способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема и плавкомплекс для осуществления способа

Формула изобретения

1. Способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема, включающий возведение фундамента, заводскую сборку строительного блок-модуля, его наплавную транспортировку в составе понтонного плавкомплекса и установку на фундамент с помощью понтонного плавкомплекса, отличающийся тем, что перед возведением фундамента крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема сооружают сухой шлюзовой док, в нем возводят фундамент сооружения, на заводе-изготовителе в пределах заводского сухого дока собирают блок-модуль и размещают его на временном фундаменте, аналогичном фундаменту крупноблочного сооружения, шлюзовой и заводской доки связывают с водоемом посредством каналов и заполняют водой, в заводском доке собирают понтонный плавкомплекс, связывая понтоны с блок-модулем, собранный плавкомплекс отрывают от заводского фундамента, транспортируют по каналу и размещают над фундаментом, при этом перед установкой блок-модуля над фундаментом сооружения шлюзовой док заполняют водой выше поверхности фундамента с учетом осадки плавкомплекса, а после установки блок-модуля на фундамент разъединяют понтоны плавкомплекса от блок-модуля, отводят от блок-модуля и выводят через подводящий канал в водоем, транспортируя на завод-изготовитель для последующего использования, после чего шлюзовой док освобождают от воды и завершают строительство сооружения в сухом доке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установку блок-модуля на фундамент осуществляют путем снижения уровня воды в шлюзовом доке.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установку блок-модуля на фундамент осуществляют путем балластировки и дебалластировки понтонов с использованием ресивера.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве ресивера используют внутренний объем блок-модуля реакторного отделения.

5. Понтонный плавкомплекс для возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема, содержащий транспортируемый блок-модуль со сквозными отверстиями в стенках и, по меньшей мере, два понтона, отличающийся тем, что в блок-модуле в осевом направлении плавкомплекса выполнены, по меньшей мере, два проема и три сквозных отверстия, а понтоны установлены в носовой и кормовой частях плавкомплекса, стянуты пучками арматурной проволоки, проходящими через сквозные отверстия в блок-модуле, и снабжены несущими выступами, введенными в проемы блок-модуля.

6. Понтонный плавкомплекс по п. 5, отличающийся тем, что несущие выступы понтонов выполнены полыми и с отверстиями в торцевых стенках, соосными со сквозными отверстиями в транспортируемом блок-модуле.

7. Понтонный плавкомплекс по п. 5, отличающийся тем, что понтоны снабжены контрфорсами, а блок-модуль, по меньшей мере, одним охватывающим железобетонным поясом, предназначенным для опирания на контрфорсы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству сооружений, возводимых в прибрежной зоне водоемов с использованием наплавной транспортировки крупногабаритных блок-модулей этих сооружений, преимущественно к строительству атомных электростанций (АЭС).

Одной из основных проблем строительства и длительной эксплуатации АЭС является необходимость замены выработавшего свой ресурс ядерного реактора и другого оборудования АЭС. Стоимость таких работ для существующих АЭС с учетом затрат на вскрытие реакторного отделения, демонтаж оборудования и рекультивацию территории превышает затраты на строительство новой АЭС аналогичного типа. Кроме того, строительство реакторного отделения с новым реактором на площадке АЭС, удаленной от завода-изготовителя, приводит к ухудшению условий монтажа, его качества и, как следствие, отрицательно отражается на безопасности АЭС.

Решение этой проблемы путем наплавной транспортировки блок-модуля реакторного отделения АЭС найдено в [1]. Недостаток решения [1] - необходимость подводного размещения реакторного отделения сооружаемой АЭС на морском шельфе (на шельфе морской акватории). При таком размещении АЭС возникают следующие проблемы:

- для передачи выработанной АЭС электроэнергии требуется прокладка по морскому дну подводных кабелей;

- повышенные эксплуатационные расходы, связанные с доставкой персонала и необходимых расходных материалов на АЭС;

- требуется усиленная коррозионная защита всей АЭС и защита от обрастания подводных элементов АЭС;

- необходимость размещения на платформе АЭС всех элементов жизнеобеспечения, что удорожает строительство и эксплуатацию АЭС.

Известен выбранный в качестве прототипа способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема, включающий возведение фундамента, заводскую сборку крупногабаритного объекта, его наплавную транспортировку в составе понтонного плавкомплекса и установку на фундамент с помощью плавкомплекса [2].

Из [2] известно также принятое в качестве прототипа устройство для осуществления способа, представляющее собой плавкомплекс, содержащий транспортируемый блок-модуль и два плавсредства (понтона).

Устройство-прототип представляет собой понтонный плавкомплекс катамаранного типа: носовые части понтонов и их кормовые части связаны между собой съемными плавучими балками. На каждом понтоне выполнена башня - продольное возвышение. На башни обоих понтонов опираются технологические балки, на которых размещается транспортируемый блок-модуль.

Способ и устройство [2] позволяют наплавным методом транспортировать и размещать в надводном положении на фундаменте, возведенном в морском шельфе, крупногабаритный блок-модуль заводской сборки.

Недостаток способа [2] - необходимость размещения сооружаемого объекта, например АЭС, на шельфе водоема, а недостаток устройства [2] - невозможность наплавной транспортировки особо тяжелых и крупногабаритных объектов, например блок-модулей реакторного отделения АЭС.

Задача, на решение которой направлено изобретение (группа изобретений) - обеспечить возможность наплавной транспортировки, монтажа и демонтажа особо тяжелого крупногабаритного строительного блок-модуля, преимущественно блок-модуля реакторного отделения прибрежной АЭС, при размещении строящегося сооружения на суше.

Предметом изобретения является способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема, включающий возведение фундамента, заводскую сборку строительного блок-модуля, его наплавную транспортировку в составе понтонного плавкомплекса и установку на фундамент с помощью понтонного плавкомплекса, отличающийся согласно изобретению тем, что сооружают сухой шлюзовой док в прибрежной зоне водоема, возводят на территории этого дока фундамент, затем док связывают с водоемом и заполняют водой выше поверхности фундамента с учетом осадки плавкомплекса.

Предметом изобретения является также понтонный плавкомплекс для осуществления предлагаемого способа, содержащий транспортируемый блок-модуль и по меньшей мере два понтона, отличающийся согласно изобретению тем, что в блок-модуле выполнено по меньшей мере два проема и три сквозных отверстия, а понтоны установлены в носовой и кормовой частях плавкомплекса, стянуты пучками арматурной проволоки, проходящими через сквозные отверстия в блок-модуле, и снабжены несущими выступами, введенными в его проемы.

Реализация предлагаемых способа и устройства позволяет, размещая АЭС или другие крупноблочные сооружения на суше вблизи рек, морей или океанов, осуществить наплавным методом транспортировку от завода-изготовителя до места эксплуатации и установку на фундамент крупногабаритных блок-модулей этих сооружений, например блок-модуля реакторного отделения АЭС.

Способ имеет развитие, заключающееся в том, что установку блок-модуля на фундамент осуществляют путем снижения уровня воды в шлюзовом доке и/или путем балластировки и дебалластировки понтонов с использованием ресивера.

Это позволяет реализовать преимущества наплавного метода монтажа при осуществлении предлагаемого способа.

Кроме того, способ имеет развитие, заключающееся в том, что в качестве ресивера используют внутренний объем блок-модуля реакторного отделения. Это позволяет уменьшить потребность в компрессорном оборудовании для дебалластировки.

Предлагаемый понтонный плавкомплекс имеет развитие, которое заключается в том, что несущие выступы понтонов выполнены полыми и снабжены в торцевых стенках отверстиями, соосными со сквозными отверстиями в транспортируемом блок-модуле.

Это позволяет дополнительно повысить грузоподъемность плавкомплекса.

Предлагаемый понтонный плавкомплекс имеет еще одно развитие, которое заключается в том, что понтоны снабжены контрфорсами, а блок-модуль - по меньшей мере одним охватывающим железобетонным поясом, предназначенным для опирания на контрфорсы.

Это позволяет обеспечить дальнейшее повышение грузоподъемности плавкомплекса за счет распределения нагрузки от транспортируемого блок-модуля по длине понтонов.

На фиг.1 и 2 представлен понтонный плавкомплекс (фиг.2 - вид сверху), на фиг. 3 - план шлюзового дока с подводящим каналом, предназначенного для двух реакторных АЭС, на фиг.4 - узел крепления понтонов на опорной плите блок-модуля.

Понтонный плавкомплекс представляет собой судно корабельного типа, в центральной части которого размещен транспортируемый блок-модуль 1 реакторного отделения АЭС, а носовую и кормовую части образуют понтоны 2 и 3 соответственно. В блок-модуле 1 в осевом направлении плавкомплекса выполнены не менее трех сквозных отверстий 4 и двух проемов 5. Понтоны 2 и 3 стянуты пучками 6 высокопрочной арматурной проволоки, проходящими через сквозные отверстия 4 в блок-модуле 1, и снабжены несущими выступами 7, предназначенными для введения в проемы 5. Выступы 7 могут быть выполнены полыми с отверстиями в торцевых стенках для прохождения пучков 6. В этом случае они могут быть укреплены ребрами жесткости.

Предлагаемый способ осуществляют с использованием плавкомплекса следующим образом.

В прибрежной зоне водоема 8 (см. фиг.3) сооружают сухой шлюзовой док 9, в котором возводят фундамент 10 под реакторное отделение АЭС. Шлюзовой док 9 связан с водоемом 8, например, подводящим каналом 11, отделенным от дока 9 воротами 12, выполненными, например, в виде ботопорта.

Док 9 заполняют водой, открывая ворота 12 и затапливая фундамент 10 выше его поверхности с учетом осадки понтонного плавкомплекса.

На заводе-изготовителе собирают блок-модуль 1 на опорной плите 13 и размещают его в заводском сухом доке, связанном через ворота с водоемом 8, на временном фундаменте, аналогичном фундаменту 10. При изготовлении блок-модуля 1 в нем предусматривают сквозные отверстия 4 и проемы 5, а понтоны 2 и 3 изготавливают с несущими выступами 7. Кроме того, понтоны 2 и 3 могут быть снабжены контрфорсами 14, а блок-модуль 1 может быть изготовлен с одним или несколькими охватывающими его железобетонными поясами 15, предназначенными для опирания на контрфорсы 14, устанавливаемые на понтонах 2 и 3.

Заводской док соединяют с водоемом 8 и заполняют водой аналогично доку 9.

Затем в заводском доке собирают понтонный плавкомплекс, для чего в док вводят понтоны 2 и 3, снабженные контрфорсами 14 и несущими выступами 7. Понтоны подводят к соответствующим сторонам заводского фундамента, на котором размещен собранный блок-модуль 1. Затем, балластируя и дебалластируя понтоны и/или меняя уровень воды в заводском доке, вводят несущие выступы 7 понтонов 2 и 3 в соответствующие проемы 5 блок-модуля 1. С помощью, например, анкерных зажимов 16 (фиг.4) стягивают понтоны 2 и 3 к блок-модулю 1 пучками 6 высокопрочной арматурной проволоки, пропуская их сквозь отверстия 4 и соосные им отверстия в торцевых стенках выступов 7.

Собранный плавкомплекс путем дебалластировки понтонов и/или повышения уровня воды в заводском доке отрывают от заводского фундамента и выводят в водоем 8, по которому транспортируют к месту строительства прибрежной АЭС.

По подводящему каналу 11 через ворота 12 блок-модуль 1 в составе плавкомплекса доставляют в заполненный водой док 9 и размещают над фундаментам 10. Необходимые горизонтальные перемещения плавкомплекса для точной установки блок-модуля 1 над фундаментом 10 обеспечивают, например, с помощью смонтированных на понтонах 2 и 3 лебедок (на чертежах не показаны). Затем, балластируя и дебалластируя понтоны и/или меняя уровень воды в доке 9, опускают блок-модуль 1 на фундамент 10.

После того как блок-модуль 1 установлен на фундамент 10, анкерные зажимы 16 на пучках 6 арматурной проволоки, стягивающих понтоны 2 и 3, освобождают, понтоны балластируют и выводят их несущие выступы 7 из проемов 5 блок-модуля 1. Затем понтоны отводят от блок-модуля и выводят через подводящий канал 11 в водоем 8, по которому транспортируют обратно на завод-изготовитель для последующего использования.

Наплавная транспортировка плавкомплекса или понтонов по водоему 8 (реке, морю или океану) и подводящему каналу 11 осуществляется с помощью буксиров соответствующего назначения, а в доке - с помощью лебедок, установленных на понтонах (на чертежах не показаны).

После установки блок-модуля 1 на фундамент 10 док 9 освобождают от воды и завершают строительство АЭС в сухом доке. После окончания строительства канал 11 может быть использован в качестве источника охлаждающей воды для технологического оборудования АЭС.

Реализация предлагаемых способа и устройства позволяет, размещая АЭС или другие крупноблочные сооружения на суше вблизи рек, морей или океанов, осуществить наплавным методом транспортировку от завода-изготовителя до места эксплуатации и установку на фундамент крупногабаритных блок-модулей этих сооружений. При этом предлагаемый плавкомплекс позволяет осуществить наплавную транспортировку и установку на фундамент таких особо тяжелых и крупногабаритных объектов как, например, блок-модуль реакторного отделения АЭС, представляющий собой размещенный в герметичной защитной оболочке полностью укомплектованный и подготовленный к эксплуатации ядерный реактор со всем необходимым оборудованием.

Предложенное техническое решение позволяет также решить проблему замены отработавших свой ресурс реакторных отделений АЭС на новые блок-модули, собранные на заводе-изготовителе. Для этого на месте эксплуатации АЭС освобождают реактор от ядерного топлива, восстанавливают шлюзовой док 9, заполняют его водой выше уровня фундамента 10, подводят к реакторному отделению понтоны и в описанной последовательности формируют плавкомплекс из понтонов 2 и 3 и блок модуля 1. Далее, после проведения операций по снятию блок-модуля 1 с фундамента 10, аналогичных описанным операциям по снятию блок-модуля 1 с заводского фундамента, блок-модуль в составе плавкомплекса транспортируют по водоему 8 к месту длительного хранения (отстоя) - шлюзовому бассейну, оборудованному фундаментом и воротами аналогично доку 9.

Благодаря тому, что отработавший блок-модуль снимается и хранится целиком (при этом отработавшее оборудование реакторного отделения остается в защитной оболочке) его транспортировка и хранение в открытом пространстве экологически безопасны.

Реализация предлагаемого решения позволяет предоставлять реакторные отделения АЭС для эксплуатации на условиях лизинга с последующим демонтажем и возвратом отработавшего блок-модуля реакторного отделения с возможностью замены его на новый.

В настоящее время разработаны технические предложения по применению предлагаемой технологии к строительству АЭС с реакторными отделениями типов ВВЭР-640 и ВВЭР-1000, массы которых составляют около 120 и 180 тысяч тонн соответственно.

Источники информации

1. Патент РФ 1721179, МПК E 02 B 17/00, 1992 г.

2. Авт. свид. СССР 1555424, МПК Е 02 В 17/00, 1990 г.