Что находится внутри самой большой плотины России. Почему бетонный гигант живёт как организм

8 фото
источник

Саяно-Шушенская ГЭС на Енисее — самая мощная гидроэлектростанция России по установленной мощности. За бетонной арочной плотиной скрывается сложная система тоннелей, датчиков и оборудования.

Огромная серая стена поперёк Енисея. Высота — 242 метра, длина по гребню составляет больше километра. Никаких башен, окон или деталей, которые обычно цепляют взгляд.

Но внутри этой стены скрыт целый подземный город: километры галерей, лаборатории, лифты и тысячи приборов, которые круглые сутки следят за состоянием бетона. Так как стихия тут мощная, которую она должна выдержать.

Плотина не стоит неподвижно. Она немного двигается под давлением воды, меняется от температуры и пропускает через себя небольшое количество влаги.

Для инженеров это нормально. Главное это понимать, как именно она себя ведёт. А если умеешь предсказывать - сможешь и адаптироваться вовремя (привет, сотрудникам ЖКХ перед снегопадом!).

Стена, которая держит воду


Саяно-Шушенская ГЭС стоит на Енисее на границе Хакасии и Красноярского края.

Строительство начали в 1963 году, первый агрегат запустили в 1978-м, а полностью завершили только в 2000 году.

Главная особенность станции это, собственно, сама плотина.

Бетонная арочная плотина Саяно-Шушенской ГЭС достигает 242 метров в высоту. Для сравнения: это выше главного здания МГУ со шпилем.
Она относится к арочно-гравитационным. Часть нагрузки принимает её собственный вес, а часть передаётся через изгиб арки в скальные берега.

Получается конструкция, которая одновременно «стоит» на своей массе и упирается в горы по краям.

В плотину уложили около 9 миллионов кубометров бетона. Её основание достигает 105 метров в толщину, а сверху проходит дорога.

За стеной находится водохранилище длиной около 320 километров. Миллиарды тонн воды давят на бетон каждый день, поэтому просто построить такую плотину недостаточно.

За ней нужно постоянно наблюдать.

Город внутри бетона


Внутри плотины проходят специальные тоннели — потерны.

Они тянутся на разных уровнях от основания до верхней части сооружения. По ним ходят сотрудники, работают приборы, проходят коммуникации.

Там прохладно и сыро. Иногда по стенам идёт вода — и это не авария.

Внутри плотины Саяно-Шушенской ГЭС находятся километры служебных галерей. Здесь работают системы дренажа и контроля состояния бетона.
Полностью сухой плотину сделать невозможно. Влага все равно проходит через бетон, швы и скалу под основанием.

Проблема появляется не из-за самой воды, а из-за давления, которое она создаёт снизу. Если её становится слишком много, она начинает подталкивать сооружение вверх.

Для этого в основании сделали дренажную систему. Специальные скважины собирают воду и выводят её наружу

Количество этой воды постоянно измеряют. Для инженеров фильтрация — один из главных показателей состояния плотины.

Но ещё важнее другое: что происходит с самой конструкцией.

11 тысяч приборов внутри стены


В бетоне и вокруг него работают примерно 11 тысяч измерительных точек.

Часть датчиков установили ещё во время строительства. Они десятилетиями передают данные о том, что происходит внутри огромной массы бетона.

Одни приборы измеряют давление воды под основанием. Другие следят за температурой. Третьи показывают, меняются ли швы и трещины.

Машинный зал Саяно-Шушенской ГЭС. Десять гидроагрегатов станции после восстановления вырабатывают около 6400 МВт мощности.
Есть и огромные отвесы — по сути, строительный инструмент, увеличенный до размеров высотного здания. Стальная струна с грузом показывает, насколько изменилась геометрия стены.

Сверху работают спутниковые системы, которые отслеживают движение гребня.

И они каждый год фиксируют одну интересную вещь: плотина немного перемещается.

Почему бетонная стена двигается


Весной и летом водохранилище наполняется, давление воды растёт, и арка немного прогибается.

Осенью и зимой нагрузка уменьшается — сооружение возвращается обратно.

Гребень плотины может смещаться на несколько сантиметров за год. Для такой конструкции это нормальная работа материала.

Рабочее колесо турбины Саяно-Шушенской ГЭС весит около 145 тонн. Такие детали доставляли к станции сложным водным маршрутом через Северный морской путь.
Есть ещё температура. Зимой бетон охлаждается и сжимается, летом нагревается и расширяется.

Поэтому инженеры учитывают сразу несколько факторов: уровень воды, температуру, фильтрацию и характер движения.

Одна цифра сама по себе мало что говорит. Важна вся картина.

У Саяно-Шушенской ГЭС такая картина складывается уже десятилетиями.

Авария - что стало причиной


17 августа 2009 года на станции случилась крупнейшая авария в истории российской гидроэнергетики.

В 8:13 разрушились шпильки крепления второго гидроагрегата. Напор воды сорвал крышку турбины, машинный зал затопило. Были повреждены все десять агрегатов.

Расследование установило: причиной стали усталостные повреждения металлических деталей, которые годами испытывали нагрузки и вибрации. Сама же плотина при аварии удержалась.

После аварии гидроагрегаты полностью заменили.

Некоторые детали были настолько крупными, что их нельзя было перевезти обычной железной дорогой. Новые рабочие колёса турбин массой 145 тонн доставляли водным маршрутом: через Ладожское и Онежское озёра, Беломорско-Балтийский канал, Северный морской путь и Енисей.

В 2014 году станция снова заработала на полной мощности.

Плотину нельзя просто построить и забыть


Сегодня Саяно-Шушенская ГЭС выглядит так же, как десятилетия назад: огромная бетонная стена среди сибирских гор.

Но внутри неё постоянно идёт работа.

Вода проходит через бетон, температура меняется, конструкция чуть двигается — и всё это фиксируют тысячи приборов.

Большие сооружения редко выходят из строя внезапно. Обычно они долго подают сигналы.

Главная задача инженеров — эти сигналы услышать.