлению здания.

Практически сразу же после произошедшего институт «Гидропроект» начал проработку возможных вариантов дальнейшей судьбы станции. В связи с уникальностью задачи, не имеющей аналогов в мировой практике, проектно-изыскательские работы и различные экспертизы заняли в общей сложности пять лет, к ним в той или иной степени был привлечен широкий круг как российских, так и зарубежных инженеров и ученых в области гидротехники, укрепления грунтов, подъема зданий и сооружений.

После технического и экономического анализа различных вариантов на заседаниях научно-технических советов РусГидро и ЕЭС было принято решение о выборе в качестве приоритетного варианта вариант выравнивания здания ГАЭС методом управляемого компенсационного нагнетания (УКН) специальных составов.

Для отработки технологии подъема на площадке строительства был организован опытный участок, представляющий собой модель фундаментной плиты здания Загорской ГАЭС-2, заглубленную на 21 м и установленную под наклоном, соответствующим наклону здания станции. Испытания на опытном участке показали, что управляемый подъем здания возможен – были достигнуты необходимые показатели перемещения плиты.

Экспертиза проектных решений была проведена в 2015 году консорциумом компаний «Ламайер Интернэшнл» (Германия), «Бауэр» (Германия), «ЭФ-ТЭК» (Россия), а также в 2017 году – ГАУ «Мосгосэкспертиза». По всем решениям проекта получено положительное заключение. В 2018 году проектные решения по выравниванию здания были одобрены на совместном заседании Научно-технической коллегии НП «НТС ЕЭС» и Научного Совета РАН по надежности и безопасности больших систем энергетики. В декабре 2018 года мероприятия по выравниванию здания Загорской ГАЭС-2 были одобрены Советом директоров РусГидро.

Насосы для закачки затвердевающих составов

Технология и ход работ по выравниванию здания Загорской ГАЭС-2

Выравнивание здания Загорской ГАЭС-2 – неординарная научно-техническая задача. Необходимо осуществить управляемый подъем объекта весом около 350 тысяч тонн плюс около 100 тысяч тонн грунта и закачанного под фундамент станции выравнивающего состава без создания в здании недопустимых напряжений, а также обеспечить дальнейшее стабильное состояние основания станции в период всего срока его эксплуатации (не менее 100 лет).

Выравнивание здания Загорской ГАЭС-2 производится путем закачки под фундаментную плиту здания специальных инъекционных выравнивающих составов. В ходе закачки составов в грунте возникает область повышенного давления, и это давление выталкивает здание вверх. Затвердевание закачанного состава обеспечивает устойчивость модифицированного грунта в течение всего периода эксплуатации ГАЭС.

Инъекция растворов производится через специальные скважины, создаваемые методом горизонтально-наклонного бурения. Всего планируется пробурить 364 скважины длиной от 142 м до 186 м, расположенных в 8 ярусах. В каждую из скважин помещаются специальные манжеты (в среднем 140 манжет на скважину), через которые производится инъекция растворов. На первом этапе закачиваются пропиточные растворы, которые закрепляют песчаный грунт вокруг скважины, на втором этапе – растворы для выравнивания здания. Всего планируется закачать 30,8 тыс. м³ растворов, в том числе 13,7 тыс. м³ пропиточных растворов и 17,1 тыс. м³ растворов для компенсационного нагнетания. Растворы готовятся на площадке проведения работ и состоят из бентонита и цемента со специальными добавками.

Установка для горизонтально-наклонного бурения

В сентябре 2019 года со специализированной организацией ООО «ТоннельГеоСтрой», обладающей большим опытом работ в области укрепления грунтов и строительстве подземных сооружений, был заключен договор на проведение работ по выравниванию здания Загорской ГАЭС-2.

Летом 2020 года были завершены подготовительные мероприятия, включающие в себя укрепление конструкций здания ГАЭС при помощи композитных материалов на основе углепластика, и начат основной этап работ, включающий бурение скважин и закачку растворов. По предложению подрядной организации была изменена технология бурения: с лучевого из двух котлованов, расположенных в нижнем и верхнем бьефе, на горизонтально-наклонное бурение со стороны нижнего бьефа.

Бурение скважин и закачка растворов ведутся поэтапно, от верхних к нижним ярусам, и должны быть завершены в середине 2022 года. Работы контролируются специалистами института «Гидропроект» из специально организованного центра управления подъемом.

Стоимость проекта выравнивания здания Загорской ГАЭС-2 оценивается в 3,15 млрд рублей. Решения о дальнейших действиях в отношении достройки Загорской ГАЭС-2 будут приняты РусГидро после проведения работ по выравниванию здания станции и оценке их результатов.