Patorakenteiden vaihtoehtojen tarkastelu ja mallinnus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan patorakenteiden vaihtoehtoja Hanhikivi 1-ydinvoimalaitoksen satamaan. Opinnäytetyöhön kuuluu myös patorakenteen rakennesuunnittelu sekä 3D-mallinnus. Patorakenne ja satama ovat osa Fennovoima Oy:n ydinvoimalahanketta, jossa Fennovoima rakentaa Hanhikivi 1- ydinvoimalaitoksen Pohjois-Pohjanmaalle Pyhäjoelle. Ydinvoimalaitoksen laitossopimuksen osapuolina ovat Fennovoima Oy ja RAOS Project Oy, joka kuuluu venäläiseen Rosatom-konserniin. Fennovoima on laitoksen tilaaja ja RAOS Project Oy toimii laitostoimittajana. Pääurakoitsijana toimii Titan-2, joka on venäläinen rakennusalan yritys.

Ydinvoimalaitoksen satamaan tulevan patorakenteen rakennesuunnittelun toteutti suunnittelutoimisto Sito Oy. Rakennesuunnittelusta vastasivat opinnäytetyön tekijät. Sito toteutti myös sataman geosuunnittelun sekä osan sataman rakenteiden suunnittelusta. Satama tulee palvelemaan voimalaitoksen meritse tapahtuvaa huoltoliikennettä. Satama-altaan kautta voimalaitos tulee ottamaan myös jäähdytysvetensä, jota se tarvitsee ydinreaktion jäähdyttämiseen. Satama tulee koostumaan aallonmurtajista, satama-altaasta, laiturialueesta sekä padosta, joka toimii satama-altaan sulkurakenteena ja varajärjestelmänä. Patoon on suunniteltu kolme 12 metriä leveää virtausaukkoa, jotka voidaan tarvittaessa avata ja samalla varmistaa voimalaitoksen jäähdytysveden keskeyttämätön saanti. Virtausaukkojen yli on tarkoitus rakentaa siltakannet, jotka toimivat ajoyhteytenä satama-altaan läntiselle aallonmurtajalle.

Patorakenteiden vaihtoehtojen tarkastelussa vertailtiin kolmea erilaista patorakennetta. Lähtökohtana suunnittelussa oli löytää satama-altaan patorakenteeksi rakennuspaikka ja olosuhteet huomioon ottaen soveltuva, toteutuskelpoinen ja toimiva patorakenne. Vertailun tuloksena parhaaksi vaihtoehdoksi valikoitui kasuuneista ja settilankuista koostuva settipato. Valitusta patorakenteesta laadittiin rakennesuunnitelma, johon sisältyi muun muassa padon ja siihen kuuluvan siltakannen rakennelaskelmat, yleispiirustus, mitta- ja raudoituspiirustukset, määrä- ja kustannusarviot sekä 3D-tietomalli.

This thesis examines dam structure options for the harbor of Hanhikivi 1 nuclear power plant. The thesis also includes structural design of the dam and 3D-modelling of the structure. The dam structure and the harbor are a part of Fennovoima Oy’s nuclear power plant project, where Fennovoima builds Hanhikivi 1 nuclear power plant in Pyhäjoki, the province of Pohjois-Pohjanmaa. Parties of the power plant contract are Fennovoima Oy and RAOS Project Oy, which is a part of Russian Rosatom-group. Fennovoima is the subscriber of the power plant and RAOS Project is the supplier. As a prime contractor operates Titan-2, which is a Russian construction company.

A dam is constructed in the port of the nuclear power plant, and the structural design of the dam was made by engineering consultant Sito Oy. The authors of the thesis were in charge of the structural design. Sito also executed the harbor’s geotechnical design and part of the structural design of the harbor’s structures. The harbor will serve as a sea route for the maintenance transport of the power plant. Trough the harbor the power plant will also take its cooling waters, which it needs to cool the nuclear reaction. The port will consist of breakwater, of a dock, of a quay area and of a dam, which serves as a harbor’s gate structure and as a backup system. The dam will consist of three 12 metres wide channels closed by gates, which can be opened if necessary. This will ensure the continuous supply of cooling water for the power plant. Flow gates will be equipped with bridge decks, which will serve as a road connection to the western breakwater.

In the analysis of the dam structure options, three dam structures were compared. The starting point of the planning was to find a suitable, viable and working dam structure to the harbor, taking the construction site and the circumstances into account. As a result of the analysis, a dam consisting of stop logs and caissons was chosen as the best option. A structural design was made for the chosen structure, which among other things included structural calculations for the dam structure and the bridge decks, general drawing, dimension and reinforcement drawings, estimations of quantities and quotations, and a 3D-model.