Техническое состояние Порожского гидроузла

Техническое состояние Порожского гидроузла по результатам обследования 27, 28 ноября 1994 г.

1. Общие сведения

Плотина построена в  1909 г. по проекту профессора, ученого-гидродинамика  Бориса Александровича Бахметьева. В 1937 г.  была  проведена   реконструкция  водовода   водозаборного устройства  с  установкой  гидротурбины  № 2 в здании ГЭС. После пожара  на  ГЭС  проводились  восстановительные  работы.  Текущие ремонты  проводились  в  1963 г.,  1968 г.,  1992 г.  Обследование с выдачей  заключения  о  техническом   состоянии  плотины  и   ГЭС Порожского водохранилища выполнено 4.07.86 г. Сооружение  работает без капитальных ремонтов 86 лет.

2.Экономические показания

Полная остаточная сметная стоимость гидроузла по  последней утвержденной (в ценах 1984 г.) смете  - 0,38  млн. руб., в том  числе  водохранилища  0,33  млн.  руб.  Площадь   затопления земель, площадь  орошения, рыбопродуктивность  - не  установлены. Мощность  ГЭС  -  560  тыс.кВт/часов. Приблизительная остаточная стоимость  на  01.01.95 г.   гидроузла  1,7  млрд. руб. (~0,47 млн. $ US),  в   т.ч водохранилища 1,5 млрд.руб. (~0,41 млн. $ US).

3. Паспортные данные

Техническое  состояние  сооружений  на  момент  составления паспорта (приблизительно 1984-1986гг.) - неудовлетворительное. Наблюдается   деформация   быков   среднего    водосливного отверстия в вертикальном  и горизонтальном направлениях.  В быках появились  трещины.  Разрушилась  штукатурная  облицовка каменной стены плотины со стороны верхнего бьефа, что приводит к вымыванию каменной кладки, к снижению ее прочности. Нарушена бутовая кладка устоев  левых  водосливных  отверстий,  а  также  в  правом плече плотины  со  стороны  низового  откоса.  Практически все затворы и щиты находятся в неудовлетворительном состоянии, имеют серьезные повреждения  из-за  коррозии  металла,  разрушения  обшивки и др. Требуется  капитальный  ремонт  плотины.  Состав  и   конструкция сооружений  в  процессе  эксплуатации  не  менялись,  техническое состояние   сооружений   в   процессе   эксплуатации  ухудшается. Капитальный  ремонт  за  75  лет  ни  разу  не проводился, только текущие ремонты.

4.Конструкция и характеристики

4.1. Плотина    Порожского    водохранилища    III    класса капитальности,  тело  плотины  из  бутового  камня;  ядро плотины, экран, понур, дренаж проектом не предусмотрено. Длина плотины  по гребню 125 м, по подошве приблизительно 71 м; ширина по гребню  - 4.2  м,  по  подошве  -   12.5;  максимальная  высота  -  21   м, максимальный напор  - 17  м. Абсолютная  отметка гребня  - 325 м, подошвы - 304 м.  Крепление откосов из бутового  камня, заложение верхнего  откоса  -  0,25  м,  низового – 0,6. Основание плотины, начиная  от  подошвы,  сложено  монолитным  песчаником.   Большой мощности     имеющим     незначительную трещиноватость. Контрольно-измерительная   аппаратура   по   створам   наблюдений проектом  не  предусмотрена.  Освещение  плотины   электрическое, связь с  диспетчером НМП-4  осуществляется по  рации. По  плотине проезда нет. Подъездная грунтовая дорога в 20 м от плотины.

4.2. Водосброс расположен в  центре плотины, тип  - водослив практического профиля, материал -  из бутовой каменной кладки.  В плотине  6  отверстий:  2  левых  отверстия  шириной 10 м, среднее отверстие шириной  4.5 м,  правые 3  отверстия шириной  11 м.  Два левых  отверстия  перекрываются   двумя  сегментными   затворами,  среднее   отверстие    перекрывается    двухсекционным    плоским металлическим  затвором.  Правые   три  отверстия   перекрываются щитами Булле шириной 1.55  м (шандоры). Для подъема  используются ручные   подъемники.   Ремонтные   приспособления   проектом   не предусмотрены. В  30 м  выше плотины  имеются бонные заграждения.

Отметка  НПУ  -  323,5  м,  пропускная  способность при НПУ – 488 куб.м/сек.  Подводящий   канал:  общая   длина,  ширина   по  дну продольный  уклон,  заложение  откосов,  тип  и  длина крепления, длина и материал понура проектом не предусмотрены.

Характеристика  водослива:   отметка  порога   двух   левых отверстий – 321,5 м, среднего отверстия – 319,5 м, в трех  правых отверстиях -  121,5 м.  Отметки площадок  устоев не  установлены.

Отметка  ФПУ  -  324  м,  отметка  НПУ  - 323,5 м. Отметка нижнего объекта -  308,6 м.  Высота переливающегося  слоя воды  при ФПУ – 2,5 м, при НПУ - 2 м. Длина водосливного фронта – 57,5 м.

Характеристика  отводящего  канала:  общая  длина  - 100 м, ширина по  дну -  50-80м, продольный  уклон, заложение  откосов, крепления - проектом не предусмотрены.

Сопряжение с  нижним бьефом:  тип гасителя,  тип крепления, размеры  гасителя  в  плане  проектом  не  предусмотрено.  Перед паводком производится околка льда, лед тает в водохранилище.

4.3. Водозаборное сооружение предназначено для подачи воды  на гидростанцию,  расположено  в  сопрягающем  массиве  между глухой левобережной и  водосливной частями  плотины, способ  приема воды глубинный.   Конструкция:    напорная    камера,    перекрываемая деревянным щитом  размером 3х3,2  м. Щит  состоит из  деревянных брусьев 20-30 см, соединенных  между собой в шпунт  и скрепленных по  всей   высоте  полосовым   железом.  Взаимное    расположение водоприемника  и  насосной  станции:  напорная камера расположена раздельно с  гидроэлектростанцией. Производительность  водозабора 15-20  куб.м/сек.  Площадь  водоприемных  окон  при   минимальном уровне проектом не предусмотрено. Перед щитом установлена  грубая деревянная решетка,   а   позади   щита   перед    металлическим трубопроводом  имеется   мелкая  металлическая   решетка  -   для задерживания сора и  рыб. Диаметр самотечной  линии 2,5 м,  длина 20 м.  Береговой водоприемный  колодец проектом  не предусмотрен. Размер напорной камеры 8,3х6,3 м. Размер здания ГЭС 22х12 м.

4.4. Металлоконструкции плотины.  Техническая документация  на металлические  конструкции   пока  не   найдена.  Информация    о чертежах, размерах конструкций, сортаменте, марках и  химическому составу сталей отсутствуют.  Проходная конструкция плотины  имеет два пролета  по 10  м, один  пролет 4,5  м, три  пролета по 11 м.

Ширина  проходной  части  4  м,  ограждения металлические, настил деревянный.  По  результатам  осмотра  несущие металлоконструкции первого 1-го  и 2-го  десятиметровых пролетов  плотины решетчатые формы  с  параллельными  поясами,  высота  форм  2,5-3 м, решетка треугольная.  Пояса  форм  и  второстепенные  балки из швеллеров, решетка  из  уголков   70-80х10  сортамента  1900 г.,   соединения решетки  бесфасоночные   клепаные,  диаметр   заклепок  16  мм.

Крепление   ферм   к   быкам   на   болтах.  Несущие  конструкции сегментных  затворов  1  и  2  отверстия  плотины  решетчатые  из уголков, клепаные,  обшивка затворов  из листа  клепано-сварная и из  досок  на  болтах.  Несущиеся  конструкции  перехода  3,4,5,6 пролетов  балочного  типа,  главные  балки  из  швеллеров. Настил деревянный  по  второстепенным  балкам  из  деревянных   брусков.

Верхняя  площадка  устоев  третьего  отверстия:  главная балка из швеллеров  24-30,  второстепенные  балки  из  деревянных брусьев, настил из досок. Затворы 3,4,5 отверстия металлические,  плоские, клепанные с обшивкой  из листа и  обрешеткой из уголка  и полосы.

Водоводы  водозабора  из  труб  диаметра  2.5  м, длиной 20 м. Из листа толщиной 10-12 мм, сочленение трубопровода к  гидротурбинам сварные,   состояние   обечаек   клепаные   и   бытовые.    Кожух гидротурбины из листа, соединения клепаные и сварные.

5. Перечень  дефектов,  повреждений,  неблагоприятных факторов технического состояния гидроузла на ноябрь 1994 г.

5.1. Снижение  прочности  и  нарушение  сплошности скального основания  плотины,  нарушение  сплошности  и ослабление скальной породы  правого  берега  трещинами  шириной  50-100 мм. Сползание основания левого берега к реке  с 1963г. на 100 мм.  В результате этого и других  причин образовались сквозные  трещины 50-70 мм  в стенах   здания   плавильного   отделения,   зданий    химической лаборатории. Образовались  трещины в  правом и  левом плече  тела плотины,  происходит  фильтрация  воды  через  плотину, основание левого  плеча  тела  плотины   ослаблено  корнями  деревьев.   На состояние    основания    левого    берега    плотины   оказывают отрицательное влияние высокочистотная            вибрация от энергоогрегатов,  электродуги  плавильного  отделения,  грузового транспорта;  нарушение  нормальной  работы  дренажа,   химические отходы  от  хим.  лаборатории,  давление  воды и плотины на левый берег.  Предпринятые  текущие   ремонты  не  дали   положительных результатов. Положение зданий и плотины ухудшается.

5.2. В  результате  физико-химической  коррозии   происходит разрушение  известково-песчаного  раствора  кладки  тела плотины, здания    электростанции,    плавильного    отделения,   здания администрации  и  хим.лаборатории.  Снижение  прочности  раствора кладки в зданиях в 6 раз, в плотине в 20 раз. В результате  этого происходит разрушение кладки с выпадением камней.

5.3.Сквозные  трещины  50-60  мм   в  стене  и   фундаменте административного здания  и химлаборатории, трещины  в стенах и деформация  стен  плавильного  отделения.  Попытки  ремонта  стен результатов не дали. Основание под зданиями теряет устойчивость.

5.4. Происходит  поворот  быков  вокруг  вертикальной оси, изгиб по  вертикали, разрушение  кладки быков,  разрушение кладки левобережного устоя,  трещины в  кладке тела  плотины, фильтрация воды  в  результате  снижения  прочности  соединений  на растворе каменной  кладки  и  эрозийных  процессов  в  основании плотины. Происходит общая деформация плотины.

5.5. В  результате  деформации   произошел  срез  болтов и разрушились фасонки в узлах крепления металлических  конструкций, удерживающих  1   и  2   сегментные  затворы.   Состояние   узлов аварийное.

5.6. В результате деформации  тела плотины произошла  потеря общей устойчивости главных балок несущих металлоконструкций  3-го и  5-го  пролетов  между  быками.  Изгиб балок достигает величины 100+200 мм на длина 1-2 м. Состояние балок аварийное.

5.7. Оборвана и  деформирована обшивка  1, 2  гидрозатворов, деформированы  элементы  обрешетки  3-го  плоского  гидрозатвора, нарушена  герметичность  и   имеется  сильная  коррозия   плоских затворов (шандор) 4, 5, 6 отверстий.

5.8. Произошло снижение  прочности в результате  коррозии и разрушения волокон канатов в местах крепления у механизмов подъема затворов. Состояние узлов крепления канатов аварийное.

5.9. Нарушена  герметичность  в   стыке  водовода  с   телом плотины в  водозаборном устройстве,  сильная коррозия  заклепок и обечаек водоводов.

5.10. Нарушена   герметичность    кожуха   гидротурбины    в результате коррозии заклепок.

5.11. Состояние ограждений переходных площадок неудовлетворительное, много временных креплений.

5.12. Деревянный настил  в результате  гниения и  разрушения древесины находится в аварийном состоянии.

6. В  аварийном  состоянии  находятся:  тело плотины и быки, главные  балки   и  узлы   креплений  металлоконструкций,   левое основание плотины, плавильное отделение, здание химлаборатории.

7. Хранение  и  состояние  технической  документации  крайне неудовлетворительное.  Пока  найдены:  схема  гидротурбины  №  2 чертеж 1016104 (необходима реставрация); копия геосъемки  плотины с  профилями  плотины  1  лист,  0,5  листа разрезы водозаборного устройства (копии с ошибками  в размерах); паспортные данные  (на 7 страницах,  1 стр.  схема затворов),  дата составления паспорта отсутствует, ориентироовочно 1984-1986 гг.

8. Состояние службы надзора    неудовлетворительное. Специального   обслуживающего   персонала   нет.  Эксплуатируется сооружение персоналом ЦМП-4.

9. Требуются  неотложные  аварийно-восстановительные  работы по  закреплению  узлов   металлоконструкций,  укрепление   службы надзора,  экстренные   мероприятия  по   подготовке  плотины   к весеннему  паводку  1995 г.  Ниже  плотины расположена дер. Асылгужино.

10. Необходимо комплексное обследование основания сооружений,  металлоконструкций,  тела  плотины, энергоагрегатов, зданий. Требуется  разработка проекта  реконструкции, организации работ требуется капитальный ремонт Порожского гидроузла.

Стоимость  обследования  металлоконструкций  200  млн.руб. (~55,3 тыс. $ US),  плотины - 500 млн.руб. (~140,0 тыс. $ US).

11.12.95г.

Пшеничников В.И. (с.н.с.каф. НДПК ЧГТУ)

Шишов К.А. (доцент, кандидат технических наук)

Евсеев Б.А. (доцент, кандидат технических наук)

Прим. цены в руб. приведены на 01.01.1995 г. (цены в $ US – по курсу ЦБ РФ 3620 руб.).