Записки строителя
Шрифт:
Общий вид строительства Серпуховского ускорителя
Учитывая весьма большой диаметр кольцевого магнитного зала и соответственно периметр его стен, правильный выбор их конструкций имел большое значение. Во-первых, стены должны принять значительное давление (до 8 т/м2) грунтовой обваловки, выполнявшей функции биологической защиты от излучения. Во-вторых, следовало думать и о стоимости этой биологической защиты. При большой протяженности магнитного зала выигрыш в стоимости вносил существенный вклад в общую экономическую эффективность конструкции зала
Вариант монолитных железобетонных стен был отвергнут, как неиндустриальный, требующий большого количества опалубки и не обеспечивающий высокие темпы работ (тем более зимой). Варианты сборных плоских железобетонных ограждений также оказались неудачными, так как потребная по расчету толщина плоских сборных панелей была слишком велика.
В конечном счете за основной был принят вариант стенового ограждения из тонких железобетонных панелей, имеющих корытообразную, арочную форму (см. рис.). Арочная форма панели позволила избежать значительных изгибающих напряжений в ней. Панель работала преимущественно на сжатие, что позволило, несмотря на большие нагрузки, ограничить толщину панели двенадцатью сантиметрами. При такой толщине вес одного квадратного метра панели составлял около 300 килограммов (монолитное плоское ограждение было бы тяжелее вдвое).
Стеновая панель кольцевого зала ускорителя
Верхней биологической защитой магнитного кольца служит пятиметровая обваловка из грунта, общий объем которой с учетом засыпки пазух составляет 383 861 куб. м.
Из отдельных конструкций синхрофазотрона, общий вид которого представлен на схеме, мне хотелось бы отметить стальные мосты, на которых покоится магнитное кольцо, и алюминиевые фермы экспериментального зала.
Схема-генплан синхрофазотрона на 70 Гэв:
1 — кольцевой магнитный зал; 1-А — здание инжектора; 1-БВ — экспериментальный зал; 5 — вентиляционные домики; 7, 8 — лабораторные корпуса; 10 — энергокорпус; 11 — вычислительный центр; 13 — столовая; 18 — криогенное хозяйство
Мосты магнитного зала ускорителя должны были иметь минимальные габариты по высоте, так как ими в известной степени определялась высота всего зала. И вместе с тем конструкция должна иметь надлежащую жесткость. Мосты обеспечивали возможность размещения магнитов группами для облегчения регулировки их положения. Наиболее экономичной оказалась консольная схема моста. Конструкция моста представляла собой стальную балку коробчатого сечения, что в сочетании с развитой системой продольных и поперечных ребер жесткости обеспечивало требуемую малую деформативность. Вес металлоконструкции одного моста достигал 22,4 т. Всего в магнитном зале размещено 120 мостов. На них и устанавливались (с винтовыми котировочными столиками) опорные части магнитов.
Балансирная опора обеспечивала мосту необходимую подвижность вдоль его оси, давала возможность регулировать положение моста и исключала возникновение излишних продольных усилий. Общая же схема опоры балки моста (фактически на три точки) создавала условие четкой передачи нагрузки на фундаментные железобетонные устройства.
Уникальность алюминиевого арочного перекрытия экспериментального зала заслуживает хотя бы краткого описания его конструкции и приемов монтажа.
Все здание длиной 156 м и пролетом 90 м перекрыто арочными фермами из специального сплава алюминия, по которым уложена кровля из утепленных алюминиевых панелей (перекрытия спортзала стадиона в Лужниках выполнены из углеродистой стали с пролетом 78 м). Было установлено 14 арочных пространственных ферм треугольного сечения и весом в 1985 кг каждая. Чтобы исключить применение сложной оснастки и тяжелых кранов, решили монтировать фермы из пяти элементов: двух опорных, двух боковых полуарок и одной центральной замыкающей арки. Сборка и маркировка ферм производилась на специальном кондукторе. Сначала монтировались на фундаментах опорные части, затем устанавливались боковые полуарки, которые пристыковывались нижним концом к опорным частям, а верхний конец укладывался на монтажную колонну. После закрепления боковых полуарок монтировалась средняя замыкающая арка, также опирающаяся на верхнюю рабочую площадку монтажных колонн. На этих временных колоннах были закреплены домкраты для подгонки стыков при сборке. Все стыки арок соединялись болтами. Для придания фермам боковой устойчивости их попарно соединяли монтажными сваями, которые снимались по мере монтажа кровельных панелей.
Монтаж ферм перекрытия
Готовая часть перекрытия
Кровельные панели имеют длину 6 м и ширину 3 м и состоят из двух гофрированных алюминиевых листов с утеплителем между ними. Вес одной плиты 400 кг. Весь монтаж перекрытия монтировался по поточной схеме, т. е. с подъемом конструкций в проектное положение с колес бригадой монтажников из 14 человек. На монтаже было использовано весьма ограниченное количество подъемных средств: башенный кран БК-151 грузоподъемностью 15 т, кран БКСМ5-5Б грузоподъемностью 5 т и одна автомашина с вышкой ВИ-23.
14 октября 1967 г. на построенном ускорителе получен пучок протонов с энергией 70 Гэв, а в процессе эксперимента зарегистрированы протоны с энергией 76 Гэв. Научно-исследовательский комплекс с крупнейшим в мире синхрофазотроном вступил в строй.
Завершая рассказ о сооружении ускорителей, не могу не вспомнить об одной тяжелой аварии. Произошла она на строительстве синхрофазотрона Института теоретической и экспериментальной физики Академии наук СССР в Москве.
Во время укладки теплой кровли на уже готовом экспериментальном корпусе внезапно рухнуло вниз все перекрытие, сгибая верхние стойки стальных колонн и ломая смонтированные мостовые краны… Несколько суток специальная комиссия расследовала причины аварии. Однако ни журналы монтажных и строительных работ, ни акты поэлементной приемки конструкций, ни испытания качества металла не давали ответа. Наконец по моему настоянию была проведена тщательная проверка всех расчетов стальных конструкций и здания в целом, выполненных специализированным проектным институтом. При проверке обнаружилось, что молодой проектировщик, участвовавший в составлении рабочего проекта конструкций, подсчитав половинную вертикальную нагрузку на колонну, забыл потом умножить результат на два. Таким образом, колонны после укладки кровли получили двойную нагрузку против проектной. Верхние наиболее слабые части колонн, естественно, не выдержали этой перегрузки, согнулись, и все перекрытие рухнуло. Выяснилось и такое обстоятельство: если бы нагрузка была подсчитана правильно, то колонна была бы сконструирована из профилей тех же номеров, но с несколько большей толщиной стенок. Вот поэтому даже опытные инженеры, монтируя стальные конструкции корпуса, не смогли на глаз обнаружить ошибку.
Эта строительная авария была, пожалуй, самой тяжелой на протяжении всей моей строительной практики. И тогда, и сегодня, спустя много лет, вспоминая это тяжелое происшествие, я могу сделать только один вывод: проверять строго и повторно все расчеты статически ответственных элементов конструкций. Опасно и пагубно пытаться экономить на контрольно-проверочных расчетах в проектных организациях.
В шестидесятых годах на границе пустыни Кызыл-Кум, в районе ст. Керминэ Ташкентской ж. д., вырос прекрасный город Навои, город химиков, металлургов и энергетиков. Несколько фотоснимков, помещенных в этой книге, дают лишь слабое представление об этой жемчужине Узбекистана.
Коллектив его создателей заслуженно отмечен в 1969 г. Государственной премией. О городе не раз писали наши журналы, ему посвящались передачи телевидения, так что нет нужды подробно говорить о нем сейчас. Да и я принимал участие в этом строительстве лишь до 1964 г.
Но на два вопроса, связанных с Навои, мне хотелось бы обратить внимание читателя.
Навоийская ГРЭС на берегу реки Заревшан (мощностью в настоящее время 840 тыс. квт) была спроектирована Среднеазиатским отделением института Теплоэлектропроект в открытом варианте, подобно строившейся в то время Сумгаитской ТЭЦ в Азербайджане и некоторым тепловым электростанциям в США.
По первоначальному проекту заключить в отдельные кабины предполагалось только приборы и щиты управления, а котлы и турбины устанавливать на открытых площадках. Мостовые краны при этом, как обычно, опираются на подкрановые пути по балкам, уложенным на консоли металлических колонн.
По существу, создавался каркас здания, но без стен и перекрытия. Такую схему проектировщики мотивировали теплым климатом и стремлением к удешевлению станции.
Это решение у нас, у строителей, вызвало серьезные возражения. Ведь следовало принять во внимание частые в этом районе пылевые бури, несущие песок и мельчайшую лессовую пыль. Они неизбежно привели бы к крайне быстрому износу движущихся частей турбин генераторов, засорению вентилей и задвижек. Мы рекомендовали отказаться от открытого решения и закрыть здание легкими (учитывая климатические условия Узбекистана) панельными конструкциями. Проектировщики согласились закрыть в камеры и шатры только наиболее уязвимые места, которыми считались органы регулирования и парораспределения, подшипники турбин, горелки котлов и т. д.