.

ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ

Бандурин Михаил Александрович – Старший научный сотрудник
Института безопасности гидротехнических сооружений,
кандидат технических наук, доцент

Волосухин Яков Викторович – Заместитель директора Института
безопасности гидротехнических сооружений


В настоящее время по результатам визуальной инвентаризации большинство гидротехнических сооружений России (более 52%) находится в состоянии, требующем капитального ремонта. Средний возраст подпорных дамб, плотин и других гидротехнических сооружений составляет 30-40 лет, а в ряде случаев превышает 100 лет.

Практика же показывает, что по прошествии этого промежутка времени сооружения продолжают работать, не заменяясь новыми, а иногда даже без основательной реконструкции, необходимо восстановить и реконструировать имеющиеся сооружения на базе появившихся новых, а также ранее используемых надежных технологий.

Проблема безопасности гидротехнических сооружений тесно связана с историей отечественной и мировой гидротехники, проектированием и строительством гидроузлов, плотин, каналов, гидроэлектростанций.

В настоящее время на территории Российской Федерации эксплуатируются более 30 тысяч водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Имеется около 60 крупных водохранилищ емкостью более 1 км3. Водохозяйственные сооружения на водных объектах: плотины, шлюзы, дамбы, водозаборы – находятся на балансе предприятий различных ведомств.

Анализ современного состояния проблемы показывает, что в целом по России гидротехнические сооружения характеризуются довольно низким уровнем безопасности. Подавляющее большинство гидротехнических сооружений нуждается в текущем ремонте, а более 400 находится в аварийном и предаварийном состоянии.

Несвоевременно выявленные и неустранённые дефекты и повреждения нередко перерастают в серьезные конструктивные нарушения гидротехнических сооружений и невозможность их дальнейшей эксплуатации. Поэтому важно правильно и своевременно оценить состояние сооружения и предусмотреть мероприятия по ремонту их повреждений на ранней стадии развития. Существующие на сегодняшний день методы определения эксплуатационной надежности подобных гидротехнических сооружений относятся к визуальным и используют разрушающие методы ударного воздействия, точность измерения которых недостаточна.

Общей целью обследования технического состояния гидротехнических сооружений являются выявление степени физического износа, причин, обуславливающих их состояние, фактической работоспособности элементов и разработка мероприятий по обеспечению их эксплуатационных параметров, а также описание технического состояния.

Одно из основных технических требований, предъявляемое к любому строительному сооружению, – прочность, определяемая качеством применяемых элементов. В железобетонных конструкциях каналов оросительных систем дефекты возникают как в доэксплуатационный период на стадиях изготовления, транспортирования и монтажа, так и в период эксплуатации вследствие неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Обследования оросительных систем субъектов РФ показали, что в ряде случаев их эффективность, эксплуатационные качества и надежность недостаточны. Связано это с нарушениями нормального выполнения функции водообеспечения оросительными системами, отказами в их работе. Дефекты внутреннего характера, приводящие к нарушению нормального функционирования оросительной сети, являются наиболее частыми.

Преобладающими аварийными дефектами являются полное разрушение отдельных элементов сооружений, образование дефектов, нарушающих нормальную работу конструкции сооружения; нарушение стыковых соединений, а также разрушение зон опирания, замковой части.

Опасными дефектами, вызывающими ухудшение эксплуатационных свойств в элементах конструкции гидротехнических сооружений, являются образующиеся трещины, размеры которых превышают предельно допустимые значения, установленные СНиП, отслоение защитного слоя бетона, коррозия бетона арматуры в виде высолов и ржавых потеков.

Можно сделать вывод, что нарушения стыковых соединений сборных элементов, разрывы и проломы стенок в различных зонах, трещины, сдвижка и просадка элементов относительно друг друга приводят к нарушению нормальной работы гидротехнических сооружений. Отсюда возникают такие проблемы, как потеря дефицитной поливной воды, подъем уровня грунтовых вод, заболачивание и засоление орошаемых земель. Решение данных проблем должно быть основано на обязательном учете требований надежности при проектировании, строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений.

Техническое состояние гидротехнических сооружений при проведении эксплуатационного мониторинга определяется с применением приборов неразрушающего контроля на основе выявления таких факторов, как:

— геометрические размеры конструкций и их сечений;
— наличие трещин, а также отколов и разрушений;
— количественные параметры прогибов и деформаций конструкций;
— фактические значения сцепления арматуры с бетоном после длительной эксплуатации элементов сооружения;
— наличие разрыва арматуры;
— степень коррозии бетона и арматуры.

Эксплуатационный мониторинг длительно эксплуатируемых гидротехнических сооружений включает проведение следующих этапов.

1. Информационное и техническое обеспечение.

2. Подготовительный этап.

3. Визуальный осмотр обследуемых гидротехнических сооружений.

4. Обследование гидротехнических сооружений приборами неразрушающего контроля.

5. Анализ материалов проведенного эксплуатационного мониторинга технического состояния гидротехнических сооружений с применением приборов неразрушающего контроля.

Рассмотрим эти этапы подробнее.

1. Информационное и техническое обеспечение:

— рабочие чертежи и пояснительная записка к ним с данными по проектным нагрузкам и воздействиям. Документы согласования с проектной организацией, в случае наличия отступления от проекта;
— исполнительные рабочие чертежи, документы о производственных заменах арматуры;
— сертификаты на строительные материалы;
— паспорта изделий с указанием прочности бетона;
— сведения о дефектах, выявленных в монтируемых конструкциях;
— данные об условиях транспортирования и складирования конструкций;
— акты на скрытые работы с указанием всех внесенных изменений;
— акты и протоколы сдачи-приемки объекта с указанием недоделок, выявленных дефектов и повреждений, а также акты их устранения;
— технические паспорта на обследуемые сооружения;
— сроки службы сооружения и данные о повреждениях конструкций и причинах, вызвавших их в процессе эксплуатации;
— сведения о выполнявшихся ремонтах, реконструкциях и усилениях;
— технические журналы по эксплуатации сооружения;
— отчеты и заключения специализированных организаций о ранее выполненных обследованиях.

2. Подготовительный этап:

— предварительный (рекогносцировочный) осмотр объекта для определения объема, специфики и направленности обследования, необходимых подготовительных работ (изготовление подмостей и лестниц для обеспечения непосредственного доступа к всем элементам гидротехнических сооружений и т.д.), а также обоснования необходимости проведения специальных исследований;
— подбор и анализ проектной, технической и эксплуатационной документации в полном объеме;
— при подготовке к техническому обследованию формируются рабочие схемы обследуемого объекта;
— составление рабочей программы обследования сооружения. На основании информации, полученной при ознакомлении с техническим заданием заказчика, результатов проведения предварительного осмотра и изучения проектной, исполнительной и эксплуатационной документации разрабатываются техническая рабочая программа и календарный план работы по обследованию, которые утверждаются заказчиком. При составлении рабочей программы необходимо учитывать полноту представленной проектно-технической документации, а также требования, поставленные заказчиком.

3. Визуальный осмотр обследуемых гидротехнических сооружений:

— заполнение ведомости дефектов и повреждений. Отмечаются элементы, согласно классификации;
— выделение элементов и зон, которые необходимо обследовать приборами неразрушающего контроля (ПНК), так как визуально нет возможности их характеризовать. Для обеспечения наглядности результатов целесообразно использовать условные обозначения дефектов и повреждений;
— в дополнение к картам дефектов и повреждений результаты обследования конструкций необходимо фиксировать в специальных ведомостях дефектов.

В процессе визуального осмотра, прежде всего, следует обращать внимание на внешние признаки элементов сооружения, вызывающих наибольшее опасения. На данном этапе обследования имеется возможность классифицировать степень разрушения по внешним признакам элемента сооружения (например, полное разрушение элемента). Для определения фактического состояния сооружения (размеры дефектов, степень потери несущей способности вследствие циклов замораживания и оттаивания) переходим к следующим этапам обследования с применением приборов неразрушающего контроля.

4. Обследование гидротехнических сооружений приборами неразрушающего контроля

Параметрами, подвергаемыми неразрушающему контролю в железобетонах, являются прочность, величина защитного слоя, влажность, морозоустойчивость, влагонепроницаемость и ряд других. Но основным контролируемым параметром для бетонов является прочность на сжатие.

На долговечность железобетонной конструкции существенное влияние оказывают величина защитного слоя бетона и наличие на нем дефектов – раковин, пор, трещин и т.д. Защитный слой предохраняет арматуру от доступа влаги, кислорода, агрессивных веществ и газов. Арматурные стержни, имеющие небольшой защитный слой или значительные дефекты в нем, подвергаются коррозии в первую очередь.

При проведении оценки технического состояния гидротехнических сооружений использовались приборы неразрушающего контроля, приборы по определению геометрических характеристик их дефектов и повреждений, георадар ОКО-2, электронный измеритель прочности ИПС-МГ4.01 и ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер А1209 [5].Места измерений должны быть привязаны к георадарным обследованиям для определения прочности лотка в характерных точках профилей (рис.1-3).

Fragmenty_profilej_georadarnogo_zondirovaniya_zhelezobetonnoj_oblicovki_magistralnyx_kanalov

Рис.1. Фрагменты профилей георадарного зондирования железобетонной облицовки магистральных каналов

Fragmenty_profilej_georadarnogo_zondirovaniya_lotkovyx_kanalov_orositelnyx_sistem

Рис.2. Фрагменты профилей георадарного зондирования лотковых каналов оросительных систем

Fragment_georadarnogo_zondirovaniya_livneotvodyashhego_sooruzheniya_orositelnyx_sistem_s_vydeleniem_armaturnyx_sterzhnej

Рис.3. Фрагмент георадарного зондирования ливнеотводящего сооружения оросительных систем с выделением арматурных стержней

На рис.1 приведен фрагмент георадарного зондирования железобетонной облицовки Азовского магистрального канала, выделены стык между облицовками, а также образовавшиеся пустоты и продольные трещины за срок эксплуатации более 30 лет.

На рис.2 приведен фрагмент георадарного зондирования лотковых каналов оросительных систем, показан стык между лотками, а также выделены зоны разрушения зоны опирания лотка на стойку и отражения арматурных стержней.

На рис.3 приведен фрагмент георадарного зондирования ливнеотводящего сооружения с выделением арматуры, расположенной по кольцу.

В табл.1 приведены данные измерений прочности бетона элементов ливнеотводящего сооружения электронным измерителем прочности ИПС-МГ4.01.

В табл.2 приведены данные измерений толщины металла дюкера ультразвуковым эхо-импульсным толщиномером А1209.

Rezultaty_izmerenij_prochnosti_betona_elementov_livneotvodyashhego_sooruzheniya

Rezultaty_izmerenij_tolshhiny_metalla_dyukera

5. Анализ материалов проведенного эксплуатационного мониторинга технического состояния гидротехнических сооружений с применением приборов неразрушающего контроля

После проведения технического обследования гидротехнических сооружений визуально и неразрушающими приборами контроля производятся анализ полученных материалов наблюдения, выявление причин возникновения дефектов, оценка их влияния на техническое состояние гидротехнических сооружений.

 

Заключение по результатам мониторинга должно включать текстовую часть, схемы обследований, чертежи, приложения.

Текстовая часть заключения содержит:

— введение, в котором указываются объект обследования, цель обследовательских работ и время их выполнения, основание для проведения работ (договор, техническое задание и т.п.), общие сведения о гидротехническом сооружении, история строительства и эксплуатации;
— краткое описание конструктивных решений обследуемого объекта;
— сведения об обследованных элементах лоткового канала, воздействиях на них, о наличии дефектов и повреждений и причинах их возникновения; оценку технического состояния конструкций;
— выводы о состоянии элементов гидротехнического сооружения, возможности их дальнейшего использования с рекомендациями по устранению дефектов и обеспечению долговечности конструкций с необходимыми в отдельных случаях проектными проработками по восстановлению несущей способности и совершенствованию эксплуатационных качеств конструкций, а также с рекомендациями по организации наблюдений за состоянием конструкций в целом и отдельных узлов.

В результате проведения эксплуатационного мониторинга технического состояния длительно эксплуатируемых гидротехнических сооружений неразрушающими методами контроля оперативно, без дополнительных повреждений, возможно получить объективную оценку их технического состояния. При использовании данного подхода появляется возможность обоснования параметров дефектов и повреждений, которые невозможно установить при визуальном осмотре.

Библиографический список
  1. Волошков В.М. Состояния и пути развития мелиорации на Дону. / Мелиорация и водное х-во: Материалы науч.-практич. конф., посвящ. 95-летию мелиоративного образования на юге России. Вып.2. Т.1. – Новочеркасск, 2003. С. 4.
  2. Самокрутов В.Г. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхо-методом: состояние и перспективы // В мире НК. – СПб., 2002. №2(16). С.6-10.
  3. Штенгель В.Г. О методах и средствах НК для обследования эксплуатируемых железобетонных конструкций // В мире НК. – СПб., 2002. №2(16). С.12-15.
  4. Аксенов С.Г. Проблемы декларирования безопасности гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. – М., 2001. №7. С.46-50.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.