Эксплуатация гидроузлов в строительный период, передача их в эксплуатацию и организация натурных исследований

     При заполнении Камского, Сурского, Саяно-Шушенского и других водохранилищ перед бетонными сооружениями скопилось большое количество древесины и древесных отходов. На Камском водохранилище одну часть древесины пропустили в нижний бьеф, а другую часть вылавливали с помощью плавсредств. На Сурском водохранилище в первый год эксплуатации при заполнении водохранилища в период паводка большое количество древесины было сброшено через водосбросную плотину с отверстиями шириной до 14 м в нижний бьеф. Позже (в 1984 г.) было выявлено разрушение плит верхового откоса крепления ковша. Предположили, что одной из причин разрушения крепления явился сброс большого количества древесины в нижний бьеф.

     В процессе строительства гидротехнических сооружений, находящихся под прикрытием ограждающих перемычек, за сооружениями ведут тщательный надзор. Наблюдения усиливают во время прохождения паводков, в период ледохода и особенно при образовании заторов или зажоров. Для устранения возможных повреждений или разрушений перемычек необходимо поблизости иметь строительные и механизированные ресурсы (камень, щебень, цемент, металлопрокат, брезент, пиломатериал, мешки, проволоку, транспортные средства, плавсредства и т. д.).

     Исключительное  внимание должно уделяться фильтрации воды через дно котлована и перемычки. Для наблюдения за ней иногда устанавливают контрольные скважины, которые позволяют проследить за положением депрессионной кривой. После отсыпки и закрепления перемычек откачивают воду из котлована. При этом, с одной стороны, желательно побыстрее откачать воду и приступить к работам по возведению основных сооружений, а с другой — быстрое снижение уровней воды в котловане может привести к обращению откосов перемычек со стороны котлована, сосредоточенному прорыву воды и к его затоплению. Поэтому следует иметь в виду, что появление мутной профильтровавшейся воды есть следствие суффозии грунта. В этом случае необходимо устранить очаги повышенной фильтрации путем отсыпки дополнительного грунта с наружной стороны. Опыт наблюдений за гидротехническими сооружениями в период строительства показал, что интенсивность понижения уровня воды в первые дни откачки ее из котлована, огражденного перемычками, не должна превышать 0,5...0,7 м/сут при крупнозернистых и скальных грунтах, 0,3...0,4 м/сут при среднезернистых и 0,15...0,20 м/сут при мелкозернистых грунтах. На крупных гидроузлах продолжительность откачки воды из котлованов составляет от нескольких недель до нескольких месяцев. Иногда этот срок диктуется не интенсивностью снижения уровней, а мощностью водоотливных устройств. 
 
 
 
 
 
 

     2 ПОДГОТОВКА К СДАЧЕ  И ПРИЕМКА СООРУЖЕНИЙ  В ЭКСПЛУАТАЦИЮ 

     По  окончании строительства гидроузла, при подготовке его к сдаче в эксплуатацию вся КИА в исправном состоянии, приспособления и устройства, служащие для проведения натурных наблюдений, а также ранее полученные материалы наблюдений за состоянием сооружений гидроузла передаются управлению (дирекции) эксплуатации гидроузла. Служба эксплуатации построенного гидроузла должна иметь следующую техническую документацию: комплект утвержденного технического проекта или проектного задания; исполнительные чертежи сооружений, механического оборудования и устройств; технические паспорта на сооружения, механические устройства, оборудование и КИА; акты промежуточных и окончательных приемок сооружений или их элементов; акты на скрытые работы, приемки котлованов, оснований и КИА; график режимов работы водохранилища; проект размещения КИА; кривые зависимостей объемов воды и площадей поверхности воды от ее уровней в водохранилище; ведомости на КИА (реперы, марки, пьезометры, расходомеры, водосливы, щелемеры и т. п.); ведомости на закладную аппаратуру (динамометры отвесы, тензометры, термометры и т. д.) с обязательным указанием их привязки, даты установки и особенностей исполнения; технический паспорт на водохранилище; научно-технические отчеты лабораторных исследований; производственные и должностные инструкции по эксплуатации гидротехнических сооружений, включая наблюдения за КИА и оборудованием, а также правила технической эксплуатации и техники безопасности; акты обследований гидроузла и чаши водохранилища; результаты пропуска паводков и рекомендации, которые необходимо при этом учитывать; материалы, характеризующие эксплуатацию сооружений в зимний период; акты по проведенным ремонтно-восстановительным работам; годовые отчеты о работе сооружений в период строительства; альбомы и журналы деформаций сооружений, измерения уровней воды в бьефах, осадки сооружений, пьезометрических уровней и т. д.

     Перечисленные выше материалы подготавливаются и  передаются строительной организацией и группой, проводящей натурные исследования, службе эксплуатации по акту и хранятся в архиве Управления эксплуатации гидроузла.

     В паспортах гидротехнических сооружений указывают: название сооружения, назначение, год строительства или реконструкции, балансовую стоимость, сведения о состоянии сооружения с указанием опасных повреждений или деформаций, краткие результаты контрольно-инспекторских обследований, капитальные ремонты и т. д. В техническом паспорте водохранилища фиксируют: название, место его расположения, назначение, источник питания, площадь водосбросного бассейна, вид регулирования, объем при НПУ, полезный объем, отметки ФПУ, НПУ и УМО, размеры плотины, перечень водопользователей, балансовую стоимость и др. К паспорту прилагают генплан водохранилища с основными сооружениями гидроузла.

       При сдаче сооружения в эксплуатацию  его паспорт корректируют, отмечая  фактические изменения, дополнения, отступления от проекта, дефекты,  допущенные при выполнении производства работ. При этом к паспорту прилагают основные разрезы по сооружению, иногда фотографии и т. п. Впоследствии паспорт ежегодно пополняется материалами обследований, наблюдений и т. д. Технические паспорта сооружений и водохранилищ хранятся в архиве управления эксплуатации или облводхозе, а КИА — в управлении эксплуатации гидроузла. Ответственность за своевременное заполнение паспортов и их хранение несут начальник и главный инженер эксплуатации гидроузла.

     Приемка в эксплуатацию законченных строительством мелиоративных водохозяйственных  объектов производится в соответствии с существующими ведомственными Правилами, разработанными на основании СНиП «Приемка в эксплуатацию законченных строительством предприятий, зданий и сооружений. Основные положения». Для приемки объекта создается рабочая комиссия, которая проверяет работоспособность сооружений, качество их выполнения, функционирование технологического оборудования, правильность оформления технической и другой документации. Государственная приемочная комиссия принимает объект после проверки и оформления акта приемки рабочими комиссиями. В состав рабочих комиссий входят представители: заказчика — председатель комиссии, генерального подрядчика (исполнитель), субподрядных организаций, проектной организации, технической инспекции профсоюзов, профсоюзной организации заказчика, органа государственного санитарного и природоохранного надзора, органа государственного пожарного надзора, представители организаций, на которые возлагается эксплуатация гидротехнического объекта, землеустроительной службы, а также представители других заинтересованных организаций, которые включаются в состав комиссии по решению заказчика. В состав государственных приемочных комиссий включаются также представители органов по охране и использованию водных ресурсов и финансирующего банка.

     Водохранилищные гидроузлы IV класса, а также пруды  мелиоративного рыбоводного назначения принимаются в эксплуатацию после наполнения их до проектных отметок и после пропуска хотя бы одного половодья, а гидроузлы II и III класса — при соблюдении требований Правил приемки в эксплуатацию гидроэлектрических станций того же класса. 
 
 
 
 
 

     3 ПУСК ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ  СООРУЖЕНИЙ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

     Одним из наиболее ответственных периодов в работе гидротехнических сооружений является пуск их в эксплуатацию. При  этом в определенной мере удается  оценить, с одной стороны насколько  удачно запроектированы сооружения а с другой — охарактеризовать их при работе под напором. Пуск сооружений в эксплуатацию должен осуществляться с исключительной осторожностью и практически непрерывными наблюдениями за сооружениями и показаниями КИА. Эти работы выполняются обычно при участии высококвалифицированных специалистов по эксплуатации гидротехнических сооружений.

     Пуск  сооружений в эксплуатацию можно  разделить на следующие периоды: предпусковой; наполнения водохранилища и пропуска воды через сооружение.

     В предпусковой период выполняют следующие  работы: уточняют и проверяют соответствие построечных сооружений проекту; проверяют уровни грунтовых вод на период пуска, состояние конструкций, КИА, ее достаточность; разрабатывают календарный план пуска сооружений гидроузла с отражением в нем порядка испытаний, режимов пуска, наблюдений. Выполняют комплекс санитарных мероприятий для чаши водохранилища и ее прибрежной зоны и т. д. Особое внимание обращают на подготовку чаши водохранилища. При этом после лесосводки в пределах колебания уровней воды выкорчевывают пни. Это требуется потому, что во время эксплуатации они иногда смерзаются с ледяным покровом и весной отрываются от земли вместе с двигающимися льдинами. Часть из них может оторваться от подтаявшей льдины и забить водопропускные отверстия. Превращаясь в топляки, пни закупоривают донные отверстия водовыпусков, водоспусков и других сооружений. В пределах чаши водохранилища ликвидируют строения, фермы, кладбища и др. При наличии торфяных массивов оценивают возможность их всплывания и принимают меры по недопущению этого явления. Убирают из зоны затопления оставшиеся строительные материалы, механизмы, приспособления. Из нижнего бьефа в первую очередь удаляют временные строения, мусор, крупногабаритные остатки строительных блоков, плит, металлоконструкций и т. д.

     В период наполнения водохранилища могут  возникнуть оползни склонов, берегов. Поэтому оценивают возможность  появления их, прогнозируют возможный  ущерб и разрабатывают мероприятия по его снижению. Перед пропуском воды через сооружение убеждаются в нормальной работоспособности гидромеханического и механического оборудования. Подготавливают необходимый объем строительных материалов, приспособлений, которые могут потребоваться для ликвидации неожиданных повреждений или разрушений. Проверяют показания точечных пьезометров, расположенных в основании грунтовых сооружений. Если окажется, что гидростатическое давление не равно нулю, то проверяют работоспособность пьезометрической сети и приводят ее в рабочее состояние.

     Наполнение  водохранилища осуществляют постепенно в несколько очередей, проверяя каждый раз работоспособность всех сооружений и их элементов, КИА. Особенно осторожно  наполняют водохранилище, расположенное в зоне карстовых и сильно трещиноватых пород. Сосредоточенные выходы фильтрационных вод (мутных или светлых) свидетельствуют о необходимости приостановления наполнения, а в особо опасных случаях — и о снижении уровней до выяснения причин и устранения очагов повышенной фильтрации. Скорость наполнения водохранилища принимают из условия допустимых скоростей фильтрации в теле и основании грунтовой плотины. Причем градиенты фильтрационного потока не должны превышать допустимых значений из условия недопущения суффозии грунта.

     Грунтовые сооружения при установлении в них  фильтрационного режима и насыщении  их водой самоуплотняются. В этом случае могут возникать деформации отдельных частей сооружений, приводящие к появлению трещин, параллельных продольной оси сооружений, часто вдоль бровки верхового откоса на незначительном от нее расстоянии. При узком створе, когда коэффициент створа меньше двух, на гребне плотины напротив места излома профиля каньона могут появиться трещины в бортовых примыканиях. Они обычно располагаются в направлении течения реки. Во время наполнения водохранилища и водонасыщенности тела плотины параллельно ее оси могут возникнуть также неравномерные осадки призм плотины или противофильтрационного устройства (ядра, экрана, диафрагмы и т. п ). В высоконапорных плотинах из крупнообломочных материалов с ядром в период эксплуатации иногда ширина таких трещин достигает 20…40 см, а длина — 10...15 м. Когда грунтовые плотины расположены на слабых основаниях, Г. М. Гольденберг предлагает вначале заполнить водой с помощью насосов пространство между верховой перемычкой и телом плотины со скоростью 0,25... 1 м/сут. В этом случае при аварии можно быстро сбросить небольшой объем воды, заключенный между перемычкой и плотиной.

     При наполнении водохранилища постепенно подают воду и в нижний бьеф, систематически наблюдая за деформациями русла. Если в «сухой» нижний бьеф будут сбрасывать даже сравнительно небольшие расходы, то может образоваться отогнанный прыжок, который приведет к подмыву крепления рисбермы. При неустановившемся режиме могут появиться интенсивные размывы русла на значительном протяжении. Мутность потока, двигающегося со скоростью 4...5 м/с по руслу из мелкопесчаных и супесчаных грунтов, достигает 150...200 кг/м³. В этом случае для появления опасных размывов и подмыва сооружения достаточно 10.. 30 мин, а иногда и менее. Характерный признак появления интенсивных размывов в мелкопесчаных и глинистых грунтах — бурый или темный цвет потока, вызванный насыщением наносами. При гравийно-галечниковых грунтах частицы движутся в придонной области потока и визуально малозаметны.