Строительство порта для первой в мире плавучей атомной теплоэлектростанции – это не только честь, но и большая ответственность! Виктор Гончаров, председатель Совета директоров треста «Запсибгидрострой», канд. техн. наук, заслуженный строитель РФ
Немного истории
В 1960-х годах, студентами гидрофака Ленинградского политехнического института, мы впервые услышали о плавучих атомных теплоэлектростанциях, которые должны стоять в значимых местах арктического шельфа. В словосочетании «плавучая АЭС» наши профессора делали акцент на слове «плавучая»: необходимость строительства причала с береговой инфраструктурой, комплексом ледозащитных и волноотбойных сооружений соответствовала нашей будущей профессии и потому вызвала интерес преподавателей и студентов. Лишь по прошествии полувека идея плавучих АЭС получила воплощение в самом северном городе страны, на берегу Восточно-Сибирского моря, в Певеке. Я искренне признателен руководству Концерна «Росэнергоатом» за доверие к нашему опыту гидротехников, к качеству и надежности конструкторских и технологических решений, без которых невозможно представить строительство современных причальных и портовых комплексов в суровых природно-климатических условиях.
Трест «Запсибгидрострой» основан приказом министра транспортного строительства СССР 28 сентября 1977 года в соответствии с постановлением Правительства СССР «О развитии нефтяной и газовой промышленности в Западной Сибири в 1977–1980 годах». Регионами деятельности компании стали Тюменская область, Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа, север Томской области. На этих территориях построены шесть портов с полной инфраструктурой, десятки причалов, выполнено берегоукрепление, набережные. Некоторые порты построены в зоне вечной мерзлоты, это Надым, Уренгой, Ямбург. Бесценный опыт, приобретенный командой Треста в жестких климатических и инженерно-геологических условиях, при значительной удаленности от опорно-тыловых баз и домашнего очага, заставил искать более совершенные технологии, конструкторские, организационные решения.
В начале 1990-х годов в России появился сварной трубчатый шпунт, защищенный патентами и не уступающий западным технологиям. За три десятилетия упорной работы над совершенствованием конструкций мы создали новое направление (можно сказать, школу) в строительстве тонких подпорных стен. Наши замковые соединения продуманы до мельчайших деталей, удобны и надежны в работе. Запатентован и налажен выпуск отечественного горячекатаного коннектора с усилием на разрыв в 467 тс/пог. м, что крайне важно для сооружений, которые подвергаются колоссальному давлению (более 300 т/кв. м) от навала ледовых полей. Силами собственного производства Трест обеспечивает стройки необходимой продукцией. При этом проектные организации имеют свободу выбора тех или иных решений. Благодаря особенностям трубошпунта можно добиться увеличения в несколько раз несущей способности без существенного возрастания металлоемкости.
Доверяй, но проверяй
Особенности замкового соединения и трубошпунта были рассмотрены нами применительно к условиям строительства в Певеке. Аналогичный трубошпунт был использован в 2015 году при строительстве порта в Тазовской губе для обустройства Салмановского нефтегазоконденсатного месторождения и двух уникальных причалов для выгрузки крупнотоннажного оборудования весом более 12 тыс. тонн в порту Сабетта для строительства завода по сжижению природного газа Ямал СПГ. Изучив проектно-сметную документацию, предложенную проектными институтами, мы обратили внимание на грамотную компоновку сооружения с учетом ветрового, волнового воздействия и нагрузок от дрейфа ледовых полей. Однако часть технических решений потребовала доработки. Так, предлагалось выполнить защиту объектов береговой инфраструктуры конструкцией берегоукрепления откосного типа и подходной дамбой длиной 217 метров от участка берегоукрепления до мол-причала. Практика показывает несостоятельность таких решений в условиях Арктики по следующим причинам: высокая трудоемкость и материалоемкость; необходимость подводно-технических водолазных работ, для которых практически отсутствует благоприятный период; постоянные деформации из-за сезонного промораживания и оттаивания дамбы; разрушительное волновое воздействие; неконтролируемая фильтрация, вынос мелких частиц, просадки. Следствием последнего фактора становится деформация элементов верхнего строения, включая эстакады с трубопроводами и другими сетями. Появляются высокие риски разрывов трубопроводов, повышаются эксплуатационные и ремонтные расходы, а срок службы до капитального ремонта в лучшем случае составит 15–20 лет.
Контракт был заключен 27 июля 2016 года с обязательным условием гарантированного освоения планового объема по году. Помимо вопросов к конструктиву, возникла проблема комплектации площадки необходимым запасом строительных материалов, так как теплый период в первый год строительства полностью выпал, а льдообразование и промерзание основания грунта началось уже в октябре. На месте строительства не было ни щебня, ни сборного железобетона и даже камня необходимой прочности и морозостойкости. Нужно было успеть произвести до 12 тыс. куб. м сборного железобетона и доставить в Певек по Северному морскому пути до завершения навигационного периода.
Убедительная аргументация с нашей стороны привела к корректировке проектной документации с последующим утверждением. В пользу нового решения сработало обстоятельство, что наш завод стальных шпунтовых конструкций в Сургуте имел в наличии запас около 4 тыс. тонн изделий для других объектов и мог обеспечить поставку строительного груза на объект. Благодаря совместным оперативным действиям уже в сентябре первая партия строительных грузов была доставлена в Певек.
Проект был подвергнут изменениям. Трест вместе с институтом «МорТрансНИИпроект» заменил конструкции откосного типа конструкциями вертикального профиля из трубошпунта для участков берегоукрепления – безанкерный больверк; для подходной дамбы – взаимозаанкеренный больверк, где две трубошпунтовые стены объединены свайной анкерно-ригельной системой, на которую опирается монолитная железобетонная плита верхнего строения с эстакадами для прокладки трубопроводов теплоснабжения, горячей воды для коммунальных нужд города и передачи выработанной электроэнергии в региональную сеть. Это конструкция, полностью исключающая какие-либо просадки, надежная в эксплуатации, со сроком службы до капитального ремонта не менее 60 лет. Такой конструктив можно выполнять круглогодично, без ущерба качеству строительно-монтажных работ.
Определенные изменения претерпел и сам мол-причал, представляющий собой конструкцию вертикального профиля из сочетания шпунта Ларсен-5УМ с трубошпунтом и европейским замком LPB-180. Такой вариант возможен, но нас насторожило сочетание отечественного и европейского замка, что могло оказаться слабым звеном конструкции. Мы провели в ЦНИИС натурные испытания, которые показали недостаточную способность к сопротивлению в замке: ГОСТ Р 52664-2010 требует, чтобы усилие на разрыв профилей ШТС составляло не менее 1500 кн/пог. м (150 тс/пог. м). В нашем случае образцы показали сопротивление 122 и 125 тс/пог. м, что было недостаточно с учетом нормативных требований, тем более при работе в экстремальных природно-климатических условиях.
Момент сопротивления (W) шпунта Ларсен-5УМ на 1 пог. м стены составляет 3250 куб. см при весе 227 кг/кв. м. Трубошпунт, примененный в нашем варианте (ШТС 1020/14-ЗСГ-1), имеет параметры: W=9160 куб. см, при металлоемкости Р=325 кг/кв. м, то есть несущая способность увеличилась в 2,9 раза при росте металлоемкости лишь на 43 %. Именно этот показатель характеризует запас прочности сооружения и увеличивает срок межкапитального ремонта.
Крепко и красиво
Преимущества конструкции, полученные в результате корректировки документации:
- осевые линии, их пересечения, углы поворота сохранены по первоначальному проекту;
- металлоемкость увеличена в 1,65 раза, но при этом количество сборно-монолитного бетона уменьшено в 4,1 раза;
- коэффициент запаса прочности увеличен в 1,5 раза и составил 1,59;
- эксплуатационные затраты снижены в несколько раз;
- срок межкапитального ремонта увеличен в 3 раза.
При таких показателях увеличение стоимости проекта по сравнению с первоначальной на 25–30% вполне оправданно: проектное решение отражает качество нового продукта, направленное на безопасную эксплуатацию и долговечность сооружения.
Первый элемент трубошпунта был погружен 4 октября 2016 года. В июне 2017 года сооружение выдвинулось на 270 м в акваторию, погружено и смонтировано более 5 тыс. т трубошпунта, свай и металлоконструкций. В стадии завершения строительная база, во второй декаде июня планируется первый бетон.
Несколько слов о роли эстетического восприятия сооружения. Любые объекты должны быть архитектурно привлекательными, а объекты атомной промышленности, тем более ПАТЭС, – на виду не только в Певеке, но и у всего мирового сообщества. Красивое сооружение своим видом вселяет уверенность в эксплуатирующий персонал, местных жителей, потенциальных заказчиков. Команда треста изготовила два макета корневой части: по утвержденному проекту и по собственному варианту, где заменила сборно-монолитный волноотбойный парапет на надстройку из трубошпунта. В итоге предложенный проект с точки зрения архитектурной привлекательности выиграл! Уже нет сомнений, что через два с небольшим года в Арктике будет возведено надежное пристанище, достойная оправа ПАТЭС. Для Треста приоритетом является не только успешное строительство этого объекта, но и укрепление надежных партнерских отношений с Госкорпорацией «Росатом», Концерном «Росэнергоатом» в проектировании и строительстве портовых гидротехнических сооружений.
Алексей Комольцев для журнала РЭА (по материалам компании)
