Обследование дамб и плотин, подпорных стенок
Обследование дамб и плотин: этапы проведения
Екатеринбург
В августе 1975 года в китайской провинции Хэнань произошла масштабная гидродинамическая авария: дамба БаньЦяо не выдержала поступавших объемов осадков и прорвалась. В брешь поступило 15+ млрд. кубов воды, которые пробили 50 дамб ниже по течению и единовременно унесли жизни 26 000 человек, 0.3 млн. голов скота. Позже, из-за эпидемий и голода погибло еще 145 тыс. китайцев. Поэтому мониторинг состояния подобных объектов необходим повсеместно, в соответствии с календарным планом, установленным нормативными актами и при любых признаках внештатных ситуаций на плотине (паводок, землетрясение, авария).
Основной задачей является обследование дамбы и установление ее физико-механических свойств и повреждений в целях оценки безопасности и потенциального фактического ресурса использования сооружения.
Данные сооружение подвержены многочисленным внешним деструктивным факторам, которые вызывают:
Обследование плотины может выявить коррозионные процессы в самом бетоне из-за фильтрации или соприкосновения с агрессивной водой. Конструкция разрушается под воздействием циклов оттаивания/замораживания, солнечной радиации в воздушно-сухой зоне, деформируется вдоль и поперек оси сооружения. Могут быть сколы на отдельных блоках, дробление, раскрытие швов при землетрясениях и просадках. Кроме того, изнашиваются грунты основания, элементы дренажа.
Обследование подпорной стены иных частей гидротехнического сооружения предполагает план работ, в котором, обычно, есть этапы ознакомления с документацией, визуального исследования, инструментального обследования, изучение образцов в лабораториях, составления заключения и рекомендаций.
Для проведения обследований создается бригада или рабочая группа, в которую могут входить специалисты по динамике, гидравлике, по основаниям, по бетону и бетонным работам. А также по железобетонным конструкциям, натурным исследованиям, определению свойств бетона инструментальными методами и др. Возможно привлечение государственных инспекторов, представителей проектных и научно-исследовательских организаций.
На данном этапе работ специалисты с соблюдением правил безопасности и охраны труда выявляют и оценивают происходящие на плотине, дамбе процессы, отмечают повреждения и имеющиеся явления. Изучаются отдельные части (сопряжения, бермы, откосы, гребень) и процессы (деформация, фильтрация, трещинообразование, суффозионность).
Маршруты разрабатываются так, чтобы был обследован каждый квадратный метр с возможной установкой контрольно-измерительных приборов. Результаты фотографируются, маркируются, заносятся в журнал и карту-развертку. Если замечены неблагоприятные процессы, исследования проводятся чаще, с анализом динамики. Их причины ищутся по проектам, а также посредством измерений, отбора и анализа проб на участке.
К их числу могут быть отнесены выявление механических свойств бетона, степени коррозии арматуры, размеров дефектов кладки. А также установление уровня вибраций на конструкции, напряженно-деформированных состояний (по КИА). На плотине, дамбе могут забираться керны, образцы для разрушающих и неразрушающих методов контроля (скалывание, отрыв, методики пластической деформации, ударного импульса, фенолфталеиновая для определения глубины карбонизации и др.).
Чтобы оценить работоспособность и безопасность дамбы, плотины, анализируется проект, архивные материалы, проводится ретроспективный расчет прочности с учетом имевших место условий эксплуатации. Далее формируются значения для обобщенных сопротивлений и воздействий, выявляются закономерности изменения характеристик во времени. Специалисты рассчитывают возможные прочностные характеристики, в том числе для будущих периодов использования объекта, разрабатывают меры для роста ресурса работоспособности.
В данном документе, как правило, указываются:
Основных контролируемых параметров в отчете может быть свыше 50. Например, для основания это могут быть градиенты фильтрации, напряжение в разных точках, выпучивание, оползни, температурные характеристики. Также рассматриваются измерения для бетона, грунтовых и водопропускных сооружений.
На основании полученных данных могут быть рекомендованы методики улучшения механических свойств бетонных элементов. Среди них: цементация, зачеканка трещин, локальное удаление элементов с заменой на новые, инъектирование полимерными веществами.
При необходимости допускается изменение конструкции плотины через утяжеление гребня, цементацию швов между секциями, укладку дополнительного бетона на низовую грань для улучшения устойчивости.
Возможны работы по теплоизоляции низовой грани путем отсыпки призмы. Также практикуется снижение нагрузок через обустройство водонепроницаемого экрана, восстановление дренажной системы основания или самой конструкции, удаление наносов, снижение вибраций.
В отношении отдельных железобетонных элементов часто применяются антикоррозионные меры: удаление сколов, зачистка арматуры, усиление армокаркаса дополнительными элементами, восстановление слоя бетона с нанесением на него защитного покрытия.
По результатам каждой выполненной операции подписываются акты со стороны исполнителей. По итогам, обычно, составляется заключение, подаваемое в адрес собственника сооружения, органов надзора за безопасностью гидротехнических сооружений разного уровня (ведомственный, территориальный, федеральный). Период между обследованиями зависит от конкретной дамбы или плотины и обычно составляет не более 5 лет между проверками.