Гидросооружения 2/2009

Подождите немного. Документ загружается.

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 2/2009

тода с учетом таких внешних пара-

метров, как температура воздуха и

поток солнечной радиации изучена

еще недостаточно хорошо.

Довольно широкое распростра-

нение получил и активный метод из-

мерений [2]. Для его использования

требуется нагревательный кабель

мощностью от 3 Вт/м до 10 Вт/м для

определения мест фильтрации и

расхода фильтрационного стока, со-

ответственно.

Однако нет ни одного доку-

ментально хорошо описанного

случая применения этих методов

на «сухих» плотинах. В этом слу-

чае датчики могут находиться

над горизонтом грунтовых вод. В

южных странах «сухие» плотины

должны быть защищены от самых

тяжелых паводков системой обна-

ружения, установка которой тре-

бует как можно меньшего объема

строительных работ. Например,

простым кабелем, проложенным

под низовой призмой как можно

ближе к низовому откосу. Кроме

того, необходимо учитывать, что в

таких районах доступ к источни-

кам энергоснабжения может быть

ограничен.

Для более детального исследо-

вания поведения «сухих» насып-

ных плотин с применением как пас-

сивных, так и активных методов,

был сооружен полномасштабный

экспериментальный водоем [3]. С

сентября 2006 г. было произведено

два полных наполнения с целью мо-

делирования внезапных паводков

в различных метеорологических

условиях. Было использовано не-

сколько распределенных датчиков

температуры. Ниже изображена

схема водоема, описано оборудова-

ние и план эксперимента.

2 Полномасштабная

экспериментальная

модель водоема

Водоем был сооружен на базе инс-

титута Семагреф близ Эксан-Про-

ванса во Франции. План экспери-

мента предусматривал возведение

четырех дамб высотой 2,5 м с ус-

тройством искусственных филь-

трационных каналов на двух раз-

личных уровнях. Низовой откос

каждой дамбы должен быть покрыт

минеральным фильтром с установ-

ленными на нем оптоволоконным и

нагревательным кабелями (ðèñ. 1),

затем присыпанных гравийной

призмой. Планировалось обору-

довать фильтрационные каналы

различной конфигурации для изу-

чения влияния этого параметра на

результаты замеров.

2.1 Строительство водоема

Водоем, построенный весной

2006 г., имеет прямоугольную фор-

му и размер по внешним границам

Рис. 2: Общая схема водоема

Mess-Ergebnisse beim Feldexperiment mit

faseroptischen Untersuchungsmethoden

Sowohl aktive als auch passive Temperaturmessmethoden haben ihre Tauglichkeit fuer das

Lokalisieren von Deich- bzw. Dammschaeden bereits unter Beweis gestellt. Der Einfluss der

Lufttemperatur und der Sonneneinstrahlung auf das Messergebnis wurden jedoch bis jetzt

kaum untersucht. Seit September 2006 wurden in einem eigens errichteten Testbecken um-

fangreiche Versuche an aktiven und passiven Temperaturmessmethoden durchgefuehrt.

Zu diesem Zweck wurde eine Reihe von Hochwasserereig nissen mit unterschiedlichen me-

teorologischen Rahmenbedingungen simuliert. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Test-

durchfuehrung und zeigt die Ergebnisse der Simulationen. Weiters wird ein Bezug herge-

stellt zwischen der gemessenen Stroemung im Deich und den gemessenen Temperaturen.

Measurement Results on Full Scale Field Experiment using

Optical Fibre Detection Methods

Both active and passive temperature measurement methods have demonstrated their func-

tionality to locate leaks in dams. However the sensibility of measurements with respect to

external parameters such as air temperature or solar radiative flux has not been well inves-

tigated. A full scale experimental basin was built to test active and passive measurements.

Several fillings were made since September 2006, in order to mimic sudden floods with dif-

ferent meteorological conditions. The equipment is described, and results are presented. A

special emphasis is put on relationship between leakage flow rate and corresponding tem-

perature measurements.

Гравийная призма

Доные фильтрационные каналы (+20 см)

Восток

Верхние фильтрационные каналы (+150 см)

Фильтрацион-

ные каналы

Гребень

дамбы

Задвижки

Ливнесток

Донный водовыпуск

Слив воды

Юг

Запад

Север

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 2/2009

36 х 23 м. Тело дамб было отсыпано

из местных илистых суглинков с

проницаемостью 10–11 м/с. Филь-

трационные каналы в основном

были сформированы из цилинд-

ров, изготовленных из геотекстиля

диаметром 0,3 м, которые запол-

нены песком с проницаемостью

10–3 м/с, и соединенных со сторо-

ны верхнего бьефа с трубой из ПВХ,

заканчивающейся задвижкой. Ос-

тальные фильтрационные каналы и

места протечек были организованы

таким же образом, но с применени-

ем плоских профилей, например,

донные каналы с южной стороны

шириной 4 м (ðèñ. 2 è 3). Фильтра-

ционный расход этих искусствен-

ных каналов может теоретически

достигать 10 л/мин и измеряется во-

донепроницаемым электромагнит-

ным расходомером.

Для аварийного осушения

воды был установлен донный во-

довыпуск. Для заполнения водо-

ема использовался насос высокого

давления с высоким расходом. Пе-

реливной патрубок был установлен

вверху посередине северной сто-

роны и рассчитан на поддержание

постоянного уровня воды 2,4 м. По

всему периметру водоема был со-

оружен водосток.

После окончания строительных

работ оптоволоконные секции и на-

гревательные кабели были соеди-

нены в коробках, расположенных

на каждом углу водоема. Таким об-

разом, образовались три оптоволо-

конные линии: одна многомодовая

(многорежимная) линия для изме-

рения температуры с использова-

нием эффекта Рамана и две одно-

модовые (монорежимные) линии

для измерения температуры на-

пряжений и деформаций на основе

эффекта Бриллюэна. Целостность

оптоволокна проверялась оптичес-

ким временным рефлектометром

(OTDR). Затем оптоволоконные ли-

нии посредством телекоммуника-

ционного кабеля были соединены с

пунктом управления.

2.2 Установка датчиков

температуры и деформаций (DTS)

Чтобы сравнить работы в полевых

условиях при различных метеоро-

логических условиях, были исполь-

зованы устройства трех различных

производителей: Sensornet, Sensa

и Omnisens для измерений темпе-

ратуры и деформаций. Первые два

прибора предназначены только

для измерения температуры, тогда

как последний является распреде-

ленным датчиком температуры и

деформаций (DTSS), он способен

работать с двумя оптоволоконны-

ми линиями попеременно. Мони-

торинг температуры окружающей

среды осуществлялся при помощи

датчиков PT-100. Метеорологичес-

кие данные, такие как: скорость и

направление ветра, солнечная ра-

диация, влажность и температура

– собирались при помощи метео-

станции, расположенной на гребне

северо-восточного угла водоема.

Многомодовая оптоволоконная

линия (эффект Рамана)

Раман-спектрометрия позволяет

измерять температуру, анализируя

рассеянную часть света, случайно

попадающего в многомодовое оп-

товолокно. Многомодовая оптово-

локонная линия, установленная в

водоеме, составляет 960 м в длину.

Каждая сторона оборудована дву-

мя секциями наверху и в середине

откоса и одной секцией на дне, обоз-

наченными T2, T3, M2, M3, B2, соот-

ветственно. Каждая секция одной

стороны соединяется с соответству-

ющей секцией следующей стороны

по часовой стрелке, начиная с севе-

ро-восточной стороны. Затем каж-

дая замкнутая петля соединяется со

следующей в том же порядке.

Одномодовая оптоволоконная

линия (эффект Бриллюэна)

Спектрометрия вынужденного рас-

сеяния Бриллюэна позволяет изме-

рять как температуру, так и дефор-

мации. Первая линия для измерения

температуры состоит из свободных

одномодовых оптических волокон

из геотекстиля. В эту линию входят

три уровня оптоволокна, организо-

ванные так же, как и в многомодо-

вой системе трех оптоволоконных

уровней, и аналогично тому, как

устроена многомодовая система по

одной секции на уровень: T2, M2,

B2. Общая длина линии составляет

611 м. Вторая линия состоит из трех

различных оптических волокон, ле-

жащих на дне и соединенных меж-

ду собой лишь по трем сторонам:

восточной, южной и западной. Об-

щая рабочая длина линии состав-

ляет 471 м. Эта линия также чувс-

твительна к температурам, однако

эффект температурного воздейс-

твия можно компенсировать пря-

мыми измерениями температуры

по методу Рамана.

Нагревательный кабель

Нагревательный кабель укладыва-

ется вокруг оптоволокна на каж-

Рис. 3: Сооружение южного донного фильтрационного канала

ГРАНИЦЫ

ДАМБЫ

ГЕОТЕКСТИЛЬ

ТРУБЫ ПВХ

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 2/2009

дом уровне с каждой стороны. Он

изготовлен из медной проволоки

и подключен к источнику питания

мощностью 16 Вт. Исходя из длины

кабеля и напряженности электри-

ческого поля, во время испытаний

распределенная мощность соста-

вила 12 Вт/м. С декабря 2006 г. ка-

бель был удлинен и пропущен под

ранее установленными геомембра-

нами со стороны верхнего бьефа

(см. ниже).

3 Планирование эксперимента

Водоемы заполнялись дважды – с

сентября по ноябрь 2006 г. и с фев-

раля по апрель 2007 г. Выбор этих

двух периодов объясняется их раз-

личными температурными режи-

мами окружающей среды.

3.1 Первое наполнение

После нескольких пробных циклов

наполнения и осушения водоем был

заполнен на длительное время с

12 сентября по 16 ноября 2006 г.

Когда вода достигла номинального

расчетного уровня, обнаружили не-

сколько самопроизвольных проте-

чек, особенно вокруг верхних искус-

ственных фильтрационных каналов

на восточной стороне. Затем был

установлен постоянный уровень

воды 2 (±0,1) м. Благодаря задвиж-

кам расход донных фильтрацион-

ных каналов 15 сентября находился

на уровне 1 л/мин, а затем каждый

месяц повышался до тех пор, пока

не достиг уровня 10 л/мин. С интер-

валом в 10 минут производились де-

сятиминутные замеры датчиками

Sensornet DTS по Раману и датчика-

ми Omnisens DTSS по Бриллюэну.

3.2 Установка геомембран и

второе заполнение

Для того чтобы избежать неконт-

ролируемых протечек, в декабре

2006 г. верховой откос был покрыт

геомембраной. Многомодовое и од-

номодовое оптоволокна (по одному

каждого вида) были уложены на

верховом откосе под геомембраной

и соединены с температурными ли-

ниями Рамана и Бриллюэна, соот-

ветственно. После пробного запол-

нения для проверки целостности

геомембраны водоем снова был за-

полнен 26 января 2007 г. и остается

заполненным в настоящее время.

Уровень воды поддерживается

постоянным на отметке 2,4 м. С по-

мощью задвижек на всех искусст-

венных фильтрационных каналах

30 января был установлен расход

1 л/мин и каждый месяц увеличивал-

ся, пока не достиг уровня 10 л/мин.

Каждые десять минут проводились

пятиминутные замеры при помощи

датчика Sensa DTS по Раману. Спект-

рометрия вынужденного рассеяния

Бриллюэна (SBS) не проводилась.

Основной анализ полученных

экспериментальных данных явил-

ся частью коллективной работы

института Cemagref и компании

EDF. Результаты опубликованы в

различных статьях, включая ито-

говый доклад по внутренней эро-

зии и суффозии рабочей группы по

охране окружающей среды EWG

[4]. Вскоре планируется провести

еще одну серию измерений, чтобы

изучить процесс определения мест

фильтрации под слоем геомембра-

ны при помощи произвольного об-

разования в ней протечек.

4 Заключение

Был сооружен полномасштабный

водоем с контролируемыми искус-

ственными протечками и осущест-

влено его многомесячное заполне-

ние. Несмотря на то, что полученные

данные требуют более глубокого

изучения, первые результаты [4]

свидетельствуют о том, что места

протечек вполне определяемы без

нагрева и большой разницы между

температурами воздуха и воды.

[1] Johansson, S.: Seepage Monitoring in Em-

bankment Dams. Doctoral Thesis, Royal

institute of Technology, Stockholm, Swe-

den, 1997.

[2] Perzlmaier, S.; Aufleger, M.; Conrad, M.:

Distributed Fibre Optic Temperature

Measurements in Hydraulic Engineering

– Prospects of the Heat-up Method. In:

Proceedings of the 72nd annual meeting

of the international commission on large

dams (ICOLD), Seoul, Korea, 16. – 22. 05.

2004.

Литература

Авторы

Cyril Guidoux

Technopole Savoie Technolac

12, allee du Lac de Garde

BP 231

F-73374 Bourget-du-Lac cedex

Cyril.Guidoux@geophyConsult.com

Yves-Henri Faure, Ph. D.

Laboratoire des Transferts en Hydrologie

et Environnement (LTHE)

BP53

38041 Grenoble Cedex 09

France

yhfaure@ujf-grenoble.fr

Olivier Artieres, Ph. D.

Tencate Geosynthetics Europe

9 rue Marcel Paul, BP 40080

95873 Bezons Cedex

France

o.artieres@tencate.com

Jean-Marie Henault

Sylvain Blairon

EDF, 6 Quai Watier

78400 Chatou

France

jean-marie.henault@edf.fr

sylvain.blairon@edf.fr

Jean-Jacques Fry

EDF CIH

73 373 Le Bourget du Lac Cedex

France

jean-jacques.fry@edf.fr

Jan Van Roosbroeck, Ph.D.

FOS&S, Cipalstraat 12 – 14

2440 Geel, Belgium

jvanroosbroeck@fos-s.com

Paul Royet

Cemagref, BP 31

13612 Aix en provence cedex 1

France

paul.royet@aix.cemagref.fr

[3] Guidoux, C.: Leak detection using optical

fibre temperature measurements: Full

scale field experiment with passive and

active detection method. In: 5th meeting

of the European Working Group on In-

ternal Erosion in Embankment Dams, 11.

– 12. 09. 2006, Stockholm, Sweden.

[4] Vedrenne, C. et al.: Active and Passive De-

fences against Internal Erosion. In Final

Report of the European Working Group

on Internal Erosion, Freising, 2007.

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 2/2009

Вольфганг Г. Бруннер, Артур Би, Вильям Чанг и Дунфенг Цонг

Строительство первой противофильтрационной

завесы методом «стена в грунте» c помощью

низкогабаритной траншейной фрезы

в туннеле плотины в Китае

В провинции Сичуан местная компания Nanya River Basin Hydraulic Power Development Co. Ltd и

компания China Gezhou Ba Water & Power Group Co. Ltd. ведут строительство гидроэлектростанции

Йелех мощностью 240 мегаватт. Фирма Foundation Engineering Company of China Water Resource

and Hydropower получила заказ на подготовку основания по правому берегу, включая возведение

бетонной стены в грунте с перехлестом секций в туннеле плотины с помощью низкогабаритной

траншейной фрезы фирмы BAUER.

1 Введение

На юге китайской провинции

Сичуан строится гидроэлектро-

станция Йелех мощностью 240

мегаватт. Работы выполняют го-

сударственные компании Sichuan

Nanya River Basin Hydraulic Power

Development Company Limited и

China Gezhou Ba Water & Power

Group Company Limited. Проект

предусматривает использование

реки Нанья, притока Даду, преиму-

щественно для производства энер-

гии и регулирования паводкового

стока. Строительство ведется в

зоне сильной сейсмической актив-

ности (интенсивность 8 баллов) и

представляет собой одну из самых

высоких в Азии (125,5 м) каменно-

набросных плотин с асфальтобе-

тонной диафрагмой. Строительная

компания Foundation Engineering

Company of China Water Resource

and Hydropower (FEC) получила за-

каз под номером «YL/C I» на выпол-

нение работ по подготовке основа-

ния на правом берегу реки. Работы

включали в себя строительство

бетонной противофильтрацион-

ной стены в грунте толщиной 1 м,

Рис. 1: Туннельная фреза фирмы BAUER

глубиной 75 м, объемом 19 317 м

внутри туннеля (его ширина –

6,0 м, а высота – 6,5 м). Все эти па-

раметры, грунты основания, состо-

ящие из водопроницаемого и очень

плотного песка, крупных камней

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 2/2009

и валунов, а также очень короткие

сроки определили выбор оборудо-

вания. Фирма FEC использовала

туннельную фрезу марки CBC25/

MBC30 производства BAUER с сис-

темой фрезерования стыков внах-

лест. С помощью данной шлицевой

фрезы можно произвести гермети-

зацию стыков значительно проще и

эффективнее, чем с использовани-

ем обычных канатных грейферов.

Шлицевая фреза незаменима для

создания отфрезерованных стыков

между элементами стены в грунте.

Элемент второй очереди фрезерует-

ся между двумя уже изготовленны-

ми первичными элементами обыч-

но за один шаг. Нахлест элементов

составляет в большинстве случаев

300 мм. Этот способ заделки швов

гарантирует герметичность более

высокого уровня, так как с помощью

фрезы создается шероховатая, бо-

роздчатая поверхность бетона эле-

мента первой очереди, что заметно

улучшает сцепление. Преимущество

использования шлицевой фрезы по

сравнению с другими технологиями

заключается в высокой производи-

тельности, чрезвычайно высокой

степени «вертикальности», которая

достигается благодаря встроенным

электронным датчикам для замера

угла, уклона и отклонения, а также

системе управления с гидравличес-

ким приводом. Кроме того, такая

фреза дает возможность резать са-

мые твердые валуны, «заделывать»

их в скалы и делать стыки почти гер-

метичными.

2 Основные данные

Земляные плотины должны слу-

жить мощной защитой при на-

воднении, их откосы при любых

обстоятельствах должны быть ус-

тойчивы, а основания не испыты-

вать перегрузки. Они должны быть

надежны в отношении внутренней

суффозии и выдерживать напор

воды. Большая часть описанных

Джастином (Justin, 1936) и Шерар-

дом и пр. (Sherard et al., 1963) проры-

вов насыпных плотин происходила

в результате фильтрации воды. В

этом отношении строительство эф-

фективного противофильтрацион-

ного устройства в основании пло-

тин является одной из важнейших

задач при строительстве.

Инъекционная цементация

представляет собой старейший вид

противофильтрационной завесы и

уплотнения грунта под плотиной.

Однако он достаточно сложен и

довольно дорог. Вследствие этого

были разработаны альтернативные

технологии, при которых грунт вы-

бирается из траншеи и заменяется

плотным материалом, например,

бетоном или цементно-бетонной

смесью. Самым известным методом

строительства стены в грунте явля-

ется технология разработки и воз-

ведения через одну секцию.

3 Проектные данные

3.1 Технико-экономические

данные для строительства

Противофильтрационная завеса на

левом берегу, в скальных грунтах

реки, находящихся близко к поверх-

ности, была выполнена устройс-

твом обычной цементации; на пра-

вом берегу частично с поверхности,

частично в большом туннеле 6,0 x

6,5 м – методом стены в грунте.

Общий объем выемки под стену в

грунте составил 19 317 м

, из кото-

рых 6284 м

были извлечены с по-

мощью агрегатов Wu-Ka-S местных

фирм-производителей, а 13 033 м

– с помощью туннельной фрезы

компании BAUER. Сопротивление

бетона, используемого для строи-

тельства уплотнительной стены,

составляет 35 МПа. Стена в грунте

имеет следующие характеристики:

302 м в длину при толщине 1000 мм,

расположена на глубине от 60,95 до

77,95 м и состоит из 68 элементов.

Требования вертикальности по за-

ложению 1:200.

3.2 Геология

Долина, где строится гидроэлект-

ростанция Йелех, широкая и асси-

метричная. На высоком левом бере-

гу стоит скала из кварцево-полевого

шпата, а на правом – аллювиаль-

ные и озерные отложения шириной

более 200 м. Формация грунта на

правом берегу реки имеет следую-

щие характеристики:

• 5% кварц, полевой шпат и

базальтовые валуны (размеры

более 200 мм),

• 35% кварц, полевой шпат и

базальтовые камни (60–200 мм),

• 20% галечник (2–60 мм),

• 40% песок и мелкозернистый

песок/шлам (< 2 мм).

Предел прочности камней и ва-

лунов на сжатие не определялся,

он оценивается примерно в 100–

160 МПа.

4 Основные виды

оборудования

4.1 Общее

Для возведения противофильтра-

ционных завес применяются раз-

Herstellung der ersten Dichtwand mit einer Schlitzwandfraese

in einem Dammtunnel in China

In der Sichuan Provinz wird das 240-MW-Yeleh-Wasserkraftwerk von Sichuan Nanya River

Basin Hydraulic Power Development Co. Ltd und China Gezhou Ba Water & Power Group Co.

Ltd. ge baut. Die Firma Foundation Engineering Company of China Water Resource and Hy-

dropower erhielt den Auftrag fuer die rechtssei ti ge Gruendung einschliesslich der Ausfueh-

rung einer Betondichtwand mit ueberfraesten Fugen, die in dem Dammtunnel mit Hilfe ein-

er BAUER-Tunnel fraese (Schlitzwandfraese mit niedriger Bauhoehe) aus gefuehrt wurde.

Construction of the first Cut-off Wall by a Low Headroom

Trench Cutter inside a Dam Tunnel in China

In Sichuan province the 240 MW Yeleh hydroelectric plant is constructed by Sichuan Nanya

River Basin Hydraulic Power Development Co. Ltd and China Gezhou Ba Water & Power

Group Co. Ltd. The specialist contractor Foundation Engineering Company of China Wa-

ter Resource and Hydropower was awarded the foundation treatment at the right bank,

including construction of a concrete cut-off wall inside the dam tunnel using a BAUER Low

Headroom Cutter using the overlap cutter joint.

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 2/2009

ные методы и имеются различные

виды оборудования. Правильный

выбор технологии и оборудования

для строительства стены в грунте

уже на стадии проектирования яв-

ляется решающим фактором для

достижения как технического, так и

экономического успеха. Далее опи-

саны особенности оборудования

для строительства стены и основные

причины их выбора и эксплуатации

при строительстве гидроэлектрос-

танции Йелех.

4.2 Агрегаты типа Wu-Ka-S

ударного действия местных

фирм-производителей

В начале при производстве работ

в русле и на левом берегу реки ис-

пользовались агрегаты типа Wu-Ka-

S местных фирм-производителей

как обладающие значительной ма-

невренностью. Однако в ходе экс-

плуатации они показали низкую

производительность, кроме того,

постоянно возникала необходимость

вентиляции, агрегаты производили

шум, к тому же возник чрезвычайно

высокий перерасход бетона. После

начала работ с туннельной фрезой

фирмы BAUER от применения мес-

тного оборудования постепенно от-

казались, и оно было выведено из

эксплуатации.

4.3 Изготовленная по

индивидуальному заказу

туннельная фреза CBC25/MBC30

фирмы BAUER

Шлицевая фреза имеет гидравли-

ческий привод и использует прин-

цип восходящего намыва. Во вре-

мя фрезерования расположенные

рядом участки грунта и скалы с по-

мощью двух вращающихся в проти-

воположном направлении фрезер-

ных колес непрерывно отделяются,

дробятся до необходимой величины,

смешиваются с укрепляющей щели

бетонитовой смесью и через фрезе-

ровальные колеса подаются во вса-

сывающий патрубок. Расположен-

ный за всасывающим патрубком

лопастной насос закачивает эту обо-

гащенную массу наверх к сепара-

тору, в котором частицы скального

грунта отделяются от бетонитовой

смеси с помощью виброгрохота и

циклона. Регенерированный чистый

раствор бетонита затем вновь зака-

чивается в траншею. Электронное

устройство замера уклона, встроен-

ное в раму фрезы, контролирует от-

клонение фрезы от вертикали в двух

направлениях. Значения отклоне-

ния в градусах и сантиметрах пос-

тоянно отображаются на мониторе

«B-Tronic-Monitor» в кабине опера-

тора. Если произошло отклонение

фрезы от вертикальной оси, то с

помощью приводимой в действие

посредством гидравлики системы

управления фрезу вновь можно вер-

нуть в нормальное положение.

Для создания противофильтра-

ционной стены в грунте на ГЭС

Йелех была использована изготов-

ленная по индивидуальному заказу

туннельная фреза. Ее вес – около

25 т, рабочая высота – 5,3 м. Фре-

за установлена на специально из-

готовленной опорной платформе

BS 100B с гидравлическим приво-

дом и приводится в действие с по-

мощью мотора мощностью в 420 кВт

(ðèñ. 1). Основные причины выбора

именно этой туннельной фрезы за-

ключались в том, что работы по воз-

ведению стены в грунте глубиной

75 м необходимо было производить

в туннеле шириной 6 м и высотой

6,5 м, в плотном галечнике с камня-

ми и валунами, по возможности без

вибраций, в короткие сроки, при

соблюдении требований герметич-

ности в местах стыков и строгой

вертикальности.

Рис. 2: Схема работы фрезы

Рис. 3: Типичное расположение элементов I и II очередей

Забетонированный элемент

первой очереди

2,80 м

Обработано методом фрезерования

на 0,30 м с обеих сторон

2,8 - 0,3 = 2,5 м 2,8 м 2,8 - 0,3 = 2,5 м

Забетонированный эле-

мент первой очереди

Забетонированный эле-

мент первой очереди

Забетонированный эле-

мент первой очереди

Забетонированный эле-

мент первой очереди

Основание 2,20 м

Обработанный

фрезерованием

элемент второй

очереди 2,80 м

Забетонированный эле-

мент первой очереди

Забетонированный эле-

мент первой очереди

Забетонированный

элемент второй

очереди

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 2/2009

Авторы

Wolfgang G. Brunner

BAUER Maschinen GmbH

Marketing Director

Postfach 1260, 86522 Schrobenhausen

Wolfgang.Brunner@bauer.de

Artur Bi

Wiiliam Chang

Bauer Technologies Taiwan Lt.

Taipei, Taiwan

Dunfeng Zong

Foundation Engineering Company of

China Water Resources and Hydropower

Beijing, China

4.4 Установка для очистки

намывного раствора

Бетонитовая масса постоянно очи-

щается или регенирируется в пес-

коловке и затем возвращается в

траншею. Сепаратор имеет грубое

вибрационное сито (виброгрохот),

гидроциклон и мелкий обезвожи-

вающий грохот. Наряду с фрезой

сепаратор является вторым по важ-

ности компонентом оборудования.

Пропускная способность и мощ-

ность, необходимые для улавлива-

ния и удаления песка, должны быть

настроены точно в соответствии с

характеристиками грунтов и мощ-

ностью фрезы.

5 Строительство

уплотнительной стены

Использование фрезы важно также

для формирования стыков между

отдельными, расположенными в ряд

друг за другом элементами стены.

Как уже упоминалось выше, элемент

второй очереди обычно извлекает-

ся из участка между уже готовыми

элементами второй очереди за 1–3

шага. Во время обработки фрезой ее

валы врезаются в расположенные

рядом элементы. Нахлест элементов

составляет, согласно заказу, 300 мм

(ðèñ. 2 è 3). Обработаные таким ме-

тодом стыки почти герметичны.

6 Выводы

Строительство противофильтра-

ционной стены на ГЭС Йелех – это

впечатляющий пример, демонстри-

рующий технические и экономи-

ческие возможности оборудования

для возведения подобных противо-

фильтрационных завес на глубине

75 м в условиях ограниченного про-

странства. Кроме того, он четко по-

казывает, что задача такого плана

может быть реализована не только

благодаря прогрессивным техноло-

гиям, но и посредством правильного

выбора подходящего оборудования

уже на стадии проектирования.

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 2/2009

Михаель Хумбш, Роланд Меннель и Уве Мюллер

Реконструкция плотины Клингенберг –

реализация проекта в фазе 1

В данной статье описывается проведение ремонтных работ на плотине Клингенберг, начало ко-

торых было запланировано на 2008 г. после осушения водохранилища. Для осуществления этого

проекта необходимо запустить систему альтернативного водоснабжения, посредством которой

вода будет подаваться в обход осушенного водохранилища по туннелю, берущему свое начало от

построенной дополнительной верховой перемычки. Позднее этот туннель, пройденный в скаль-

ных породах, станет частью водосбросной системы. Кроме того, описываются работы по строи-

тельству контрольно-смотровой галереи взрывным методом в каменной плотине с целью мини-

мизации временных затрат на реконструкцию плотины.

1 Введение

Большая часть ремонтных работ на

эксплуатирующейся уже более 90

лет плотине Клингенберг должна

быть проводена после полного осу-

шения [1], [2]. Для этого в качестве

первого этапа в 2005 г. было начато

строительство системы замещаю-

Рис. 1: Поперечное сечение дамбы водоема

щего альтернативного водоснаб-

жения. Она должна обеспечить

при осушенном водохранилище

примерно 60% от потребности

Дрездена в воде и почти на 100%

удовлетворить потребность в воде

территории Фрайталь. Главными

элементами системы замещаю-

щего водообеспечения являются

туннели паводкового водосброса,

дополнительное водохранилище

и система переброса воды из водо-

хранилищ Райшенбах/Лихтенберг/

Верхнего Гроссхартманндорфско-

го пруда. С началом опорожнения

главного водохранилища в конце

2008 г. примерно 80% необходимой

воды будет поступать из нового до-

полнительного водохранилища. Че-

рез туннели в обход опорожненно-

го водохранилища вода проводится

к насосной станции Кощютц. Тру-

бопровод, проложенный в туннеле,

соединяет систему переброса с рас-

положенной непосредственно на

плотине насосной станцией Клин-

генберг.

После завершения ремонтных

работ на главном водохранилище

в 2011 г. через туннель паводкового

водосброса может быть отведено

до 30 м

/с. Вместе с новым дополни-

тельным водохранилищем туннель

будет осуществлять функцию ре-

гулирования объема поступающей

воды и паводкового сброса водо-

хранилища Клингенберг.

Скала

Допуск ТПМК 5 см

Набрызгбетон Шприцбетон d > = 10 cм

Внутренняя облицовка, железобетон

(толщина d мин = 25 см)

Компрессионный уплотняющий профиль

Разделительная пленка

Кабельканал D = 40 мм

Трубопровод DN 500 GGG, D = 532 мм

Бетон для заполнения

= 1,55

= 1,95

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 2/2009

Для сокращения сроков строи-

тельных и ремонтных работ, прово-

димых на главном водохранилище

в период с 2006 по 2007 гг., была в

первую очередь проведена проход-

ка контрольно-смотровой галереи

плотины.

2 Состояние проекта

в комплексе – обзор и

реализация

Проект, состоящий из трех частей

и осуществляемый на нескольких

участках, должен быть реализован

в период с 2005 по 2011 гг. Степень

реализации проекта (состояние на

весну 2007 г.) может быть представ-

лена следующим образом.

Раздел 1 общего плана

строительства

• Строительство 3,3-километро-

вого туннеля паводкового водо-

сброса (100%).

• Водозаборное и водоотводящее

сооружения, металлоконструк-

ции гидротехнических сооруже-

ний, подъездная дорога (начало

строительства для всех объектов,

2007 г.).

• Подсоединение к системе пере-

броса воды из водохранилища

Раушенбах (90%).

Раздел 2 общего плана

строительства

• Новые заместительные соору-

жения дополнительного водохра-

нилища (95%).

• Строительство нового соору-

жения: водомерный пост (100%).

• Строительство нового соору-

жения: заградительное сооруже-

ние для улавливания древесины

(100%).

Раздел 3 общего плана

строительства

• Ремонтные работы на главном

водохранилище (начало работ в

2008 г.).

• Реконструкция туннеля донно-

го водовыпуска (начало работ в

2008 г.).

• Строительство нового сооруже-

ния: контрольно-смотровая гале-

рея в основании плотины (100%).

3 Планирование и передача

подрядов на проведение

строительных работ

Основные заказы на инжинирин-

говые услуги по каждому из трех

разделов были переданы в 2003 г.

после проведения переговоров в

рамках ЕС.

Наряду с многочисленными

крупными и небольшими подря-

дами на проведение ремонтных и

строительных работ был и будет,

согласно положению на настоящий

момент, объявлен тендер на выпол-

нение 15 самых крупных подрядов

на строительные работы. Основ-

ные из них – примерно 80% от

всех затрат на строительство, что

составляет около 52 млн € – будут

переданы фирмам, работающим на

территории всей Европы.

4 Выполнение строительных

работ

4.1 Туннели паводкового

водосброса

Заказ на строительство туннеля

для паводкового сброса (ðèñ. 1) был

выставлен на закрытый тендер в

рамках ЕС. В 2005 г. подряд на стро-

ительство туннеля был поручен

подразделению по строительству

туннелей компании «Страбаг». Ос-

новными задачами при выполнении

стротельных работ были:

• надземные работы – разработ-

ка котлована под входной портал,

• подземные работы – проходка

туннеля длиной 3 286 м, диамет-

ром 3,9 м, методом машинной про-

ходки с помощью туннелепроход-

ческого комплекса для твердых

горных пород,

Instandsetzung der Talsperre

Klingenberg – Stand der Projekt realisierung in Phase 1

In diesem Beitrag wird die Instandsetzung des Absperrbau wer kes der Talsperre Klingenberg,

deren Beginn 2008 mit der vollstaen di gen Entleerung der Hauptsperre geplant ist, vorge-

stellt. In Vor bereitung dazu wird eine Ersatzwasserversor gung errichtet, mit der Roh was ser

ueber einen spaeter zur Hochwasserentlastung dienenden Stollen aus einer neu errichte ten

Vor sperre um die entleerte Haupt sperre geleitet wird. Eben falls vorgezogen wurde die Auf-

fahrung eines Kontrollgan ges in der Staumauer.

Refurbishment of Klingenberg Dam –

Status of Project Realisation in Phase 1

The refurbishment of the Klingenberg Dam will be executed after emptying the reservoir

at the end of 2008. As a preliminary measure of refurbishment it is necessary to install an

alternative system to supply more than 350 000 inhabitants in Dresden and connected areas

with raw water. To insure this, a gallery has been constructed by a tunnelling machine for

hard rock. The gallery will be used to transport the raw water from the newly built upper

pre-dam around the empty reservoir to the waterworks. Later the gallery will be part of the

spillway system. An inspection gallery has been constructed by controlled blasting inside the

masonry dam in order to minimize the time period of refurbishment activities.

Рис. 2: Монтаж трубопровода и

омоноличивание подошвы в закон-

ченном туннеле

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 2/2009

• бетонные работы и работы по

монтажу арматуры внутренней

бетонной облицовки,

• прокладка трубопровода на

горизонтальном основании тун-

неля с последующим омоноличи-

ванием.

Работы по проходке и

обеспечение безопасности

Строительные работы начались осе-

нью 2005 г. с проведения разведоч-

ных работ на местности для выпол-

нения выемки глубиной почти 23 м

(по методу NOET – технологии за-

крытого строительства туннелей).

На основании результатов была

представлена смета на выполнение

работ по проходке туннеля с помо-

щью ТПМК. В период с 05.12.2005 г.

по 06.07.2006 г. в ходе работ по про-

ходке было извлечено около 40 000 м

скальных пород. Туннель был прой-

ден по восходящей с уклоном 0,8%

от главного водохранилища в на-

правлении дополнительного водо-

хранилища в гнейсах с нахлестом

до 95 м. Средняя дневная выработ-

ка ТПМК при нормальной проход-

ке составляла 24 м. Максимальная

производительность, которая была

достигнута за время работ, состави-

ла 51 м в день.

Проходка осуществлялась почти

на 92,3% в гнейсах, от плотного до

трещиноватого. Вместе с наруше-

ниями залегания (5,7%), жильными

породами (1,1%) и рыхлыми горными

породами (0,9%). Гнейсы образовы-

вали четыре области гомогенности.

Геологические условия в значитель-

ной степени совпадали с данными,

полученными в ходе геолого-разве-

дочных работ.

Отбойные породы транспорти-

ровались с помощью вагонетки к

месту складирования, где размель-

чались и увозились для дальней-

шего применения либо частично

складировались для повторного ис-

пользования. Монтаж подпорных

сооружений производился на ос-

новном рабочем участке примерно

в 20 метрах позади планшайбы про-

ходческого комплекса или, в зависи-

мости от имеющихся геологических

условий, иногда непосредственно

за планшайбой. При строительстве

крепежных сооружений в целом

было использовано 3 344 фрикци-

онных трубчатых анкера (длиной

1,5 м), 1 090 м

стальной сетки и

1 471 м

набрызг-бетона (толщина

слоя от 3 до 10 см).

Чрезвычайный перерыв в работе

длительностью около трех недель

наступил вследствие обрушения и

вывалов грунта в области пяты сво-

да вскоре после начала работ по про-

ходке и в конце выполнения проход-

ческих работ в результате вскрытия

гезенка старой горной выработки.

Через 6 месяцев проходки ТПМК

вышел точно к цели с минимальным

отклонением 5 см и через заранее

подготовленный выходной портал

был выведен и демонтирован.

Бетонирование внутренней

обделки туннеля

После демонтажа ТПМК и после за-

вершения подготовительных работ

для бетонирования в конце августа

2006 г. начались работы по бетони-

рованию внутреннней облицовки

туннеля в направлении от водоза-

борного к водоотводящему соору-

жению (рис. 1). Бетонирование осу-

ществлялось поэтапно и циклично и

всякий раз отрезками по 24 м.

После выполнения нивелиров-

ки профиля и очистки наезженных

участков туннеля на 30-метровом

участке производится демонтаж

проложенных ранее проводки элек-

троснабжения и рельсовых путей.

После этого монтируется арматура

и закладываются шпонки для уп-

лотнения стыков, а затем осущест-

вляется бетонирование. В качестве

системы опалубки применяется пол-

нокруговая опалубка. Система пере-

движной и демонтируемой опалубки

состоит из двух полнопрофильных

палуб длиной 12 м, скрепленных с

помощью болтов. Для получения ра-

диусов кривой их можно разделить

на шестиметровые стыковочные

секции. Всего с помощью туннель-

Рис. 3: Поперечное сечение по плотине с контрольно-смотровой галереей.

Показаны места установки пьезометров

Регулировка рельефа

Во время строительс-

тва плотины

Ось плотины

Ось контрольного прохода

Глинистая насыпь

со стороны воды

Перекачка через трубопровод

Поручень

Первоначаль-

ный рельеф

Верний

уровень

скалы

Верхний

уровень

бетона

Подошва фундамента

Участок

основания

Участок

основания

Участок

основания

Участок

основания