способ строительства гидроэлектростанции из модульных блоков

Формула изобретения

1. СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ИЗ МОДУЛЬНЫХ БЛОКОВ, включающий отгораживание и осушение участка акватории, выполнение на его дне фундамента для модульных блоков, отличающийся тем, что модульные блоки выполняют в виде шлюзовых камер с затворами со стороны верхнего и нижнего бьефов и совокупности внутренних агрегатных элементов, при этом смежные шлюзовые камеры сопрягают между собой, после чего путем закрытия затворов образуют напорный фронт гидроэлектростанции, затем внутри камер, используя элементы затворов, осуществляют заводку, установку и монтаж заранее изготовленных и выполненных плавучими агрегатных элементов путем изменения уровня воды в шлюзовых камерах.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлюзовые камеры возводят непосредственно на подготвленном фундаменте.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлюзовые камеры изготавливают заранее, в заводских условиях, выполняют плавучими, доставляют к месту установки и устанавливают на подготовленный фундамент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении гидротехнических объектов в условиях рек с ограниченным судоходством.

Для оценки существующего уровня техники рассмотрим ряд известных технических решений аналогичного назначения.

Известен способ строительства электростанций из плавучих модульных блоков, включающий изготовление крупных блоков на специальной монтажной площадке, после чего их транспортируют водным путем к месту установки и закрепляют на штатном месте, при этом каждый плавучий блок состоит из отдельных модулей, объемно-планировочная структура которых позволяет сопрягать их между собой [1]

В данном способе есть такие общие признаки с заявленным как наличие модульных блоков и их выполнение из отдельных элементов. Однако сооруженная по такому способу электростанция в целом представляет собой плавучий комплекс, поэтому данная технология может быть применена только для сооружения тепловых электростанций и других объектов, где не требуется создание напорного фронта.

Наиболее близким к заявленному является способ возведения гидроэлектростанции из крупных плавучих модульных блоков, при котором отгораживают участок акватории, например, с помощью грунтовых перемычек, осушают отгороженный участок, после чего на его дне сооружают фундамент и перемычки удаляют.

Плавучий блок, собранный в заводских условиях из отдельных модулей, транспортируют в зону данного участка акватории, затапливают и устанавливают на подготовленный фундамент, после чего заделывают швы между блоками и фундаментом методом подводной цементации. Таким же способом монтируют следующие плавучие модульные блоки, сопрягая их с ранее установленными блоками и фундаментом.

Данный способ, принятый за прототип заявленного технического решения, применен при строительстве ГЭС Видалия на р. Миссисипи (США) [2]

Ряд признаков прототипа совпадают с признаками заявляемого способа: отгорожение и осушение участка акватории, выполнение на дне этого участка фундамента, установку на фундамент модульных блоков.

Недостатком прототипа является то, что насухо выполняется только фундамент под плавучий блок, в то время как все остальные работы по сопряжению плавучих модульных блоков между собой и с фундаментами выполняются подводными методами, что значительно усложняет и удорожает процесс строительства. Попытки преодолеть этот недостаток наталкиваются на техническое противоречение, суть которого заключается в следующем. С одной стороны, чтобы уменьшить объем подводных работ, плавучие модульные блоки можно было бы заранее собирать в заводских условиях, включая в них максимально возможное количество отдельных элементов, насухо выполняя их сопряжения. Однако такой подход существенно ограничен величиной осадки такого блока на плаву, которая не должна превышать минимальные гарантированные судоходные глубины, которые на ряде рек с ограниченным судоходством не превышают 2 м. Надводные габариты плавучего блока также должны соответствовать проходным габаритам реки.

Указанные обстоятельства приводят к тому, что при строительстве гидроэлектростанций на реках с ограниченным судоходством не удается избежать большого количества подводных строительных работ, что снижает качество работ, усложняет и удорожает процесс строительства.

Целью изобретения является повышение качества и упрощение производства строительно-монтажных работ при строительстве объектов на реках с ограниченным судоходством.

Согласно изобретению в способе возведения гидроэлектростанции из модульных блоков, включающем отгораживание и осушение участка акватории, выполнение на его дне фундамента для модульных блоков, последние выполняют в виде шлюзовых камер и совокупности внутренних агрегатных элементов, при этом смежные шлюзовые камеры сопрягают между собой, образуя напорный фронт гидроэлектростанции, после чего внутри камер осуществляют установку и монтаж заранее изготовленных и выполненных плавучими агрегатных элементов путем изменения уровня воды в камерах.

В этом заключается совокупность существенных признаков заявленного технического решения, на которую испрашивается объем правовой охраны.

Кроме того, заявленное решение характеризуется также наличием ряда дополнительных факультативных признаков, дающих представление о некоторых конкретных формах его материального воплощения, а именно: шлюзовые камеры могут быть возведены непосредственно на подготовленном фундаменте; шлюзовые камеры могут быть изготовлены заранее в заводских условиях, выполнены плавучими, доставлены к месту установки и установлены на подготовленный фундамент.

Первичный технический результат, достигаемый при использовании заявленного решения заключается в том, что установленные на фундаменте сопряженные между собой шлюзовые камеры обеспечивают возможность в каждой из них независимо осуществлять установку и монтаж наплавных агрегатных элементов путем изменения уровня воды и камере. При этом все работы по монтажу агрегатных модулей с фундаментом и между собой выполняются насухо.

Данный результат достижим только при использовании всех без исключения существенных признаков, включенных в формулу изобретения, реализация которых обеспечивает объекту в целом новые полезные качества, заключающиеся в существенном уменьшении объема подводных работ, повышении качества строительных работ, упрощении технологии возведения гидросооружения на мелководных реках.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен план строящегося сооружения с установленными модульными блоками в виде шлюзовых камер; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1 в момент установки шлюзовых камер и создания напорного фронта; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1 в момент подведения к камере наплавного агрегатного элемента; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 1 в момент заведения наплавного агрегатного элемента внутрь камеры; на фиг. 6 разрез Д-Д на фиг. 1 в момент установки наплавного агрегатного элемента на фундамент.

Способ реализуется следующим образом.

На отгороженном и осушенном тем или иным способом участке акватории выполняют фундамент 1 будущего сооружения.

Затем на подготовленном фундаменте 1 устанавливают модульные блоки, выполненные в виде шлюзовых камер 2. Выполнить это можно либо возведением шлюзовой камеры непосредственно на подготовленном фундаменте, либо путем изготовления шлюзовой камеры заранее в заводских условиях, транспортировки ее к месту установки и установки на фундамент 1. В этом случае установка шлюзовой камеры 2 на фундамент 1 может быть произведена ее затоплением.

Камеры 2 снабжены элементами затворов со стороны верхнего бьефа 3 и элементами затворов со стороны нижнего бьефа 4. Сопрягая камеры 2 между собой и спуская затворы 3 и 4, появляется возможность образовать напорный фронт, после чего начинают монтаж совокупности наплавных агрегатных элементов 5, каждый из которых имеет малую осадку, легко подводится к камере 2 со стороны нижнего бьефа и при открытых затворах 4 заводится внутрь камеры 2. После этого затворы закрываются и путем изменения уровня воды в камере 2 агрегатные элементы 5 устанавливаются на фундамент 1, при этом все последующие строительные работы по сопряжению агрегатных элементов 5 между собой, с фундаментом 1 и с камерой 2 производятся насухо, что обеспечивает их высокое качество, ускоряет и удешевляет весь процесс возведения сооружения в целом.

Использованием изобретения по сравнению с аналогами обеспечивает возможность сооружения гидроэнергетических объектов на мелководных реках из сравнительно небольших наплавных агрегатных элементов с осадкой до 2 м, сохраняя при этом возможность совмещения строительно-монтажных работ в створе сооружения с работами по монтажу гидротехнического оборудования, выполняемому в заводских условиях. Изменение уровня воды в камере 2 и ее осушение производятся насосными агрегатами.