RU2401356C1

RU2401356C1 - Method of block-modular construction of hydraulic structures in underwater pits

Info

Publication number: RU2401356C1
Application number: RU2009105230/03A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Киселев (RU); Вячеслав Алексеевич Киселев; Виталий Александрович Сидоров (RU); Виталий Александрович Сидоров; Михаил Александрович Галабурда (RU); Михаил Александрович Галабурда; Дмитрий Алексеевич Киселев (RU); Дмитрий Алексеевич Киселев
Original assignee: Вячеслав Алексеевич Киселев
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-10-10
Also published as: RU2009105230A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method for block-modular construction of hydraulic structures in underwater pits consists in the fact that block modules are manufactured on coastal base in plant according to continuous flow process technology, populating them with equipment and devices, are delivered to the construction site and installed in project position onto previously prepared underwater foundation. Block modules of hydraulic structures are delivered to area of construction on barges-platforms and installed in design position onto underwater foundation in one, two or more tiers depending on height of hydraulic structure, with the help of floating lifting facility, which may operate in constrained navigable conditions. Block modules are reliably fixed to each other and sealed along joined parts with the help of quick-to-connect flange and other devices and sockets of utilities.

EFFECT: reduced labour intensiveness and material intensity, expansion of operational and technical capabilities and area of application of block-modular construction of hydraulic structures with various height and purpose.

2 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к технологии строительства гидротехнических сооружений и выполнения строительно-монтажных работ.The invention relates to a technology for the construction of hydraulic structures and construction and installation works.

Известен способ строительства гидротехнических сооружений, в частности каскадов низконапорных ГЭС в подводных котлованах, так называемым «наплавным блок-модульным методом» (Журнал «Гидротехническое строительство» №12, 1998 г.), не требующий перекрытия рек и возведения ограждающих перемычек, как при традиционном способе строительства ГЭС в сухих котлованах. При этом блок-модули выполняются плавучими и устанавливаются в проектное положение на подводном основании путем их затопления с заливкой полостей бетоном. Однако названный способ имеет ряд недостатков и сложно решаемых вопросов, не позволяющих в полной мере реализовать достоинства блок-модульного строительства гидротехнических сооружений и существенно снизить трудоемкость, сроки строительства и окупаемости капитальных вложений:There is a method of constructing hydraulic structures, in particular cascades of low-pressure hydroelectric power stations in underwater pits, the so-called "floating block-modular method" (Journal "Hydraulic Engineering" No. 12, 1998), which does not require river closure and the construction of enclosing lintels, as in the traditional a method of building a hydropower plant in dry pits. In this case, the block modules are floating and installed in the design position on the underwater base by flooding them with concrete poured cavities. However, the named method has a number of shortcomings and difficult to solve issues that do not allow to fully realize the advantages of the modular construction of hydraulic structures and significantly reduce the complexity, construction time and payback of capital investments:

- сложность конструкции плавучих блок-модулей с учетом требований, предъявляемых к плавучему средству;- the complexity of the design of floating block modules, taking into account the requirements for a floating vehicle;

- сложная и трудоемкая технология погружения в водном потоке и установки плавучих блок-модулей в фиксированное положение на подводном основании;- a complex and time-consuming technology of immersion in a water stream and installation of floating block modules in a fixed position on an underwater base;

- возможность установки только одного яруса блок-модулей ограниченной высоты и необходимость строительства верхних ярусов непосредственно в створе гидросооружения с большим объемом бетонных и строительно-монтажных работ.- the ability to install only one tier of block modules of limited height and the need to build upper tiers directly in the hydraulic construction site with a large volume of concrete and construction and installation works.

Названные недостатки отсутствуют в патентуемом способе блок-модульного строительства гидротехнических сооружений в подводных котлованах с применением плавучих подъемных средств большой грузоподъемности.These drawbacks are absent in the patented method of block-modular construction of hydraulic structures in underwater pits with the use of large-capacity floating lifting devices.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости, ускорение и удешевление строительства гидротехнических сооружений путем устранения недостатков известных способов.The aim of the invention is to reduce the complexity, accelerate and cheapen the construction of hydraulic structures by eliminating the disadvantages of the known methods.

Осуществление изобретения позволит не только устранить недостатки существующих способов, но и расширить эксплуатационно-технические возможности применения блок-модульного строительства в подводных котлованах для более высоких гидротехнических сооружений, с установкой блок-модулей в два и более ярусов, и использовать блок-модульный способ как для строительства гидроэлектростанций, в том числе каскадов ГЭС, так и при строительстве дамб, плотин, причалов и шлюзов, что невозможно при известном «наплавном блок-модульном методе».The implementation of the invention will not only eliminate the disadvantages of existing methods, but also expand the operational and technical capabilities of the use of block-modular construction in underwater pits for higher hydraulic structures, with the installation of block-modules in two or more tiers, and use the block-modular method as for the construction of hydroelectric power plants, including cascades of hydroelectric power stations, and the construction of dams, dams, moorings and locks, which is not possible with the well-known “floating block-modular method”.

Этот технический результат достигается тем, что гидротехническое сооружение быстро собирается с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности из крупных блок-модулей, насыщенных необходимым оборудованием и устройствами, выполненных с высокой степенью завершенности в заводских условиях на береговой базе, доставляемых к месту строительства на баржах-площадках. Предельные размеры блок-модулей определяются условиями их перегрузки и доставки во водным путям к месту монтажа и могут достигать размеров L×B×H до 80×17×14 м, массой до 2000 т.This technical result is achieved by the fact that the hydraulic structure is quickly assembled with the help of a large-capacity floating lifting device from large block modules, saturated with necessary equipment and devices, made with a high degree of completeness in the factory on the coastal base, delivered to the construction site on barge platforms . The maximum dimensions of the block modules are determined by the conditions of their transshipment and delivery in waterways to the installation site and can reach sizes L × B × H up to 80 × 17 × 14 m, weighing up to 2000 tons.

Отличительной особенностью патентуемого способа строительства является то, что блок-модули не имеют плавучести, доставляются к месту строительства по воде на обычных баржах-площадках и устанавливаются в проектное положение в подводном котловане в два или более ярусов с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности, например по патенту на изобретение RU 2320529 С1, с несколькими грузоподъемными устройствами на одном судовом корпусе, способного работать в ограниченных судоходных условиях. Блок-модули нижнего яруса по нижней грани имеют открытую арматуру, которую заливают бетоном для надежного закрепления их на подводном основании после установки в штатное положение и удаления воды из внутреннего пространства блок-модуля, герметизируемого эластичными прокладками по контуру блок-модуля и нижними железобетонными плитами с закрываемыми горловинами (люками), через которые удаляется вода и закачивается бетон. Установленные в проектное положение блок-модули надежно скрепляются друг с другом и герметизируются по сопрягаемым частям с помощью быстро соединяемых фланцевых и других устройств и разъемов коммуникаций специальной конструкции.A distinctive feature of the patented construction method is that the block modules do not have buoyancy, are delivered to the construction site by water on ordinary barge platforms and are installed in the design position in the underwater pit in two or more tiers with the help of a floating lifting means of heavy lifting capacity, for example patent for invention RU 2320529 C1, with several lifting devices on one ship’s hull, capable of operating in limited shipping conditions. The lower tier block modules on the lower face have open reinforcement, which is poured with concrete to securely fix them on the underwater base after installation in a normal position and removal of water from the interior of the block module, sealed with elastic gaskets along the block module circuit and lower reinforced concrete slabs closed necks (hatches) through which water is removed and concrete is pumped. Installed in the design position, the block modules are securely fastened to each other and sealed in mating parts with the help of quickly connected flange and other devices and communications connectors of a special design.

Строительство гидротехнических сооружений (ГЭС, плотин, дамб, шлюзов и других гидросооружений) патентуемым способом иллюстрируется чертежами, показанными на фиг.1-13. На фиг.1 показана схема типового блок-модуля для строительства дамб и плотин; на фиг.2 показана схема дамбы, выполненной из блок-модулей - поперечный разрез; на фиг.3-поперечный разрез причала, выполненного из блок-модулей; на фиг.4 показана схема шлюза, выполняемого из блок-модулей; на фиг.5 и 6 показана технология установки блок-модулей шлюза: на фиг.5 - установка блок-модуля левой стенки, на фиг.6 - установка нижнего блок-модуля правой стенки; на фиг.7-10 показана технология установки блок-модулей ГЭС: на фиг.7 - застропка блок-модуля на барже, установленной над котлованом, на фиг.8 - подъем блок-модуля и вывод баржи, на фиг.9 - установка блок-модуля нижнего яруса в проектное положение на подводное основание, на фиг.10 - установка блок-модуля второго яруса во втором ряду; на фиг.11, 12 и 13 показаны схемы погрузки блок-модулей ГЭС на баржу-площадку на месте их изготовления: на фиг.11 - застропка блок-модуля на косяковой тележке - вид спереди, на фиг.12 - вид сверху, на фиг.13 - установка блок-модуля на баржу-площадку.The construction of hydraulic structures (hydroelectric power stations, dams, dams, locks and other hydraulic structures) by the patented method is illustrated by the drawings shown in figures 1-13. Figure 1 shows a diagram of a typical block module for the construction of dams and dams; figure 2 shows a diagram of a dam made of block modules - cross section; Fig. 3 is a cross-sectional view of a berth made of block modules; figure 4 shows a diagram of a gateway executed from block modules; Figures 5 and 6 show the installation technology of the gateway block modules: Fig. 5 shows the installation of the left wall block module; Fig. 6 shows the installation of the lower right module block module; Figures 7-10 show the installation technology of block modules of hydroelectric power stations: Fig. 7 shows a blockage of a block module on a barge installed above the foundation pit; - the module of the lower tier in the design position on the underwater base, figure 10 - installation of the block module of the second tier in the second row; 11, 12 and 13 show loading diagrams of the HPS block modules on the barge platform at the place of their manufacture: FIG. 11 is a block module clasp on a jamb cart — front view, FIG. 12 is a top view, FIG. .13 - installation of the block module on the barge platform.

Типовой блок-модуль для дамб и плотин (фиг.1) может состоять из вертикальной железобетонной стенки 1, футерованной гидроизоляцией 2, нижней плиты 3, верхней плиты 4 и подпорных косынок 5 и 6. Нижняя плита 3, устанавливаемая на подготовленное подводное основание 7, имеет выступы с упругими гидроизолирующими прокладками 8, расположенные по контуру, и выступающую арматуру 9, а также горловины 10, через которые может закачиваться бетонный раствор под плиту 3 для надежного сцепления и герметизации. При высоте дамбы (плотины) больше высоты блок-модуля могут устанавливаться унифицированные блок-модули в два или три яруса (фиг.2) с дополнительными подпорными косынками 11 и 12 и дополнительной плитой 13. Дамба, выполненная из нескольких ярусов блок-модулей, может иметь анкерные тяги 14, соединенные с анкерами 15, и грунтовую отсыпку 16. При работе с верхего бьефа, по мере повышения горизота воды, можно устанавливать, при необходимости, дополнительно несколько ярусов блок-модулей, создавая дамбу (плотину) требуемой высоты. Из аналогичных блок-модулей можно также строить причалы как в руслах рек, так и на водохранилищах, совмещая их, при необходимости, с ограждающими дамбами (фиг.3), а также боковые стенки шлюзовых камер с установкой блок-модулей в один или два яруса (фиг.4, 5 и 6). Блок-модули ГЭС выполняются в виде железобетонных коробок 17(фиг.7), насыщенных технологическим оборудованием с высокой степенью готовности, и имеют максимально простую и быструю стыковку сопрягаемых частей и коммуникаций. Нижняя грань блок-модулей первого яруса (фиг.9) может быть выполнена аналогично блок-модулям для дамб, имеет выступы с эластичными гидроизолирующими прокладками 8 и открытую арматуру 9 для последующей заливки бетоном через горловины 10 для надежного скрепления с зубчатым скальным основанием подводного котлована.A typical block module for dams and dams (Fig. 1) may consist of a vertical reinforced concrete wall 1 lined with waterproofing 2, a lower plate 3, an upper plate 4 and retaining scarves 5 and 6. A lower plate 3 mounted on a prepared underwater base 7, has protrusions with elastic waterproofing gaskets 8 located along the contour, and protruding reinforcement 9, as well as necks 10, through which concrete mortar can be pumped under the plate 3 for reliable adhesion and sealing. When the height of the dam (dam) is greater than the height of the block module, unified block modules can be installed in two or three tiers (Fig. 2) with additional retaining scarves 11 and 12 and an additional plate 13. A dam made of several tiers of block modules can have anchor rods 14 connected to the anchors 15 and a soil bed 16. When working from the upstream, as the water horizon increases, you can install, if necessary, an additional several tiers of block modules, creating a dam (dam) of the required height. From similar block modules, it is also possible to build piers both in river beds and on reservoirs, combining them, if necessary, with enclosing dams (Fig. 3), as well as the side walls of lock chambers with the installation of block modules in one or two tiers (Fig. 4, 5 and 6). HPP block modules are made in the form of reinforced concrete boxes 17 (Fig. 7), saturated with technological equipment with a high degree of readiness, and have the simplest and quickest docking of the mating parts and communications. The lower face of the first-tier block modules (Fig. 9) can be made similar to block modules for dams, has protrusions with elastic waterproofing spacers 8 and open reinforcement 9 for subsequent pouring concrete through the mouths 10 for reliable bonding to the toothed rock base of the underwater pit.

Блок-модульное строительство гидротехнических сооружений в подводном котловане с использованием плавучих подъемных средств (патентуемым способом) осуществляется следующим образом.Block-modular construction of hydraulic structures in the underwater pit using floating lifting means (patented method) is as follows.

Изготовленные в заводских условиях на береговой региональной базе блок-модули гидросооружения (дамб, плотин, ГЭС, шлюзов) доставляются к месту строительства гидротехнического сооружения на баржах-площадках 18 (фиг.7). Здесь баржа-площадка 18 с блок-модулем 17 устанавливается над заранее подготовленным подводным котлованом. Затем с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности 19, например, по патенту RU 2320529 С1, осуществляется застропка и подъем блок-модуля 17 над баржой-площадкой 18, после чего баржа-площадка выводится из-под блок-модуля.(фиг.8). После этого блок-модуль опускается и устанавливается в проектное положение на штатное место на подготовленном подводном основании 7 (фиг.9). При этом осуществляется удаление воды из внутреннего пространства блок-модуля между дном и нижней плитой блок-модуля и заливка его бетонным раствором для надежного закрепления блок-модуля на зубчатой поверхности скального подводного основания. После установки первого блок-модуля нижнего яруса устанавливаются блок-модули второго яруса. Для этого баржа-площадка ставится рядом с установленным первым блок-модулем. После подъема блок-модуля и вывода баржи плавучее подъемное средство вместе с поднятым блок-модулем перемещается поперек створа к блок-модулю первого яруса, на который затем ставится блок-модуль второго яруса. Аналогичным образом устанавливаются блок-модули нижнего и верхнего ярусов во втором ряду (фиг.10). Таким же образом монтируются блок-модули шлюзов (фиг.5 и 6), дамб (плотин) и причалов. При высоте дамб и плотин ГЭС больше высоты блок-модулей, устанавливаемых в два яруса, дальнейшее увеличение количества ярусов до требуемой высоты может выполняться плавучим подъемным средством при работе с верхнего бьефа, по мере повышения горизонта воды в водохранилище.Manufactured at the factory on the regional coastal base, hydraulic block modules (dams, dams, hydroelectric power stations, locks) are delivered to the construction site of the hydraulic structure on barge platforms 18 (Fig. 7). Here, the platform barge 18 with the block module 17 is installed above the previously prepared underwater pit. Then, using a floating lifting means of heavy lifting capacity 19, for example, according to the patent RU 2320529 C1, the block module 17 is slinged and lifted above the platform barge 18, after which the platform barge is pulled out from under the block module. (Fig. 8) . After that, the block module is lowered and installed in the design position at the regular position on the prepared underwater base 7 (Fig.9). In this case, water is removed from the internal space of the block module between the bottom and the bottom plate of the block module and poured with concrete mortar to securely fix the block module on the gear surface of the rocky underwater base. After installing the first block module of the lower tier, the block modules of the second tier are installed. For this, a platform barge is placed next to the first block module installed. After lifting the block module and withdrawing the barge, the floating lifting means together with the raised block module moves across the section to the block module of the first tier, on which the block module of the second tier is then placed. Similarly, the installed block modules of the lower and upper tiers in the second row (figure 10). In the same way, the block modules of the gateways (Figs. 5 and 6), dams (dams) and berths are mounted. When the heights of dams and dams of hydroelectric power stations are greater than the height of the block modules installed in two tiers, a further increase in the number of tiers to the required height can be carried out by floating lifting equipment when working from the upper pool, as the water horizon in the reservoir increases.

Погрузка блок-модулей на баржи-площадки (фиг.11, 12 и 13) осуществляется на региональной базе их изготовления также с помощью плавучего подъемного средства большой грузоподъемности 19 с использованием косяковых тележек 20, применяемых в судостроении, для возможности работы на разных навигационных горизонтах воды.The loading of the module modules on the barge platforms (Figs. 11, 12 and 13) is carried out on the regional basis for their manufacture also using a floating lifting means of heavy lifting capacity 19 using jambs 20 used in shipbuilding, for the possibility of working at different navigational horizons of water .

Claims

1. Способ блок-модульного строительства гидротехнических сооружений в подводных котлованах, заключающийся в том, что блок-модули изготавливают на береговой базе в заводских условиях по поточной технологии, с насыщением оборудованием и устройствами, доставляют их к месту строительства и устанавливают в проектное положение на предварительно подготовленное подводное основание, отличающийся тем, что блок-модули гидросооружений доставляют к месту строительства на баржах-площадках и устанавливают в проектное положение на подводное основание в один, два или более ярусов в зависимости от высоты гидросооружения, с помощью плавучего подъемного средства, способного работать в ограниченных судоходных условиях, при этом блок-модули надежно скрепляют друг с другом и герметизируют по сопрягаемым частям с помощью быстро соединяемых фланцевых и других устройств и разъемов коммуникаций.1. The method of block-modular construction of hydraulic structures in underwater pits, which consists in the fact that the block-modules are manufactured at the coastal base in the factory using in-line technology, saturated with equipment and devices, delivered to the construction site and installed in the design position on a preliminary basis prepared submarine base, characterized in that the hydraulic module block modules are delivered to the construction site on barge platforms and installed in the design position on the submarine base in one, two or more tiers, depending on the height of the hydraulic structure, using a floating lifting means capable of operating in limited navigable conditions, while the block modules are securely fastened to each other and sealed in mating parts using quickly connected flange and other devices and communications connectors.

2. Способ блок-модульного строительства по п.1, отличающийся тем, что блок-модули, устанавливаемые в нижнем ярусе на подводном основании, для надежного их закрепления на подводном основании с зубчатой поверхностью по нижней грани выполняют с открытой арматурой, которую заливают бетоном, после установки блок-модулей на подводное основание и удаления воды из внутреннего пространства блок-модулей, герметизируемого эластичными прокладками, установленными по контуру, между дном котлована и нижними железобетонными плитами блок модулей с закрываемыми горловинами (люками), через которые удаляют воду и закачивают бетон. 2. The method of block-modular construction according to claim 1, characterized in that the block-modules installed in the lower tier on the underwater base, for reliable fastening on the underwater base with a serrated surface along the lower face, is made with open reinforcement, which is poured with concrete, after installing the block modules on the underwater base and removing water from the inner space of the block modules, sealed with elastic gaskets installed along the contour, between the bottom of the pit and the lower reinforced concrete slabs, the block of modules with closed ted necks (hatches) through which water is removed and pumped concrete.