По одобрению правительством принципиальных и основных установок проекта было развернуто детальное проектирование. Вместе с тем ввиду исключительной краткости заданного срока осуществления всего строительства правительством было разрешено немедленно же начать подготовительные и частично даже основные работы по ряду бесспорных участков канала с достаточно выявившимися уже к тому времени геологическими условиями. В связи с этим по большему числу сооружений были одновременно проведены детальные изыскания и начато составление рабочих чертежей, не дожидаясь окончания разработки технического проекта.
Этот необычный по своей последовательности порядок проектирования, вызванный исключительно срочностью строительного задания, несомненно, был связан с определенным риском и в ряде случаев потребовал последующих корректировок и уточнений, в особенности в связи с полученными в конце 1933 г. новыми заданиями правительства по габаритам канала и его сооружений. Вместе с тем это потребовало дополнительного рассмотрения проектных и сметных материалов строительства в правительственных органах как в 1934 г., так и в начале 1935 г.
Схематический проект Москва—Волга канала
При этом, поскольку к этому времени параллельно с проектировкой уже развернулись и строительные работы, внимание, как строительства, так и экспертирующих организаций было обращено не только на правильное и возможно лучшее разрешение отдельных технических вопросов проекта размещение сооружений, выбор их типов и т. п., но и на рациональную организацию производства самих строительных работ.
При обсуждении результатов рассмотрения схематического проекта и сметы Москваволгостроя специальной экспертной комиссией президиум Госплана СССР вынес следующее решение:
«Обсудив результаты рассмотрения проекта и сметы Москвуволгостроя в специальной экспертной комиссии, созданной постановлением Госплана СССР от 19/Х 1934 г. по поручению Совета труда и обороны от 28/VIII и 2/IX 1934 г., Госплан СССР постановляет:
Констатировать, «что проделанная Москваволгостроем в короткий срок большая проектно-изыскательская работа, в целом хорошо разрешающая поставленную перед Строительством весьма сложную техническую задачу, обеспечивает в настоящее время наличие по всему строительству полного схематического проекта, а по 88% земляных и 71% бетонных работ — наличие технических проектов.
Схематический проект Москва—Волга канала со всем комплексом, гидротехнических сооружений, соответствующих установленному назначению канала, с внесенными в него экспертной комиссией поправками — одобрить».
Быстрое и правильное развитие изыскательско-проектировочных работ по такому большому и сложному гидротехническому комплексу сооружений, как канал Москва—Волга, оказалось возможным лишь благодаря широко охватившему весь коллектив проектировщиков и строителей энтузиазму.
Генеральный план реконструкции Москвы
И постоянной помощи и руководству этой стройкой директивных и правительственных органов и в частности Московского комитета партии во главе с ближайшим соратником товарища Сталина Лазарем Моисеевичем Кагановичем. Его большое внимание ко всем мелочам и будням строительства и непосредственные личные указания, в особенности в части увязки с общим генеральным планом реконструкции Москвы, позволили проектировщикам и строителям избежать ряда ошибок, вполне возможных при исключительных темпах строительства.
При этом необходимо отметить, что в отличие от других крупных гидротехнических строек канал Москва—Волга был полностью запроектирован и осуществлен исключительно силами советских инженеров и техников, без всякой иностранной помощи.
Соответственно полученным директивам и указаниям проект канала Москва—Волга должен был обеспечить разрешение трех основных задач:
1) снабжение Москвы питьевой водой в количестве, достаточном не только для современного, но и перспективного ее потребления,
2) соединение столицы Советского союза с главнейшей его водной магистралью — Волгой и
3) улучшение общего культурно-санитарного состояния Москва- реки и ее притоков в пределах города.
Вместе с тем ввиду крайне острого положения с водоснабжением столицы, преднамеренно задержанного вредителями, Управлению Строительства были поручены также проектировка и постройка: Истринского узла сооружений для дополнительного снабжения Москвы водой.
Наконец в связи с необходимостью преодоления на пути подачи к Москве волжской воды значительных подъемов и спусков требующего большого количества электроэнергии, перед Строительством встала дополнительная задача: по возможности компенсировать энергию, потребляемую для подъема воды, воспроизводством ее на участках падения.
Глубоководное соединение Москва-реки
Это привело к проектированию и постройке на канале восьми гидроэлектрических станций.
Таким образом, проектирование канала Москва—Волга свелось к разрешению весьма сложного водно-хозяйственного комплекса, охватывающего вопросы: водоснабжения, водного транспорта, утилизации водной энергии, санитарии и общего благоустройства столицы.
С точки зрения водного транспорта, как уже отмечалось выше, канал Москва—Волга должен был обеспечить глубоководное соединение Москва-реки с главнейшей воднотранспортной магистралью Союза — Волгой. Это должно было дать возможность непосредственного подхода к Москве крупнейшим речным пассажирским и грузовым судам и превратить тем самым Красную столицу Советского Союза в крупный портовый город.
Исходя из расчетного перспективного грузо- и пассажирооборота Московского порта при наличии прямого и удобного непосредственного соединения с Волгой, были выбраны и соответствующие максимальные габариты размеры судов, допускаемые для плавания по каналу, а именно: наибольшей наливной баржи грузоподъемностью в 18—22 тыс. т, длиной в 180—200 м и наибольшего трехпалубного речного паротеплохода длиной в 110—120 м.
Соответственно этому и согласно решению СНК СССР в октябре 1933 г. основные габариты канала Москва—Волга были установлены в следующих величинах:
- для шлюзов были приняты размеры, соответствующие транспортным сооружениям основных магистральных водных путей Союза.
- для обеспечения Москвы водой, необходимой как для питьевых, так и для технических надобностей, а также для обводнения Москва-реки и ее притоков, был принят перспективный расчетный водозабор из Волги в канал до 131,5 м/сек летом и 83,0 тР/сек— зимой, что в 5—6 раз больше среднего расхода Москва-реки летом до ее реконструкции.
Система санитарно-гигиенических мероприятий
Исходя из того, что канал должен снабжать столицу питьевой водой, при проектировании его была предусмотрена целая система санитарно-гигиенических мероприятий, обеспечивающих поступление в водопроводную сеть города исключительно доброкачественной воды. Главнейшими из этих мероприятий явились: специальная очистка ложа водохранилищ и примыкающих к каналу территорий, удаление от канала различного рода поселений, ограждение канала от попадания в него нечистот и сточных вод как с окружающих территорий, так и с плавающих по каналу судов, организация тщательной механической и химической очистки воды непосредственно перед поступлением ее в водопроводную сеть и т. д.
Построенный, исходя из указанных исходных положений, канал Москва—Волга состоит из следующих основных частей:
1) судоходно-водоводного канала от Волги у с. Иваньково до Москва-реки у с. Щукино общим протяжением 128 км,
2) водопроводного канала от Акуловского или Нижнеучин-ского водохранилища до Сталинской насосно-очистительной станции в 17 т от Москвы по Щелковскому шоссе и минимальная ширина по зеркалу воды, дну, глубина минимальный радиус закруглений 85,5 м 46,0 м 5,5 м 1000 м
3) реконструированной Москва-реки в пределах столицы, от с.Щукино места впадения канала в Москва-реку до с. Перерва ниже Москвы.
Кроме того в комплекс строительства канала входит также Истринский узел сооружений на р. Истра, предназначенный для дополнительного снабжения Москвы водой до ввода в эксплуатацию канала и в дальнейшем усиления существующей водоотдачи западных водопроводных сооружений города.
Построенный канал Москва—Волга берет свое начало на правом: берегу Волги, у бывшего с. Иваньково в 8 км выше устья р. Дубны.
«Московское море»
Здесь расположен головной узел сооружений канала, состоящий из перегораживающей старое русло Волги земляной плотины, бетонной водосливной плотины, регулирующей пропуск воды в нижний бьеф, с гидроэлектростанцией при ней, судоходного шлюза, предназначенного для пропуска судов по р. Волге вниз и вверх, а также входа в канал из нижнего бьефа Волги и обратно, и ряда других сооружений.
В результате подпора Волги названными плотинами нормальный летний горизонт ее поднят на 17 с лишним метров, в связи с чем водой залита огромная территория в 327 ш2 и образовано первое на Волге Иваньковское водохранилище или так называемое «Московское море». Площадь его в 2 с лишним раза больше площади дореволюционной Москвы.
Расход воды во всякой реке в бытовых ее условиях в различные периоды года крайне неравномерен, колеблясь например «а Волге у с. Иваньково от 16 до 6 500 м5/свк. Созданием на Волге Иваньковского водохранилища эта природная особенность реки исправлена и образован как бы огромный резервуар общей емкостью в 1 120 млн. м3 воды, из которого ежегодно можно черпать до 1 млрд. м3 равномерно или неравномерно в зависимости от фактической потребности.
Как будет показано ниже, это количество воды вполне обеспечивает перспективные потребности в воде канала и Москвы, а также нужды судоходства на Волге ниже Иваньковской плотины.
Выбор трассы канала по принятому Дмитровскому направлению в основном зависел от рельефа местности и геологических условий. В избранном направлении канала имелось два характерных участка, по которым при всех обстоятельствах должна была проходить его трасса; это, во-первых, долина р. Яхромы от г. Дмитрова до ст. Яхрома и, во-вторых, Фоминское болото, расположенное в юго-восточном направлении от ст. Икша Савеловской линии Ярославской ж.-д. и имеющее самые низкие отметки при пересечении Клинско-Дмитровской гряды.
Волжско-Московский водораздел
Применительно к этим двум опорным точкам и было проработано несколько десятков вариантов трассы канала, отличающихся друг от друга отдельными отклонениями на различных участках. Окончательно же выбранная и проложенная трасса судоходно-водоводного, участка канала кратко рисуется в следующем виде.
От Иваньковского водохранилища трасса судоходно-водоводного канала направляется на юг с небольшим отклонением на юго-восток к Дмитрову. На этом участке в 4 км от Волги канал пересекает р. Сестру, которая пропускается в трубу под каналом. Далее, в связи с подъемом местности на 14-м км от Волги сооружен шлюз. № 2, по которому суда, идущие с Волги, поднимаются на б—9 м в зависимости от уровня воды в Иваньковском водохранилище. Подаваемая же по каналу вода поднимается здесь при помощи специальных насосов, размещенных в построенной рядом со шлюзом насосной станции.
На всем участке до Дмитрова канал проходит по лесистой, сильно заболоченной местности, пересекая ряд болот Бугай-Зерца-ловское, Дядьково-Петраковское, Татищевское и отдельные возвышенности Лесозаводский, Михайловский, Оревский и другие бугры.
Южнее Дмитрова канал идет по долинам рек Яхрома и Икша почти меридионально, вдоль Савеловской ж.-д. линии до ст. Икша. Здесь канал делает резкий поворот на юго-восток, придерживаясь, долины речки Черной, по которой и следует до впадения ее в р. Вязь, близ с. Пестово.
Отсюда канал направляется к югу, прорезает водораздел между реками Вязь и Уча и, повернув на юго-запад, входит в долину р. Клязьмы, по которой и следует до 106-го км. По выходе из долины р. Клязьмы канал снова принимает южное направление и пересекает так называемой «Глубокой выемкой» Клязьминско-Химкинский водораздел южнее ст. Хлебниково. Далее канал проходит долиной р. Химки и спускается по крутому склону Волжско-Московского водораздела в Москва-реку у с. Щукино.
Постройка гидроузлов
Продолжением канала за с. Щукино служит уже сама Москва-река, капитально реконструированная постройкой двух гидроузлов — Карамышевского у с. Карамышево, несколько ниже Серебряного Бора, и Перервинского — у с. Перерва, близ ст. Люблино Дзержинской ж. д.
От судоходно-водоводного участка канала в долине р. Химки отделяется к западу специальный деривационный канал, по которому осуществляется основной сброс обводнительной воды в Москва-реку, используемой одновременно для получения гидроэнергии на Сходненской гидроэлектростанции.
Наконец, предназначенная для литьевых целей волжская вода подается к городу по специальному водопроводному каналу, отделяющемуся от судоходно-водоводного участка канала в восточной его части, у образованного подпором р. Уча у с. Акулово Акуловского водохранилища.
Рельеф трассы судоходно-водоводного канала хотя и характеризуется целым рядом отдельно расположенных возвышенностей, нов общем обладает четко выраженной закономерностью. Нормальный летний горизонт воды в Волге в начале канала у с. Иваньково, равен 107,0 м над уровнем Балтийского моря условно принятого за 0, а у конца, т. е. ниже Перервинской плотины, 113,6 м 15. Таким образом, разница горизонтов в начальной и конечной точках канала равна всего 6,6 м. Однако на своем пути канал встречает возвышенности, достигающие в отдельных случаях отметки почти 180 ж над уровнем Балтийского моря, т. е. расположенные выше начальной точки на 73 м и выше конечной — на 66 м.
Преодоление этих природных препятствий на пути сооружений канала было возможно только путем:
А) подъема существующего нормального горизонта воды в начальной и конечной точках канала на Волге и Москва-реке посредством соответствующего подпора,
Б) искусственного подъема подаваемой по каналу воды и плавающих по нему судов на последующие возвышенности.
Искусственный подъем подаваемой по каналу воды
В пересечении прорези отдельных возвышенностей специальными выемками.
В результате тщательных технико-экономических расчетов и проектировок оказалось целесообразным поднять уровни воды: на Волге в месте забора воды в канал до отметки 124 лг1 путем подпора от Иваньковской плотины и на Москва-реке до отметки 126 т путем подпора от Карамышевской плотины на Москва-реке. Наконец на самом высоком водораздельном участке канала от Икши до Химки оказалось целесообразным установить уровень воды на отметке 162,1 м.
1. При обработке Иваньковского водохранилища этот горизонт снижается до отметки 117 м.
В связи с этим подаваемая по каналу в Москва-реку вода „должна искусственно подниматься на 38—45 м в зависимости от сработки Иваньковского водохранилища. Плавающие же по каналу суда лри заходе из верхнего бьефа {т. е. от г. Калинина поднимаются на ту же высоту, а при движении с нижнего бьефа т. е. от г. Углича — на 55 м1 с тем, чтобы далее при выходе в Москва- реку вновь опуститься на 36 ш до с. Карамышево и еще на б м до с. Перервы.
Указанные подъем, и спуск преодолеваются на канале рядом ступеней. На Волжском склоне таких ступеней, на самом канале пять, а вместе со ступенью при Иваньковском узле сооружений на самой Волге — шесть. На Московском склоне всего четыре ступени, из которых две на самом канале, на участке спуска от Химкинского водохранилища до Москва-реки и две — на Москва-реке.
Между каждой из этих ступеней расположены участки канала с одинаковыми горизонтами воды, называемые бьефами. Транспортное сообщение между бьефами производится при помощи шлюзов, в камерах которых суда плавно поднимаются или опускаются на уровни соответствующих бьефов.
Сооружения на канале Москва—Волга
Вода из нижних бьефов поднимается в верхние пятью насосными станциями, которые работают последовательно и могут сразу поднять до 100 м2/сек, т. е. в 5 раз больше, чем протекало по Москва-реке в пределах города в летнее время до постройки канала.
Всего на канале 9 бьефов, из которых наибольшие:
А) водораздельный, ограниченный шлюзами № 6 и 7, протяжением 50,1 км;
Б) Дмитровский между шлюзами № 2 и 3 протяжением 43,5 км и
В) на Москва-реке — Перервинский между Перервинской и Карамышевской плотинами.
В каждом из указанных бьефов трасса канала проходит частью выемках, частью в насыпях, т. е. то прорезая выемками возвышенности, то, наоборот, возвышаясь над окружающей местностью в специальных насыпях — дамбах. Наиболее глубокие выемки находятся: на Клязьминско-Химкинском водоразделе глубиной 23,5 м и на Лесозаводском бугре, между шлюзами № 2 и 3, глубиной свыше 17 м.
Всего на канале Москва—Волга запроектировано и построено свыше 240 сооружений, главнейшие из которых следующие:
Паромные переправы . . . 14
Каналы судоходные . . . 109 км
водопроводные в две нитки . . . 28,15
В том числе железобетонные закрытые . . . 9,2
Каналы аварийные . . . 4,7
деривационные . . . 8,3
Железнодорожные линии . . . 25,4
Шоссейные дороги . . . 186,1
Высоковольтные линии передачи . . . 406,2
Гражданские здания . . . 1100 тыс. м
После постройки Угличской плотины в связи с подъемом ею уровня Волги до отметки 1ГЗ>5 м этот общий размер подъема судов уменьшится до 48 м.
5 Зак. 2700. Канал Москва — Волга
Плотины земляные . . 8
бетонные, водосливные . . 3
Гидростанции . . 8
Шлюзы . . 11
Насосные станции . . 5
Аварийные и заградительные ворота . . 8
Водосбросы и водоспуски . . 12
Большие мосты железнодорожные . . 7
шоссейные . . 12
Трубы железобетонные . . 5
Туннели . .2
Вокзалы, пристани и остановочные пункты . . 14
Новые пути в решении задач
При проектировании ряда сооружений, их компоновке и выборе типов Управлению Строительства пришлось изыскивать новые пути в решении задач, или вовсе не имевших прецедентов в практике других строек, или испытанных до этого лишь на сооружениях малого масштаба. К этому побуждало, прежде всего, задание максимально снизить расход дефицитных материалов, в особенности металла. Кроме того новых решений требовал грандиозный масштаб всего строительства в целом и многих отдельных его сооружений, а также трудные геологические и гидрогеологические условия их оснований. При этом задача осложнялась еще тем, что для возведения наиболее крупных сооружений Иваньковская плотина на Волге, шлюзы, насосные станции и др. в распоряжении Строительства имелся лишь очень ограниченный срок, в течение которого приходилось вести почти параллельно и проектирование и строительные работы.
Произведенный Управлением Строительства выбор типов отдельных сооружений и конструкций, а также их компоновка и размещение явились результатом весьма упорных и кропотливых технико-экономических изысканий и проработок, основанных на тщательном изучении природных условий и проведенных в широком масштабе опытных и лабораторных работах. При этом в отдельных случаях, в связи с выявившимися в процессе исследований дополнительными данными, в особенности в части геологии, для некоторых сооружений пришлось по 3—4 раза изменять их первоначально намеченное, месторасположение.
Из оригинальных решений Строительства в части проектирования сооружений следует особо отметить применение для верхних голов шлюзов ворот сегментного типа и связанного с ним наполнения камеры из-под щита с исключением обычно применяемых обходных галерей и затворов на них. Это возможно было провести в жизнь только при широком использовании лабораторных методов исследований.
Гашение энергии потока
Только лаборатория могла решить и решила задачу гашения энергии потока при наполнении шлюза из-под затвора. Для двустворчатых ворот нижних и средних шлюзных голов была применена своеобразная система механизмов, облегчившая их конструкцию и условия работы. Для шлюзов же и заградительных ворот канала применена оригинальная конструкция ферм системы Томаса, изготовленных из дерева.
Постройка Иваньковской плотины на Волге, Пироговского водоспуска-водосброса, шлюзных голов и камер поставила перед Строительством сложнейшую задачу возведения на слабых грунтах напорных сооружений высотой до 30 м, причем ввиду наличия в ряде случаев на небольшой глубине напорных вод возможность применения свайных и тому подобных оснований исключалась. В этих условиях компоновка каждого сооружения являлась ответственейшей задачей, статики сооружений и механики грунтов, решавшейся самостоятельно в каждом отдельном случае.
В силу тех же условий для бетонных плотин на Волге и Москва-реке была принята разрезка быков по оси, позволившая обеспечить взаимную связанность опор для затворов, несмотря на ожидаемые значительные осадки элементов сооружения.
Правительственная комиссия по приему канала Москва—Волга следующим образом оценила проектно-конструктивную часть сооружений канала:
«Исключительный масштаб канала Москва—Волга и его сооружений, далеко выходящий за обычные рамки речных каналов по своим габаритным размерам, поставил перед Строительством ряд задач, потребовавших новых путей в проектировании и вызвавших новые и оригинальные конструктивные решения. Кроме того большое количество 125 Ф/сек перекачиваемой и транспортируемой по каналу волжской воды потребовало решения необычных гидравлических задач и выработки новых типов гидромеханического и энергетического оборудования.
Работа канала
Для решения этих вопросов и изучения условий, в которых будет производиться работа канала, были построены и оборудованы большие лаборатории для исследования гидравлических и гидротехнических вопросов, грунтов и строительных материалов.
Из особо ценных и оригинальных приемов производства работ и конструкций, которые были применены на строительстве канала Москва — Волга, необходимо отметить следующие:
1. Двухконсольные сегментные затворы верхних голов шлюзов. Применение этой конструкции дало возможность в верхних головах отказаться от водопроводных галерей и уменьшить объем бетона.
2. Устройство на крупных бетонных сооружениях для защиты от агрессии грунтовых вод и обеспечения водонепроницаемости бетонных частей сооружений битумных «галош» из 1 см слоя битума или битумных матов с трехкратной прокраской всех подводных и подземных поверхностей раствором битума в бензине, что значительно увеличило надежность сооружений.
3. Аварийные затворы на шлюзе № 1 и заградительные ворота на канале выстроены в виде двухконсольных подкосных откатных ворот, сокращающих до минимума размеры опасных в отношении засорения донных ниш, что обеспечивает почти полную гарантию безотказной работы этих сооружений.
4. Для ремонтных заграждений верхних голов шлюзов № 2—10 и заградительных ворот по каналу установлены деревянные и металлические фермы Томаса в конструкции, разработанной Строительством, не имевшие до сего времени применения в гидротехнической практике при таких высоких напорах.
5. Для двустворчатых ворот нижних и средних голов применена своеобразная система тросовых механизмов для маневрирования воротами, давшая простой и легкий механизм и облегченные условия работы ворот.
Акуловская земляная плотина
6. При строительстве Акуловской земляной плотины вследствие недостатка качественных суглинков был применен торф и выполнена своеобразная конструкция трехслойного слоисто-торфяного экрана и понура.
Для плотины высотой в 25 т применение слоисто-торфяного экрана сделано впервые в СССР. Заграничная практика плотиностроения не имеет примеров применения его и сто торфяных экранов для плотин такой высоты.
7. Иваньковская намывная плотина на Волге с высотой намыва до 27 ж и Сестринские приканальные дамбы с высотой намыва до 19 м являются единственными в СССР, и методы производства их требуют особенного внимания, имея в виду, что сооружения эти возведены в течение одного летнего сезона.
8. Из бетонных сооружений наиболее мощной является Иваньковская бетонная плотина, которая, так же как и Пироговский водоспуск-водосброс, оригинальна по своей двухъярусной конструкции. Оба эти сооружения возведены на мягких грунтах.
9. Насосные станции, оборудованные, в первую очередь четырьмя насосами пропеллерного с поворотными лопатками типа на вертикальном валу с пропускной способностью 25 м3/сек каждый, являются по своей мощности первыми в СССР»
Основными сооружениями канала Москва—Волга, как и всякого крупного гидротехнического комплекса сооружений, являются плотины. Всего на канале Москва — Волга построено 11 плотин, из них 8 земляных и 3 бетонных.
Земляные плотины. Из земляных плотин Иваньковская на Волге, образующая обширное водохранилище «Московское море», предназначена вместе с бетонной плотиной для регулирования стока Волги и обеспечения канала необходимой водой. Шесть земляных плотин расположены в южной части канала и создают своим подпором единое обширное водораздельное водохранилище с нормальной подпорной отметкой 162,1 м.
Типы плотин на канале Москва — Волга
Плотины эти расположены: на р. Икша у ст. Икша, на р. Вязь — у с. Пестово, на р. Уча — у с. Пялово, на р. Уча у с. Акулово, на р. Клязьме — у с. Пирогово и на р. Химка — у с. Покровско-Глебово. Восьмая плотина — Истринская — построена для дополнительного водоснабжения Москвы с запада и расположена на р. Истра у с. Раково.
По характеру своей работы и конструкции земляные плотины канала Москва — Волга подразделяются на два типа:
А) плотины одностороннего напора, т. е. поддерживающие напор с одной стороны, и
Б) плотины двухстороннего напора, рассчитанные на напор воды попеременно с каждой стороны. Ко второму типу относятся плотины.
Сводное заключение гидротехнической секции на р. Вязь у с, Пестово и на р. Уча — у с. Пялово, все остальные плотины — первого типа.
Без вскрытия резервов.
Основанием всех плотин кроме Иваньковской на Волге служат речные поймы, песчаные или суглинистые с илистыми или пылеватыми прослойками, иногда с включением прослоек торфа. Крайняя пестрота большинства слабых грунтов оснований побудила Строительство придать плотинам распластанный профиль с пологими откосами в целях обеспечения большей их устойчивости.
|
