ЧАЭС: стена в грунте — Casagrande

Создание защитного барьера, который предотвратил миграцию радионуклидов в реку Припять с подземными водами, стало актуальным сразу после анализа радиационной обстановки в районе разрушенного реактора ЧАЭС.
Ученые опасались, что при возможном загрязнении грунтовых вод промплощадки Чернобыльской АЭС, куда выпала большая часть радионуклидов из разрушенного реактора, радиоактивные вещества могут беспрепятственно поступать в ближайшую водную артерию – реку Припять. Поскольку река Припять впадает в Киевское водохранилище, ее экологическое состояние может оказывать существенную роль в водоснабжении не только Киевского региона, но и центральной части Украины. Вследствие этого, защита реки от радиоактивных веществ в острый период ликвидации аварии, была крайне острой и жизненно необходимой.
Стоит отметить, что решение этой проблемы требовала проведения целого комплекса мероприятий не только на промплощадке ЧАЭС, но и в пойменной части р. Припять практически по всей территории зоны отчуждения. Эти работы также были реализованы. Были построены специальные защитные дамбы, закрыт сток из мелиоративных систем находящихся в зоне отчуждения.
Но вернемся к «стене в грунте». Данное сооружение называется противофильтровальная стена. Согласно проекту общая протяженность такого гидротехнического сооружения должна была составлять около 8,5 км. Проектная глубина возводимого защитного экрана, который сооружался из железобетона, составляла 30 метров (Барьяхтар В.Г.).
Фактически была выполнена третья часть планируемых работ. Было создано 2,8 км защитного экрана вокруг восточной части промышленной площадки ЧАЭС (смотри рисунок). Эти работы были выполнены за четыре месяца. Через 10 месяцев после аварии защитный экран был создан.

Стена в грунте вокруг ЧАЭС карта

Стена в грунте вокруг ЧАЭС

Схема устройства защитной стены в грунтах возле Чернобыльской АЭС

Место устройства биостенки выделенно оранжевым цветом (фото промлощадки ЧАЭС из Google Map).

Для реализации этой задачи были объединены усилия инженеров бывшего СССР и компании Casagrande.
Перед началом работ были проведены исследования, которые заключались в определении типов и количества оборудования, расположении и планировании стройплощадки, определение методики работы и решение проблем материально-технического обеспечения персонала, который работал в крайне неблагоприятных радиационных условиях.
По данным* фирмы Casagrande разработка была предназначена для создания пластичного фундамента «стена в грунте» толщиной 1000 мм и площадью 360000 м2, который должен был начинаться от уровня земли и проходить через различные слои песка и песчаной глины, чтобы производить обсадку скважины на глубине от 85** м до более чем 100 м. Общая длина стены фундамента составляла приблизительно 4000** м. Принципиальным требованием проекта было сооружение непроницаемого барьера в максимально короткий срок, экскавация должна была выполняться при помощи комбинации грейферов KRC 2 и гидравлических фрезеров K3L, спаренных для эффективной работы с агрегатами для обработки бурового раствора, мощностью 600 м3/ч каждый.

Документальное видео о создании стены в грунте вокруг Чернобыльской АЭС

Материалы 5 телеканала (http://5.ua/newsline/226/)
Примечания
* — данные из информационных материалов, буклетов Casagrande.
** — по данным других источников глубина стены в грунте составляет 30 метров, а протяженность стены 2,8 км.

Технология создания стены в грунте

Метод устройства «стены в грунте» грейферным способом заключается в том, что стены сооружения возводят в узких и глубоких (до 60 м) траншеях, заполняемых при выемке грунта бентонитовым раствором, который создает избыточное гидростатическое давление на вертикальные стенки траншеи, благодаря чему они остаются ровными. Затем траншею заполняют заглинизированным грунтом, грунтобетоном монолитным бетоном или железобетоном. Вероятней всего, при создании противофильтровальной стенки вокруг ЧАЭС, подготовленные траншеи заполняли железобетом (!) на глубину 100(!) метров.
Данный способ рекомендуется использовать для защиты от загрязнений грунтовых вод инфильтрационными водами из различного рода отстойников, шламохранилищ, иловых площадок; для предотвращения фильтрации в обход гидротехнических сооружений; защиты от подтоплений и заболачивания территорий и магистральных каналов, водохранилищ.
Описанная технология сегодня максимально востребована в условиях реконструкции исторических центров городов при плотной застройке, вблизи от существующих зданий, так как для ее применения не используются открытые котлованы, а значит, экономится площадь стройплощадки. Кроме того, стройка безопасна для расположенных рядом зданий и сооружений. Это объясняет причину применения именно этой технологии на промплощадке Чернобыльской АЭС в 1986 – 1987 годах. Защитная стенка в грунте проходит возле интенсивно использующихся дорог, и, главное, в непосредственной близости возле подводящего и отводящего каналов ЧАЭС.

Гидрофреза схема

Гидрофреза схема

Схема устройства и работы гидрофрезы

  1. Буровая головка
  2. Циркуляционный насос
  3. 3. Корпус гидрофрезы
  4. Кран
  5. Гидросиловая установка (300 кВт)
  6. Шланг отвода бурового раствора с обломками породы на установку регенерации бурового раствора с грохочением для удаления из него песка
  7. Домкрат, регулирующий нагрузку на буровую головку
  8. Секция траншеи, постоянно заполненная раствором на бентонитовой основе
  9. Гидравлические шланги

Использование способа “стена в грунте” вместо традиционных методов выполнения работ при сооружении подземных помещений способствует снижению сметной стоимости до 25%, подпорных стен и ограждений до 50%, противофильтрационных завес — до 65%. Способ позволяет отказаться от дорогостоящих работ по водоотводу, водопонижению, замораживанию и цементированию грунтов. Дает возможность экономить дефицитные материалы, металлический шпунт, снижает энергоемкость строительства, а в отдельных случаях является единственно возможным способом возведения подземного сооружения.
Наиболее трудоемкой и дорогостоящей операцией этого метода остается образование узкой глубокой траншеи в грунтах на глубину до 50 – 60 м. шириной 0,5 — 1,2 м. Для этих целей используют траншеепроходческое оборудование, в основе работы которого ударный, вибрационный, режущий и водовоздушный принципы разработки грунта в узкой траншее.
Гидравлические фрезы и грейферы Casagrande
Материалы о технике (гидравлических фрезах и грейферах) представлены по данным производителя – фирмы Casagrande.
В течении 6 месяцев после катастрофы компания Casagrande доставила на стрйплощадку и запустила в эксплуатацию: 14 буровых установок KRC 2/45 и 10 гидравлических фрезеров K3L — машинного оборудования, достаточного для строительства 4500 м3 пластичного фундамента в день.

casagrande

Схема гидравлической фрезы фирмы Casagrande применявшейся во время ликвидации последствий аварии на ЧАЭС
Подготовлено по официальным материалами фирмы Casagrande.

Через 10 месяцев после взрыва разрушенный реактор был эффективно изолирован 160000 м3 пластичного фундамента. В течении этого периода компания Casagrande обеспечивала постоянную техническую поддержку и гарантировала проведение тщательно организованной обучающей программы для советских рабочих.

casagrande k3l фото

Фотография машин (гидравлических фрез) фирмы Casagrande применявшейся для создания «стены в грунте» на промплощадке ЧАЭС
Подготовлено по официальным материалам фирмы Casagrande.

casagrande B125-KRC фото

Рисунок — Оборудование фирмы Casagrande. Гидравлический грейфер.
Использованы информационные фирмы Casagrande.

Эффективность сооружения стены в грунте

В конце отметим, что сегодня целесообразность сооружения биостенки является спорным. Часть ученых считает, что значительная часть работ по предотвращению загрязнения среды были основаны на неэффективных и необоснованно дорогостоящих технологиях и зачастую имели «нулевой» или даже отрицательный эффект в защите подземных вод.
Понятие «низкая эффективность реализованных мероприятий» базируется на современных представлениях радиационной защиты о радиационной защите населения. Так подавляющее количество мероприятий по ликвидации аварий, которые были реализованы в острый период аварии для защиты грунтовых вод должны были основываться на ограничение возможной дозы облучения людей за счет водопотребления.
Добавим, что эти дискуссии имеют сугубо научное значение. Полученный опыт проведения такой работы является бесценным, а люди, принимавшие участие в этих работах, заслуживают глубокого человеческого уважения.

Литературные источники:

  1. Чернобыльская катастрофа Под редакцией В. Г. Барьяхтара Київ: Наукова думка, 1995. — 559 с.
  2. В.С.Колесников. В.В. Стрельникова Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте». Технология и средства механизации: Учебное пособие. — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 1999. — 144 с.
  •