Водосборы, дамбы, водоспуски, плотины и другие гидротехнические сооружения обеспечивают правильную и эффективную эксплуатацию водных ресурсов, защищают окружающую среду от негативного воздействия вод и жидких отходов. Такие объекты постоянно подвергаются высоким нагрузкам, что отрицательно сказывается на их технико-эксплуатационных характеристиках. С целью обеспечения контроля за бесперебойным и полноценным функционированием конструкций требуется периодическое обследование шахт тоннелей, водоприемников, колодцев и прочих ГТС.
Что такое шахты в гидротехнических сооружениях, их роль в плотинах, дамбах, водопропускных трубопроводах, коллекторах
По функциональному назначению шахты бывают разные. Например, расположенные в теле гидротехнических сооружений смотровые шахты необходимы для мониторинга за показателями реального технического состояния конструкций. Для обеспечения эффективного функционирования гидротехнических сооружений возводят вентиляционные, водоприемные, шинно-кабельные и другие виды шахт. Они могут наклонными или вертикальными, металлическими, железобетонными, бетонными и сделанными из других материалов. К примеру, в плотинах, расположенных в скальных крутых склонах или горных долинах обустраивают шахтные водосборы с вертикальной шахтой, водосливной воронкой и отводящим туннелем.
Виды шахт в гидротехнических сооружениях
В зависимости от типа и назначения гидротехнических сооружений в их структуре различают шахты следующих видов:
- водосбросные шахты – все водосбросные сооружения разделяются на водоспуски и водосливы. Водоспуски обустраивают в близости или непосредственно в тальвеге долины для сброса паводковых вод или опорожнения водохранилищ. Водосливы служат для удаления излишнего объема паводковых вод в водохранилищах посредством их перелива за счет подъема уровня над порогом водослива. Шахтный водосброс сооружают на расположенных в узких каньонах гидроузлах, где нет возможности обустроить поверхностный водосброс;
- дренажные шахты – используются в подземных гидротехнических сооружениях в виде вертикальных дренов квадратного или круглого сечения. Внизу шахты создается водосборник, из которого по специальной трубе скопившаяся вода отводится в общую дренажную систему. Дренажный колодец уменьшает давление грунтовых вод на обделки, предотвращает разрушение и продолжает долговечность конструкций;
- инспекционные шахты – используются для отслеживания оборудования и техсостояния конструкций, обеспечивают безопасный спуск персонала к подконтрольному объекту;
- шахты водопропускных трубопроводов – необходимы для сброса излишков воды в трубе с закрытым водосборным водотоком. Это как правило вертикальная шахта, оборудованная отводящим воду тоннелем;
- транспортные шахты – вертикальные грузовые шахты, которые соединяют находящиеся на глубине монтажные площадки и объекты с поверхностью земли.
Существуют также коллекторные шахты. Являют собой вертикальные конструкции, обеспечивающие доступ для обслуживания, осмотра или ремонта коллекторов.
Что подлежит обследованию
При определении оценки технического состояния шахт гидротехнических сооружений обследованию подлежат все их конструктивные элементы. В ходе работ проверяют:
- состояние отделочных и защитных покрытий;
- герметичность конструкций и соединительных стыков;
- прочность и несущая способность опорных элементов и стенок шахт;
- коррозионные поражения арматуры и других металлических элементов;
- износ и общее состояние материалов;
- состояние гидроизоляции и фильтрации конструкций.
Шахта колодца, коллектора, плотины или другого проверяемого гидротехнического сооружения тщательно исследуется на предмет деформации, состояния сварных швов, наличия изгибов, разрывов или трещин вследствие механических повреждений или повышенных нагрузок, и обнаружения других дефектов.
Методы обследования шахт
Для получения объективной и полной информации при обследовании шахт ГТС используют различные методы, в частности:
- визуальный осмотр – главная задача визуального метода состоит в обнаружении видимых повреждений и дефектов, перемещений и деформаций, участков разрушения материала конструкций, открытого выхода фильтрационного потока, осадок и прочих отклонений;
- геодезические измерения – в ходе инженерно-геодезических изысканий выполняют геодезическую выверку конструкций и используемого в них технологического оборудования, определяют степень деформации шахтных сооружений и их оснований, составляют схемы планово-высотных сетей с привязкой шахт к исходным пунктам, проводят другие необходимые измерения;
- геофизические исследования – позволяют выявлять изменения в грунтовых породах, без механического вмешательства установить места наибольшего водопритока, получать другие сведения о состоянии шахт и их оснований;
- ультразвуковой метод – применяется для определения толщины стенок, глубины трещин и коррозионных раковин и прочих дефектов;
- тепловизионная диагностика – данный метод проводится с использованием тепловизора. Позволяет выявлять разрывы в трубопроводах, нарушение герметичности, неконтролируемые фильтрационные выходы;
- гидрогеологические исследования – помогают установить уровень залегания грунтовых вод, места обильного притока паводковых вод и иные изъяны.
К числу других инструментальных методов принадлежат радиографический, магнитометрический, метод вихревых токов, электрометрический и другие. Радиографический используют для проверки сварных соединений. Методом вихревых токов обнаруживают разрывы и трещины металлических конструкций и элементов.
Этапы обследования шахт
Процесс обследования шахт гидротехнических сооружений состоит из следующих этапов:
- Подготовительный. Специалисты изучают и анализируют проектную и техническую документацию, результаты ранее проведенных изысканий и обследований и другие материалы.
- Визуальный. Выполняется на объекте посредством визуального осмотра и измерений с использованием лент, рулеток и прочих простых инструментов.
- Инструментальный. С помощью специализированных приборов и оборудования проводят детальное обследование отдельных конструктивных элементов и шахт в целом. При потребности отбирают образцы для лабораторных анализов и испытаний.
На заключительном этапе анализируют все полученные результаты, выполняют проверочные расчеты, составляют отчет и заключение обследования.
Какие проблемы выявляются
Наиболее распространенные проблемы, выявляемые в процессе обследования шахт – разгерметизация конструкций, понижение несущей способности опорных элементов, коррозионные поражения арматуры и металлических поверхностей, повреждение гидроизоляции, осадки и деформации, отслоение защитного и отделочного слоев.
Заключение
Обследование шахт гидротехнических сооружений – важная мера безопасной эксплуатации и эффективного функционирования конструкций. Своевременный и грамотно проведенный мониторинг позволяет предотвратить аварийные ситуации и продлить срок эксплуатации шахт.
