Электростанция собственных нужд АО «Ямал СПГ», Ямало-Ненецкий автономный округ, пос. Сабетта является крупнейшим энергетическим сооружением, возведенным на многолетнемерзлых грунтах.
Здание Электростанции каркасного типа, имеет размеры в плане 57х168 м и высоту 12 м с четырьмя действующими и четырьмя резервными газовыми турбинами. Под корпусом устроено вентилируемое подполье высотой 3 м с открытым цоколем, подполье под фундаментами турбин имеет высоту 0,5 м. Температурный режим на уровне нулевых амплитуд изменяется от минус 3,3 до минус 5,3°С. Глубина уровня нулевых амплитуд составляет около 15-17 м, колебания температур постепенно сводятся к нулю, начиная с глубин 12-13 м от поверхности. Среднегодовая температура воздуха района составляет минус 10°С. Использование многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований сооружений принято по принципу I в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения. Для сохранения мерзлого состояния грунтов основания и обеспечения их расчетного теплового режима предусмотрено устройство холодного (вентилируемого) подполья. Геологический разрез представлен песками мелкими, которые подстилаются на глубине 22-25 м суглинками; с поверхности площадка отсыпана мелким песком. В качестве фундаментов Электростанции приняты сваи из металлических труб Æ273х8 мм, Æ325х10 мм, Æ426х10 мм длиной 15 м под фундаменты колонн и рабочую площадку, а также Æ426х10 мм длиной 20 м под фундаменты газовых турбин, объединенные балочной системой из двутавров, обеспечивающих восприятие как статических нагрузок от надземных конструкций Электростанции, так и динамических от газотурбинных установок.
Применены буроопускные сваи, свободно погружаемые в скважины, диаметр которых превышает размер их наибольшего поперечного сечения, с заполнением свободного пространства цементно-песчаным раствором для обеспечения смерзания сваи с грунтом. Свайные кусты фундаментов колонн включают от 4 до 12 свай. Под рабочую площадку устраивается свайное поле с шагом 3х3 м. Каждый из восьми фундаментов газотурбинных установок состоит из 60 свай, размещенных сеткой 1,6х2,7 м.
Металлические сваи из труб
Сложность обеспечения устойчивости оснований фундаментов Электростанции, сложенных многолетнемерзлыми грунтами, обусловлена значительными габаритами здания. Сохранение температурного режима грунтов основания обеспечено разработкой Комплексной энергоэффективной автоматизированной системы искусственной вентиляции подполья и термостабилизации грунтов оснований с помощью сезонно охлаждающих устройств. В рамках проектирования основания и фундаментов специалистами НИИОСП им. Н.М. Герсеванова выполнены следующие виды расчетов:
-
Теплотехническое моделирование взаимодействия проектируемого здания и многолетнемерзлых грунтов, проектирование системы вентиляции для отвода тепла из подполья, оценка риска застаивания теплого воздуха в центре технического подполья в связи со значительными размерами здания и наличием тепловыделяющих коммуникаций в подполье;
-
Аналитический расчет влияния тренда глобального потепления на изменение инженерно-геокриологических условий, разработка методики учета изменения климатических параметров на выбор решения по фундаменту;
-
Расчеты по первой и второй группам предельного состояния (по прочности и деформациям), определение несущей способности свай по грунту на вдавливающие и горизонтальные нагрузки, в том числе с учетом динамического характера воздействия, реологических свойств многолетнемерзлых грунтов, а также потенциально возможного аварийного случая на объекте;
-
Оценка степени снижения несущей способности свай по грунту вследствие их разжижения под воздействием постоянных динамических воздействий на грунты в мерзлом состоянии от газовых турбинных установок;
-
Расчеты системы вертикальных термостабилизаторов с целью ускорения восстановления температурного режима грунтов основания после устройства большого количества буроопускных свай;
-
Расчет автоматизированной сети геотехнического мониторинга, исключающей негативное влияние человеческого фактора при контроле параметров системы жизнеобеспечения здания на всем сроке его эксплуатации.
Расчетный температурный режим многолетнемерзлых грунтов в основании здания
В рамках авторского надзора специалисты НИИОСП им. Н.М. Герсеванова участвовали на всех этапах устройства фундаментов: бурение лидерных скважин, заливка раствора, погружение свай, устройство ростверка.
Этапы возведения свайных фундаментов
Вентиляторы, обеспечивающие искусственное проветривание подполья<
Главный корпус Электростанции Ямал СПГ с различных ракурсов