СШГЭС: трещины в плотине могут привести к трещинам в стране
Успокоительные речи об абсолютной невозможности разрушения плотины Саяно-Шушенской ГЭС готов выслушать с огромным вниманием. Но лишь после того, как будет сказано, кто и когда нашёл успокоительные слова по поводу безопасности "незначительных вибраций" второго гидроагрегата. Что это были за слова и каким образом удалось усыпить бдительность коллектива станции и лаборатории технической диагностики, оснащённой самым современным оборудованием?
Горизонтальная трещина в напорной грани плотины Саяно-Шушенской ГЭС впервые была замечена в 1985 году. В том же году уровень воды в водохранилище незавершённой плотины поднялся до отметки 206,9 метра. Это на 23,1 метра ниже максимального проектного уровня и на 27,6 ниже форсированного уровня.
Трещина была замечена в 45 метрах над основанием. Её глубина оказалась ничтожной — всего 0,3 метра, да и её протяжённость по фронту была достаточно невелика. В следующем году, при повышении уровня на 4 метра, трещина продвинулась ещё на 1,2 метра. "Явление неприятное, но не смертельное" — так оценили тогда ситуацию и так её продолжают оценивать сейчас специалисты. На самом же деле это значило, что предельная несущая способность конструкции была установлена чисто опытным путём. То есть пришла пора прекратить дальнейшее наполнение водохранилища. Требовалась для этого "сущая мелочь": надо было явить свой светлый лик пред высшим руководством страны, рассказать о допущенных ошибках и… "положить на плаху" либо свою личную, достаточно любимую голову, либо аналогичную часть организма своих товарищей по большому гидростроительному цеху.
Нельзя сказать, чтобы этот цех состоял сплошь из рафинированных интеллигентов, но всё же оказался достаточно сплочённым, и никто не решился на столь ответственный шаг. Никто не захотел ответить сам либо подставить своих коллег. Нам не дано знать, что думали в то время ведущие специалисты, тем более что многие из них "уже ушли", но вполне допускаю, что впоследствии они предполагали снизить уровень водохранилища. Потом, немного погодя, когда отгремят литавры и пойдёт на убыль шумная газетная волна.
Это было вполне возможно, так как Саяно-Шушенская ГЭС должна была себя окупить быстро и полностью, а после этого вопрос о причинении стране материального ущерба отпадал сам собой. Для завершения великого плана в то время огромное значение имел вопрос престижа, ведь плотины Гури и Итай-Пу ещё не были достроены, и на некоторое время Саяно-Шушенская ГЭС могла стать самой мощной в мире. Поэтому всё и шло своим чередом, да и трещина, уже превратившаяся в широкую полосу растрескавшегося бетона, продвигалась дальше.
При достижении проектного уровня водохранилища в 1990 году она проявила себя достаточно серьёзно — обильной фильтрацией воды и появлением кинжальных струй в галереях плотины. Стало очевидным то, что могло быть понято пятью годами раньше, — эксперимент кончился, плотина не в состоянии работать на проектных уровнях. Однако выводов сделано не было, и далее в эксплуатации был применён известный принцип: "Когда сломается, не знаем, пусть поработает ещё". Применительно ко второму гидроагрегату он уже принёс достаточно печальный результат.
На вопрос: "Неужели никаких мер не было принято?" — отвечу: были, да ещё какие! Был распущен слух о невероятной прочности плотины — мол, она может выдержать прямое попадание атомной бомбы. Частично это могу подтвердить даже я — в том смысле, что плотина действительно может выдержать атомную бомбу, если та при этом не взорвётся. Однако должен заметить, что в мире существует достаточно боеголовок, способных не только разрушить плотину, но даже превратить её в пыль.
Сказками о безвредности атомной бомбы было охвачено всё местное население. К сожалению, более эффективных мер в то время придумать не удалось. Вероятно, их не придумано и сейчас, и старая сказка продолжает выныривать с завидным постоянством.
Причинами образования трещин были названы вертикальные растягивающие напряжения в теле плотины, превосходящие прочность бетона. Так откуда же они взялись, ведь, по логике толстой бетонной стены, в ней должны преобладать напряжения сжимающие, а отнюдь не растягивающие. Так, кстати, и было предусмотрено проектом, правда, допускалось возникновение небольших растягивающих напряжений в нижней части напорной грани.
Несмотря на довольно большой объём источников, мне не удалось обнаружить прямого указания на причину образования растягивающих напряжений. Как и на причину превращения незначительных напряжений в огромные, превосходящие прочность бетона. Обычно авторы ограничиваются общими фразами о проектных ошибках и упрощённых расчётах. В связи с этим, полагаю, пора высказаться более конкретно. По моему мнению, возникновение растягивающих напряжений вызвано недостаточной прочностью конструкции. На практике это выражено в том, что верхняя — менее прочная часть плотины пытается отломиться от нижней — более прочной. Что определяется направлением наиболее интенсивного трещинообразования от напорной грани к верхнему углу "четвёртого столба", имеющего конструкцию непоколебимого треугольника.
Наглядным примером этого процесса может служить перелом доски через колено. Так же — и достаточно точной моделью концентрации растягивающих напряжений в теле плотины на уровне верха "четвёртого столба" (части плотины, подпирающей конструкцию со стороны нижнего бьефа). А верхний угол "четвёртого столба" как раз и служит тем самым коленом. Заодно и осью поворота верхней части плотины относительно её нижней части, а образование трещин и есть первая стадия поворота.
В достижении этого угла состоит конечная цель нижней магистральной трещины. После чего у верхней части плотины (200 метров по высоте) не останется ресурсов прочности, мешающих её повороту. С одновременным разделением конструкции на отдельные фрагменты, начиная с центральных секций. Это может произойти естественным простым путём под рабочим давлением воды, без действия тектоники, сейсмики, колебания водоводов либо катастрофического наводнения невероятной силы.
Надеюсь, что деликатность приведённых формулировок снимет с меня подозрения в попытке распространения паники. А если "РусГидро" подыщет академика, который объяснит причину концентрации растягивающих напряжений более коротко, доходчиво и популярно, а финал продвижения нижней магистральной трещины более оптимистично, порадуюсь вместе со всеми.
На образовании верхней магистральной трещины особо останавливаться не стану по причине её меньшей опасности, обусловленной непосредственно тем, что её конечная цель конструктивно выражена менее определённо, чем у нижней. Поэтому трещина имеет большую вариацию по вертикали и меньшее продвижение вглубь плотины.
Что касается темпа продвижения нижней трещины, то он достаточно невысок, это обусловлено арочным эффектом конструкции. Также и тем, что первоначально растягивающим напряжениям противостояла конструкция, имеющая свою начальную (максимальную) прочность. То есть она ещё не была ослаблена явлением ползучести бетона и образования трещин.
Однако это не помешало нижней трещине за первые 6 лет после наполнения водохранилища завершить прохождение двадцати пяти метров бетона "первого столба" (самой высокой части плотины) и начать продвижение дальше — во "второй столб". Пусть и не по всей ширине плотины, а лишь в районе центральных секций. Как далеко она смогла продвинуться дальше, за последние 14 лет, и с какой скоростью движется сейчас — тайна за семью печатями. То, что в 1996 году ей оставалось пройти ещё 50 метров бетона, не очень успокаивает, так как ослабление конструкции способствует ускорению процесса разрушения.
Что касается тайн плотины, нелишне вспомнить совещание в "Ленгидропроекте" в марте 1992 года, по итогам первых двух лет работы на проектных уровнях. На этом совещании 18 лет назад докладчик "от Саян" Виктор Анатольевич Булатов сказал: "Если плотина правильно запроектирована и возведена без больших отступлений от проекта, таких трещин не должно быть".
Лабораторию гидротехнических сооружений — основу нынешней службы мониторинга плотины — Булатов начал создавать в августе 1978 года. Её нынешний руководитель Анатолий Стефаненко и служит главным рассказчиком о правильности и надёжности плотины. Правда, и при Булатове, несмотря на тогдашний разгул плюрализма и гласности, его беспокойство не стало достоянием широкой общественности.
Имелась ли возможность остановить продвижение трещин? Да, имелась, и очень простая. Надо было остановить наполнение водохранилища при их появлении. Если бы это не помогло — снизить уровень ещё на один-два метра. Это бы позволило избежать ослабления конструкции и действительно помочь плотине простоять "долгие, долгие сотни лет". Чтобы она могла хорошо послужить ещё многим поколениям, а не только нынешнему совету директоров компании "РусГидро". И все "долгие сотни лет" получать с неё деньги, деньги и деньги, много денег. Если не задаться целью получать их немножко больше, хоть и очень короткое время. Лично я высказался бы за более прагматичный подход, во избежание краш-теста плотины. Который, может, и имеет особую ценность, но лишь для большой гидростроительной науки и некоторых наших зарубежных "друзей".
В данное время снижение уровня на 23-25 метров от максимального уже не сможет дать необходимого эффекта. Этого недостаточно, так как плотина ослаблена. Восстановить её прочность эпоксидным компаундом — задача неразрешимая. В частности, потому, что компаунд закачивается только в одну из трещин ослабленной зоны. А в затвердевшем виде представляет собой тонкий клин, направленный остриём вглубь плотины. Оно, конечно, совсем не опасно, это остриё, но процесс закачки компаунда и образования клина способствует наклону "первого столба" в сторону нижнего бьефа и его активного наваливания на "второй столб". Даже если удастся применить фантастический сценарий ремонтных работ, при котором будет полностью заменена широкая полоса повреждённого бетона, можно рассчитывать только на временный эффект. В силу действующих напряжений на старом месте скоро появятся новые трещины.
Существует ли в данное время возможность укрепить плотину Саяно-Шушенской ГЭС для безопасной эксплуатации на максимальном уровне или хотя бы вернуть конструкции начальную прочность? Естественно, да, и разными способами, правда — только теоретически, так как на практике это потребует огромных затрат, сравнимых со стоимостью хорошей гидроэлектростанции.
Так что же будет дальше? Конечно, я помню слова премьера Владимира Путина о том, что "нельзя допустить разрушения плотины". Однако не забываю, что многое из того (и хорошо, если не всё), что "нельзя было допустить" за последние двадцать лет, допущено было. То есть это происходило с практической вероятностью не менее 90 процентов…
Так как нам угадать: будет ли допущено? И кто за это ответит? Естественно, что первыми, а возможно, и единственными ответим именно мы, местное население. Ответим по полной — своей жизнью и имуществом. Именно по той причине, что за все беды в нашей стране отвечают только простые люди. У тех, кто вынырнет, спросят: "Ну и о чём вы думали раньше, почему не застраховались?"
Однако не следует забывать, что столь масштабная катастрофа может дать такой сильный толчок, что развалится вся страна, которая и так держится неизвестно на чём. Не думаю, что широкие массы трудящихся попытаются помешать развалу плотины или развалу страны. Народ уже свыкся с тем, что все вопросы решают только чиновники. Что касается крупного бизнеса, он может реально знать "времена и сроки", конкретно застраховать своё имущество и даже попытаться наварить "бабло" на катастрофе. Правда, не следует забывать, что на такой случай существует простое и надёжное, хорошо проверенное средство — обрушение рубля. А за сумму, на которую рассчитывали купить отель в Сочи, — можно будет приобрести кирзовые сапоги и телогрейку, вполне подходящие для новой сферы деятельности.
Конечно, страна не развалится полностью, и вокруг Москвы останется несколько подконтрольных областей. Однако они не смогут обеспечить существующий уровень жизни столицы, в том числе чиновников и бизнесменов. Возможно общее падение уровня жизни, как на территориях, отходящих "дружественному" Китаю, так и в нестабильных карликовых образованиях. Каждый гражданин может примерить к своей судьбе сценарий распада страны, и, полагаю, за небольшим исключением, не испытать особого оптимизма. Выгоду может получить лишь региональная элита за счёт передела имущества московских собственников. А для передела собственности у них будут и свои законы, и свои суды, и богатый опыт проведения "правовых процедур" в пределах "правовых полей". Также опыт обхода нежелательных территорий трассами газо- и нефтепроводов.
Конечно, в Москве могут остаться и Дума, и высшее руководство, и советы директоров. Возможно, они будут продолжать издавать законы и отдавать распоряжения, принимать послов и рассуждать о геополитике… Только жить они станут гораздо скромнее, получая основную часть доходов от простого и тяжёлого труда.
Так что вопрос о радикальном снижении уровня водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС имеет не только наше — местное значение. А связанная с этим потеря части доходов позволит не потерять большего, возможно — всего, причём совершенно безвозвратно. Допускаю, что мнение простого народа в современной "демократической" России не играет никакой роли, но ледяное спокойствие высшего руководства страны и бизнеса могу отнести лишь к недооценке последствий возможного разрушения плотины. Что не предотвратить абстрактными рассуждениями о недопущении либо созданием учёных комиссий "для успокоения местного населения".