Александр Комаровский - Записки строителя
И. А. Процеров
Одной из таких задач был зуб из железобетонных опускных колодцев. Этот элемент плотины в такой форме и масштабах впервые осуществлялся в СССР.
Зуб состоял из двадцати четырех колодцев длиной каждый по 8,15 м, шириной 3,1 м и высотой от 5,7 до 8 м (в зависимости от глубины залегания юрской глины, в которую колодцы заглублялись не менее чем на 1 м). Правда, по проекту намечалось опустить 30 колодцев, но в ходе работы часть из них заменили 60 пог. м металлического шпунта, что было производственно проще, а геологические условия на этом участке позволяли забить шпунт без особых трудностей.
Фасад и поперечный разрез колодца представлен на рисунке. Расстояние между колодцами заполнялось бетоном на ту же глубину, на которую были опущены колодцы. Степки колодца имели толщину 0,76 м и были сложены из бетона марки 130, а внутренняя полость колодцев заполнялась бетоном марки 90.
Опускание колодцев на Перервинской плотине очень осложнялось тем, что в аллювиальных подрусловых отложениях обнаружились могучие древние стволы моренного дуба — остатки дубрав, некогда, покрывавших берега Москвы-реки в этом районе. В этих же отложениях встречались и отдельные крупные валуны. Извлечение стволов или валунов задерживало опускание некоторых колодцев на 12—14 дней. Без помех же полное время опускания колодца (с учетом всех видов работ), как правило, составляло 30 дней. В отдельных случаях для вытаскивания затопленных стволов, попавших под нож колодца, приходилось устраивать деревянный ростверк, на котором подвешивался весь колодец.
Опускной колодец зуба Перервинской плотины
Операции по устройству и опусканию колодцев в огражденной перемычками и осушенной секции плотины проводились в следующем порядке:
1. Заглубление (вручную) котлована под колодец — на 1,2—2,0 м ниже поверхности грунта в котловане.
2. Укладка на грунт пластин из бревен диаметром 18—20 см (по 16 шт. поперек колодца).
3. Установка на этих пластинах ножей колодца, а затем опалубки его стен, которая в различных случаях имела от одного до трех ярусов по высоте.
4. Бетонирование стен колодца.
5. Распалубка после 5—7-дневной выдержки бетона.
6. Вытаскивание стволов и валунов тросами с помощью ручных лебедок. Поскольку приходилось делать подкоп, эта операция в отдельных случаях приводила к значительному крену колодцев как по оси зуба, так и поперек ее. Особенные затруднения вызывало заклинивание торцов двух смежных колодцев при продольном их крене. К тому же посадка на грунт вызывала заглубления колодцев под действием собственного веса в среднем на 0,5 м.
7. Опускание колодца путем выемки из него грунта вручную. Выемка проводилась перекидкой грунта на горизонтальные полки от середины к внешним стенам с соблюдением горизонтальности вынимаемого слоя. При выемке грунта под ножом (что сразу же было строго запрещено) возникал приток воды и мелкого разжиженного грунта в колодец, который иногда заполнялся этой жидкой массой на глубину 2—3 м в течение 3—5 минут. Это, с одной стороны, вызывало опасность для работающих внутри колодца землекопов, а с другой — приводило к образованию воронок с внешнего периметра колодца. В целом примененный способ опускания следует признать крайне несовершенным и весьма трудоемким. Следовало бы приспособить для подъема грунта бадьи, поднимаемые хотя бы самым примитивным краном с лебедкой, или же применить гидроудаление грунта.
8. Во время опускания колодца до начала бетонирования его внутренней полости производился водоотлив с помощью 2—4-дюймовых насосов, установленных на верху колодца. Приток воды удавалось прекратить после заглубления на 1,5 м в юрскую глину.
9. Выемка грунта между опущенными колодцами представляла собой хотя и малообъемную, но сложную операцию. Осуществлялась она вручную при предварительно забитых деревянных шпунтах, ограждающих щель между колодцами с обеих сторон.
10. Бетонирование внутренней полости опускного колодца и зазоров между ними.
Подобные опускные колодцы для пресечения фильтрационного потока под плотиной в начале 30-х годов были применены в плотине на р. Изар недалеко от Мюнхена. Там в основании плотины залегал мощный слой гравия с большим расходом воды. Предложение об устройстве подобных колодцев в основании Перервинской плотины было сделано известным гидротехником заместителем главного инженера строительства Николаем Ивановичем Хрусталевым (ранее по проекту предполагался деревянный шпунтовый ряд). Опыт строительства показал, что для данных условий это решение оказалось нецелесообразным, а примененные нами методы опускания колодцев — слишком трудоемкими и неудачными. В целом, как теперь принято выражаться, решение и его осуществление было крайне не индустриально. Во всех случаях значительно проще было применить стальной шпунтовый ряд, даже обходя отдельные препятствия из валунов и затопленных стволов деревьев. А поскольку их было очень много, вероятно, было бы целесообразнее вообще отказаться от глубоких вертикальных пересечений пути фильтрации, заменив их развитым понуром и, возможно, отдельными неглубокими бетонными зубьями в верховой части флютбета.
Но работы тогда шли так, как рассказано выше, и в марте 1935 г., несмотря на все трудности, Перервинский гидроузел вошел в строй.
Одним из самых ответственных сооружений Южного района строительства была Химкинская земляная плотина, замыкающая водораздельный бьеф с южной стороны и расположенная примерно в 5 км от впадения р. Химка в р. Москва.
Левым своим корнем плотина врезалась в замечательный старинный Покровско-Глебовский парк с могучими липами и густым орешником. На обрывистом берегу Химки тогда еще сохранились остатки небольшого дворца дочери Петра I — Елизаветы Петровны. Вспоминается этот парк потому, что в годы строительства мне приходилось ходить через него на работу (я жил на окраине парка около Волоколамского шоссе). Идешь по этому чудесному парку, звенящему соловьиными трелями, благоухающему цветением бесчисленных лип, а в голове — мысли о выполненных, а иногда и недовыполненных кубометрах, процентах уплотнения… Посидеть бы здесь после длинного-длинного дня, сбросить тяжелые болотные сапоги с налипшей глиной… Ведь было-то мне только двадцать семь лет, хотелось «и песен и улыбок». Но проходишь парк, не останавливаешься, потому что через несколько часов начнется новый трудовой день. Снова планы, графики, бесчисленные дела и заботы. И так вот день за днем, из месяца в месяц, годами… Зато с какой молчаливой гордостью стоишь сейчас (уже с седой головой!) на берегу спокойного Химкинского водохранилища, смотришь на красивые речные лайнеры, на могучие краны в Северном речном порту, любуешься спортивными праздниками на водной станции «Динамо».
Схема Химкинского узла Южного района канала
В тридцатые годы Химкинская плотина (см. рис.) высотой до 34 м была самой крупной земляной плотиной в СССР. Длина плотины — 1500 м, ширина по гребню — 12 м, максимальная ширина по основанию — 208,5 м. Основная часть тела плотины сложена из разнозернистых песков и супесей, вынутых из котлована шлюза № 7, и с участков, прилегающих к каналу. Эти грунты уплотнялись прокаткой гусеничными тракторами ЧТЗ (на больших площадях с катками, на малых — без них) до уровня не ниже шести процентов сверх природной карьерной плотности.
В передней части плотины устроен понур из пылевато-илистых суглинков, уплотненных до карьерной плотности. По переднему откосу уложен мощный экран из тщательно утрамбованного жирного моренного суглинка. Этот экран присыпан тоже уплотненным песчано-гравийным грунтом. Экран, соединяющийся с понуром, врезан в основание трапецеидальным зубом глубиной около 7 м ниже основной подошвы плотины. По оси этого зуба забит металлический шпунт Ларсена общей длиной 430 пог. м. В низовой части плотины устроен многослойный дренажный тюфяк с призмой по всей длине плотины.
Поперечный разрез Химкинской плотины
Дренажная призма в виде обратного фильтра сложена из четырех слоев песка, гравия и камня различной крупности. Максимальная высота призмы 5 м. Кроме того, низовой откос плотины на высоту 9 м выше призмы присыпан сортированным песчано-гравийным грунтом без глинистых включений. В пределах возможного колебания горизонта воды верховой откос плотины укреплен бетонной плитой на слое щебня. Низовой откос покрыт растительным грунтом и засеян.
В наиболее высокой части плотины ее пересекает донный водоспуск в виде железобетонной штольни, закрытой с напорной стороны железобетонной коробкой. Штольня общей длиной 225 м состоит из 22 секций шириной по низу 4,6 м при высоте 4,3 м. Стыки секций соединены противофильтрационными компенсаторами и гудронными шпонками. Учитывая особую опасность фильтрации воды вдоль штольни, она врезана в юрскую супесь, для лучшего сопряжения с телом плотины по наружной поверхности штольни устроены бетонные выступы, пересекающие прямой путь возможной фильтрации. Сверху и с боков штольня покрыта тщательно уплотненным двухметровым слоем суглинка. В штольне проходят две металлические трубы диаметром по 1,3 м, перекрытые внутри головной коробки и в низовой части задвижками Лудло. Этот водоспуск позволяет опорожнить водохранилище объемом 28,5 млн. куб. м за 13 суток.
