Страница 45 из 53
После внимательного рассмотрения правительством всех материалов в 1958 г. был принят Серпуховский вариант. Строительство возглавил Михаил Михайлович Царевский, которого в дальнейшем (из-за болезни М. М. Царевского) заменил Станислав Филиппович Мальцев.
Одновременно с подготовительными работами — строительство железной и автомобильной дорог, производственных предприятий — мы развернули широкие геологические исследования для уточнения наивыгоднейшего положения синхрофазотрона, так как знали, что в этом районе, как, впрочем, и во всех зонах известняковых отложений, имеются поверхностные карстовые отложения. В результате удалось разместить все магнитное кольцо и его опоры на местности с минимальным числом карстовых воронок и трещин.
Правда, полностью избежать их не удалось. Закарстованность известняков была весьма неравномерной как по площади, так и в вертикальном разрезе. На площади в 4 кв. км было зафиксировано 55 карстовых воронок. Выбор первоначального местоположения кольца ускорителя производился в основном в зависимости от поверхностных форм карста: кольцо было расположено вне таких карстовых воронок. Однако при выборе проектного (окончательного) местоположения кольца ускорителя были учтены и подземные формы карста — ослабленные трещиноватые зоны в толще известняков.
Большинство таких крупных трещиноватых зон (10 из 14) было сосредоточено в южной половине кольца (см. схему). В северной же половине кольца преобладали в основном мелкие и средние трещиноватые зоны длиной от 5 до 20—25 м, шириной 5—15 м. Степень разрушенности известняков в этих зонах была вдвое меньше.
На основании карты трещиноватых зон центр кольцевого фундамента переместили к северо-западу на 28,7 м. Такое смещение позволяло более рационально расположить кольцевой фундамент основного сооружения. Всего на участки трещиноватых зон приходится 140 м, что составляет лишь 9,4% всей длины кольца.
Схема расположения оси фундамента кольцевого зала по отношению к карстовым явлениям на площадке ускорителя
Следует заметить, что проведенные геофизические исследования в связи с уточнением положения Серпуховского ускорителя являются совершенно уникальными по своей глубине и тщательности.
Закарстованные участки в основании кольцевого и экспериментального залов ускорителя не представляли собой свободных пустот в грунте, а, как правило, были заполнены теми или иными видами разборных пород. Поэтому вначале предполагалось укреплять эти участки путем их цементации. Однако при тщательной проработке связанных с этим гидрогеологических вопросов обратили внимание на то, что сама по себе цементация в конкретных условиях данной площадки вела лишь к омоноличиванию небольшого объема породы, но не улучшала практически прочность основания. Кроме того, искусственное омоноличивание сопровождалось и некоторыми отрицательными явлениями: появлялась физическая неоднородность основания, ухудшалась возможность дренажа вод по трещинам, нарушался природный температурный и гидрогеологический режим и т. д.
В результате тщательного анализа, сопровождавшегося большими натурными исследованиями, было признано целесообразным не нарушать существующего природного равновесия основания и посадить фундаменты ускорителя без ранее намечавшейся цементации трещиноватых зон известняков. Впоследствии опыт эксплуатации ускорителя подтвердил безусловную правильность такого решения.
В январе 1960 г. был вынут первый кубометр земли под котлован основного комплекса ускорителя. Кольцевой магнитный зал из сборных железобетонных элементов длиной по окружности около 1500 м располагался в среднем на 8 м ниже поверхности земли. Кольцевой туннель ускорителя сооружался открытым способом в котловане, при разработке которого выбрано 384 тыс. куб. м грунта. Объем сборных железобетонных конструкций кольцевого зала составляет 15 560 куб. м.
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 в целом. Наконец, требовалась максимальная индустриализация работ.
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.