Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
« Государственный университет морского и речного флота
имени адмирала С.О. Макарова»
Кафедра гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики
Практическая работа
СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ИССЛЕДУЕМЫМ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИМ СООРУЖЕНИЕМ И РАЗРАБОТКА КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Выполнили: |
Галяев С.В. |
|
Караваев С.В. |
|
Вушкина О.Е. |
Проверила: |
Пахоменкова Т.Ю. |
Санкт-Петербург
2013
1. Целью работы является изучить особенности разработки контрольно – измерительных комплексов оборудования, устанавливаемых на гидротехнических сооружениях различного назначения.
2. Исходные данные
Тип сооружения: бетонная водосливная плотина на скальном основании;
УНБ (уровень нижнего бьефа) 28 м;
УВБ (уровень верхнего бьефа) 45 м;
Отметка гребня плотины 36 м;
Расчетный напор 17 м;
Ширина по гребню плотины 10 м;
Грунт основания – скала.
Схема исследуемого сооружения представлена на рисунке 1.
Схема контрольной консольной марки приведена на рисунке 2.
3. Определение параметров подлежащих обязательному контролю
3.1 В соответствие с СП 58.13330.2012 плотина по назначению относится к постоянным основным гидротехническим сооружениям. Бетонная плотина высотой 36 м на скальном основании (тип грунтов А) создает напорный фронт 17 м. По таблице 1 приложения 2 СП 58.13330.2012 плотина относится к III классу гидротехнических сооружений по высоте и грунтам основания. Так как плотина является защитным сооружением, предназначенным для защиты селитебных территорий с плотностью жилого фонда территории жилого района менее 1800 м2 на 1 га то по таблице 2 приложения 2 СП 58.13330.2012 принимается класс сооружения исходя из максимального напора (св. 10м) - II.
Накопительная емкость создаваемая плотиной составляет 100 млн. м3, по таблице 3 приложения 2 СП плотина относится к III классу гидротехнических сооружений по последствиям, вызванным нарушением эксплуатации (социально-экономической ответственности)
Принимаем класс сооружения – II.
3.2 Для основных гидротехнических сооружений II класса надлежит предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для натурных наблюдений за работой сооружений и их оснований, как в процессе строительства, так и при эксплуатации для оценки надежности сооружений, своевременного выявления дефектов, назначения ремонтных мероприятий, предотвращения аварий и улучшения эксплуатации. Состав и объем натурных наблюдений, определяемые нормативными документами (СП 40.13330.2012, СП 23.13330.2011), зависят от класса капитальности сооружения, геолого-структурных особенностей основания гидроузла, экологии и т.д. Организация натурных наблюдений регламентирована (РД 34.20.501-95). Рекомендациями по выбору диагностических параметров, контролирующих состояние бетонных плотин (П 82-2001 ВНИИГ) предусматриваются визуальные и инструментальные наблюдения на каждом гидроузле, объем инструментальных наблюдений зависит от класса капитальности.
К обязательным инструментальным наблюдениям относятся геодезические наблюдения, контролирующие деформирование геологической среды, основания и тела плотины, и фильтрационные, оценивающие фильтрационный режим в плотине и основании.
Основными параметрами, подлежащими обязательному контролю независимо от высоты сооружения и практически для любого типа бетонных плотин, являются:
осадка и плановые смещения сооружения и основания;
состояние температурно-осадочных швов и шва на контакте "скала-бетон";
трещинообразование и раскрытие трещин;
фильтрационные расходы и напоры в основании и теле сооружения и состояние бетона как строительного материала.
Эти параметры, связанные с основными расчетными характеристиками - устойчивостью, прочностью и водонепроницаемостью, являются тем минимумом, который необходим для оценки надежности бетонного сооружения, находящегося эксплуатации (РД 34.20.501-95, П 61-94/ВНИИГ).
Наблюдениями, как правило, следует определять (СП 23.13330.2011) осадки, крены и горизонтальные смещения сооружения и его основания;
температуру грунта в основании;
пьезометрические напоры воды в основании сооружения;
расходы воды, фильтрующейся через основание сооружения;
химический состав, температуру и мутность профильтровавшейся воды в дренажах, а также в коллекторах;
эффективность работы дренажных и противофильтрационных устройств;
напряжения и деформации в основании сооружения;
поровое давление в основании сооружения;
сейсмические воздействия на основание
При длительной эксплуатации железобетонной плотины может возникнуть необходимость в определении, дополнительно к перечисленным параметрам, деформаций или напряжений в бетоне и арматуре.
3.3 Типовой состав натурных наблюдение
Внешние воздействия и наблюдения |
Виды измерений (наблюдений) |
Способы и средства измерений |
Рекомендуемая периодичность |
Контролируемые показатели |
1. Нагрузки и внешние воздействия на сооружение |
Общие гидрометеорологические |
Водомерные рейки, уровнемеры |
Ежедневно |
Уровни воды в ВБ, НБ |
Термометры родниковые, дистанционные |
Ежедневно у поверхности, по глубине водохранилища 1 раз в месяц |
Температура воды водохранилища и НБ | ||
Промеры глубин водохранилища |
Эхолот |
1 раз в 5 лет |
Высота отложения наносов | |
2. Фильтрационный режим в плотине, основании и береговых примыканиях |
Пьезометрические |
Пьезометрическая сеть |
2 раза в месяц |
Пьезометрические уровни (напоры) |
Расходомерные |
Объемный, мерные водосливы |
2 раза в месяц |
Фильтрационные расходы через очаги фильтрации, дренаж основания, дебит ПЗ | |
Химические |
Пробы воды |
2 раза в год |
Механический и химический составы фильтрующейся воды | |
Визуальные |
Выявление водопроявлений в бетоне и скальных массивах |
2 раза в год: летом - за высачиванием, зимой - для контроля за наледями. Проводятся в одно время. |
Зарисовки очагов фильтрации, составление карт-разверток |
3. Деформирование плотины и массивов, ее вмещающих (общие деформации плотины и основания) |
Геодезические |
Нивелирование (геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое) |
2 раза в год; 1 раз в квартал |
Планово-высотные перемещения геодезических знаков; наклоны |
Прямые и обратные отвесы |
1-4 раза в месяц |
Относительные горизонтальные смещения характерных точек плотины и скального основания | ||
Створные измерения |
1 раз в квартал |
Абсолютные горизонтальные перемещения характерных точек плотины | ||
Триангуляция (многократная засечка) |
2 раза в год | |||
Поверхностные щелемеры |
3-4 раза в год |
Раскрытие швов в галереях и на гребне плотины | ||
Визуальные |
Выявление трещин, местных деформаций |
1 раз в год |
Инвентаризация трещин | |
4. Температурный режим плотины и основания |
Температурные |
Телетермометры |
2 раза в месяц |
Температура в характерных точках плотины и основания |
5. Напряжения (деформации) в бетоне, скальном основании, арматуре и металлоконструкциях |
Тензометрические |
Телетензометры, деформометры (ИДС) |
2 раза в месяц |
Напряжения (деформации) в бетоне, скале, трубопроводе |
Арматурные динамометры |
2 раза в месяц |
Усилие (напряжения) в арматуре |
6. Монолитность плотины |
Тензометрические |
Контактные тензометры |
2 раза в месяц |
Раскрытие контактных поверхностей бетон-скала |
Телещелемеры |
2 раза в месяц |
Раскрытие межсекционных, межстолбчатых, межблочных швов, трещин | ||
7.Свойства бетона как материала |
Физико-механические, тензометрические |
Лабораторные испытания бетонных образцов, кернов; испытания в сооружении |
Проведены в строительный период и могут проводиться в эксплуатационный период |
Прочность, модуль упруго-мгновенных деформаций, меры ползучести, к.л.р. при положительной и отрицательной температурах |
Специальные исследования |
Неразрушающие методы (пластических деформаций, акустический) |
По мере необходимости |
Статический и динамический модули упругости | |
Химический и биохимический анализы выщелачивания бетона |
По мере необходимости |
Химический и биохимический составы продуктов выщелачивания | ||
Визуальные |
Наблюдения за зонами деструктивного бетона, выщелачивания |
1 раз в год |
Зарисовки зон деструкции и выщелачивания бетона |