В ПОМОЩЬ ПРОИЗВОДСТВЕННИКУ
ХОДНЕВИЧ А. Ф., инж., Южтехэнерго
Все накопители, предназначенные для складирования золошлаковых отходов, удаляемых с ТЭС гидравлическим способом, должны быть построены надежно, авария на золошлакоотвале может привести к серьезным разрушениям ниже расположенных объектов и загрязнению окружающей среды. Безаварийная работа золошлакоотвала зависит от состояния всех его элементов и в первую очередь от надежности ограждающей дамбы.
Наиболее распространенные нарушения при строительстве дамб золошлакоотвалов:
а — превышение толщины слоя укладываемого грунта; б — неправильная технология укладки грунта и формирования откосов дамбы; в — образование трещины смещения по границе грунтов с различной плотностью скелета; 1 — зона уплотненного грунта, 2 — зона неуплотненного грунта, 3 — осадки грунта дамбы, м; тсл — толщина слоя отсыпаемого грунта, м; tпр — проектная толщина слоя отсыпаемого грунта, м
Одна из причин неудовлетворительного состояния дамб, возведенных из грунтовых материалов,— неравномерность осадок различных их частей, вызывающая дополнительные напряжения в дамбе, которые могут привести к образованию трещин, снижению устойчивости откосов и даже разрушению дамбы. Осадки дамбы растянуты во времени и часто захватывают эксплуатационный период, когда дамба находится под напором воды и взвешенных в ней частиц золы и шлака. В этот период осадочные деформации особенно опасны для ее устойчивости.
Неравномерность осадок дамб в большинстве случаев является следствием некачественного выполнения строительных работ. Известно, что для обеспечения однородности дамбы по всей ее высоте должен использоваться одинаковый грунт. Укладка его должна выполняться послойно горизонтальными ярусами при оптимальной влажности грунта, причем каждый ярус должен отсыпаться на всю ширину дамбы. Для обеспечения заданной проектом плотности дамбы у отсыпаемый грунт перед укаткой необходимо разровнять, чтобы толщина слоя соответствовала проектному значению.
Качество выполнения земляных работ, соответствие применяемых методов техническим условиям, строительным нормам и правилам обеспечиваются инженерно-геологическим контролем. Результаты его заносятся в журналы и ведомости, суточные рапорты. Все эти материалы составляют исполнительную техническую документацию возводимого сооружения.
Следует отметить, что при строительстве золошлакоотвалов, особенно небольших, из-за низкого уровня контроля, а иногда и полного его отсутствия технология укладки грунта в дамбу зачастую не соблюдается.
Одним из наиболее распространенных нарушений является отсыпка грунта слоями, толщина которых значительно превышает проектную. При этом даже применение специальных уплотняющих механизмов (виброкатков) не обеспечивает заданной плотности грунта по всей толще слоя. Дамба приобретает слоистую структуру с чередованием слоев грунта различной плотности (см. рисунок) в дальнейшем это может привести к неравномерным осадкам дамбы.
Наличие в дамбе прослоек грунта с плотностью менее проектной приводит к образованию сосредоточенных ходов фильтрации через нее. При чрезмерном увлажнении грунта это может привести к резкому снижению устойчивости дамбы и даже к разрушению сооружения.
Второй часто встречающейся ошибкой является отсыпка дамбы не на всю ширину ее основания, а сравнительно узкой полосой, ширина которой равна ширине гребня или несколько шире его. Грунт при этом сталкивается с гребня дамбы в боковые призмы. При такой отсыпке ее боковые грани формируются обычно под углом естественного откоса грунта (см. рисунок, б).
В случае, приведенном на рисунке, дамба в поперечном сечении состоит из трех зон: уплотненной центральной части, по которой проходят строительные машины и уплотняющие механизмы, и из боковых призм, плотность скелета грунта в которых значительно ниже проектной. Очевидно, что осадки центральной и боковых зон дамбы в данном случае различны. Абсолютное значение и интенсивность осадок грунта боковых призм дамбы превышают соответствующие показатели для центральной зоны. Вследствие неравномерности осадочных деформаций происходит сдвиг массивов грунта боковых зон по границе рыхлого и уплотненного грунтов. Визуально этот процесс можно обнаружить по образованию продольных трещин вдоль кромок гребня дамбы (см. рисунок, в).
Первые признаки данного рода деформаций проявляются сразу по окончании строительства. Например, на золошлакоотвале Ново-Ангренской ГРЭС строительство ограждающей дамбы велось с многими нарушениями требований нормативных документов и отклонениями от проекта. Суглинистый грунт в дамбу максимальной проектной высотой 25 м отсыпался слоями толщиной более 1 м вместо требуемой 0,3 м узкой полосой вдоль оси дамбы. Верховая и низовая призмы формировались за счет сталкивания грунта с гребня дамбы бульдозером. В результате боковые призмы дамбы были образованы из неуплотненного суглинистого грунта, проектное сечение дамбы не было выдержано. Откосы дамбы имели крутизну выше проектной.
Негативные последствия указанных нарушений начали проявляться уже в первый год эксплуатации золошлакоотвала. После наполнения золошлакоотвала водой на низовом откосе дамбы были обнаружены очаги фильтрации, наблюдались локальные оплывы грунта. Вдоль кромок гребня дамбы образовались продольные трещины с шириной раскрытия до 10 см. Наличие значительных осадок грунта в теле дамбы подтвердили также измерения, выполненные в 1986 г. предприятием Южтехэнерго.
Выявленные дефекты представляли серьезную опасность для надежности и безопасности золошлакоотвала. Положение усугублялось тем, что ниже золошлакоотвала косогорного типа находятся ответственные сооружения и расположен жилой поселок.
Сложившаяся на золошлакоотвале ситуация была оценена как предаварийная. Для ее устранения были разработаны специальные технические решения по усилению дамбы.
Похожая ситуация с образованием продольных трещин вдоль кромки гребня и осадками до 1 м имела место на золоотвале Молдавской ГРЭС в марте 1974 г. Пренебрежение образовавшимися дефектами и непринятие экстренных мер привели к аварии с образованием в дамбе прорана шириной до 20 м и глубиной 7 м. Через проран произошел вынос золошлакового материала на прилегающую к отвалу территорию.
Представленные примеры наглядно показывают, к каким негативным последствиям для самого сооружения и окружающей среды приводит пренебрежение требованиями нормативно-технических и проектных документов, несоблюдение технологии производства работ при строительстве дамб золошлакоотвалов ТЭС.
