Цель проведения натурных наблюдений

4. Цель проведения натурных наблюдений

Основной целью проведения натурных наблюдений является получение информации для оценки состояния плотины и ее элементов, необходимой для контроля надежности и безопасности гидроузла. Результаты натурных наблюдений используются: для определения специфики работы плотины и ее элементов;

· для анализа причин несовпадения контролируемых параметров с их расчетными значениями;

· для корректировки математических моделей работы сооружения;

· для определения диагностических показателей, определяющих состояние системы плотина-основание по условиям устойчивости, прочности и долговечности;

· для оценки влияния гидроузла на экологические условия района;

· для многофакторного анализа статической работы плотины и текущего контроля за изменением всех контролируемых параметров, характеризующих состояние плотины и геологической среды и обоснования критериев надежной работы плотины.

Обобщенные материалы натурных наблюдений и исследований предназначены для определения резервов надежности плотины и обоснования необходимости ремонтных работ, а также должны учитываться при составлении декларации безопасности сооружения.

5. Состав контрольных наблюдений

5.1 Для наблюдения за общими деформациями плотины и основания применяются следующие средства КИА:

· опорные и рабочие репера высотной сети;

· поверхностные бетонные марки, глубинные марки;

· марки поверхностных щелемеров;

· контрольные консольные марки;

· знаки (опорные, контрольные и др.) для наблюдений за горизонтальными смещениями сооружений или основания;

· обратные отвесы.

· Возможно применение модернизированных дистанционных систем наблюдения таких как:

· система гидростатического нивелирования с дистанционным съемом показаний (например, с помощью преобразователей уровня жидкости ПУЖС конструкции НИС Гидропроекта - АО ДИГЭС);

· проволочные створы для наблюдений за горизонтальными перемещениями плотин с дистанционным съемом показаний (например, с помощью преобразователей линейных перемещений типа ПЛПСК конструкции НИС Гидропроекта - АО ДИГЭС);

· измерительные преобразователи линейных перемещений для наблюдений за раскрытием швов и трещин.

Для измерения суммарной осадки плотины и ее основания устанавливаются контрольные высотные марки, входящие в состав высотной опорной сети. Марки закладываются на гребне плотины и у температурно-осадочных швов координатомеров различной конструкции для съема показаний по прямым и обратным отвесам.

Для измерения осадки основания плотины в потерне, ближайшей к подошве сооружения, устанавливаются гидростатические нивелиры, трубы которых крепятся горизонтально на швах между секциями плотины и соединяются между собой шлангами. Система заполняется жидкостью. В местах измерения осадки над трубами закладываются специальные боковые осадочные марки с отверстиями для установки в них переносного микроизмерителя. Система гидростатического нивелирования привязывается к исходным реперам наружной опорной сети.

Наиболее распространенным методом определения вертикальных перемещений бетонных плотин является геометрическое нивелирование. Классы его назначаются в зависимости от допустимой средней квадратической ошибки. Для бетонных плотин на скальных основаниях допустимая средняя квадратическая ошибка равна ±1 мм, класс нивелирования I. На бетонных плотинах используется методика нивелирования, называемая гидротехническим нивелированием. Эта методика обеспечивает большую точность, чем нивелирование I класса, за счет оборудования нивелирного хода постоянными станциями для нивелира, а также постоянными точками вместо костылей или башмаков. В плотинах на скальном основании марки заделываются в бетон низовой стены продольной ближайшей к основанию незатопляемой смотровой галереи по две марки на секцию у ее краев. Такое расположение марок вблизи напорной грани позволяет контролировать осадку каждой секции в месте ее наибольшего значения, а также определять крен секций в направлении продольной оси плотины.

Для измерения абсолютных плановых смещений плотины используются различные геодезические методы: триангуляция, полигонометрическая съемка, створ-метод. Триангуляция и полигонометрия относятся к наиболее сложным геодезическим методам, створный метод является самым простым и распространенным. Триангуляция, как правило, применяется в сочетании с другими методами, в частности, створным.

Створный метод применяется обычно в случае прямолинейной оси сооружения. Для измерений на сооружении устанавливается визирный створ, закрепленный на концах опорными пунктами, которые должны быть неподвижны. Если это невозможно, то опорные пункты должны быть включены в триангуляционные сети. Между опорными пунктами по створу устанавливаются контрольные знаки. Помещая измерительный инструмент (теодолит, алиниометр) на одном из опорных пунктов и неподвижную марку на другом, измеряют смещения линии створа.

Для измерения относительных плановых смещений плотины и основания применяются прямые и обратные отвесы.

Обратные отвесы для измерения плановых смещений основания сооружения или береговых скальных массивов устанавливаются на гребне плотины и в местах береговых примыканий бетонной плотины. Обратные отвесы представляют собой многоцелевое устройство, более универсальное, чем прямые отвесы. Поэтому обратные отвесы могут быть запроектированы для решения ряда задач: измерения одним отвесом перемещений гребня плотины относительно заданной точки основания; измерения одним отвесом с якорем в основании вблизи контакта наклонов плотины и исключение их из перемещений, измеренных на той же отметке створными наблюдениями; измерения несколькими обратными отвесами с якорями на различной глубине основания глубины его активной зоны; закрепление обратными отвесами с якорями ниже активной зоны концов визирных створов; измерения вертикальной составляющей перемещения на уровне якоря отвеса.

При наблюдении за общими деформациями необходимо обращаться внимание на связь результатов наблюдений с изменением нагрузок, согласованность результатов наблюдений по маркам или знакам, входящим в одну систему (секции, блоки, массивы и т.д.), информативность данных наблюдений по каждому знаку для оценки состояния сооружения.

5.2 Для наблюдения за фильтрационным режимом в плотине, основании и береговых примыканиях используются следующие средства КИА как:

· опускные пьезометры;

· напорные и закладных пьезометры;

· водомерные устройства.

В скальных основаниях пьезометры устанавливаются путем бурения наклонных скважин из цементационной галереи с расположением водоприемников по обе стороны цементационной завесы. Следующие по потоку пьезометры располагаются по обе стороны дренажных галерей, причем скважины для них бурятся вертикально из поперечной галереи. Все пьезометры должны располагаться в плоскости осевого поперечного сечения секции в поперечном створе, перпендикулярном продольной оси плотины. Для определения характера эпюры противодавления в пределах основной области разгрузки фильтрационного потока целесообразно предусмотреть в нескольких секциях по 8—10 пьезометров от напорной грани до первой линии дренажа. Водоприемники пьезометров в маловодопроницаемых основаниях необходимо размещать по обе стороны цементационной завесы.

В бетонных плотинах для надзора за фильтрацией в обход сооружения следует проектировать систему пьезометров в береговых врезках, по обе стороны цементационных завес, бетонных и шпунтовых диафрагм в сопряжениях с сооружениями из грунтовых материалов. Пьезометры следует устраивать кустами с водоприемниками на разной глубине контролируемого массива применительно к залеганию пластов с различной водопроницаемостью, а также к различным зонам по толщине цементационных завес.

Бурение скважин для пьезометров производится со свободной поверхности земли в районе береговых врезок, из торцевых частей смотровых галерей и из специальных штолен на их продолжении.

Измерения уровней воды в опускных пьезометрах и водомерных устройствах производятся мерной лентой или шпитценмасштабом, так же можно использовать для измерений дистанционную аппаратуру, например, преобразователи давления типа ПДС, опускаемые в скважины, или преобразователи уровня жидкости типа ПУЖС, устанавливаемые на водомерных устройствах. На напорных пьезометрах возможна установка преобразователей давления типа ПДС взамен манометров или в дополнение к ним.

Анализ результатов систематизации и обобщения данных наблюдений за фильтрационным режимом позволяет получить информацию о положение депрессионной поверхности в береговых примыканиях, фильтрационных расходах через сооружения (в обход сооружений), фильтрационное давление на подошву сооружения и в теле бетонной плотины.

Основное внимание должно обращаться на согласованность результатов наблюдений между измерительными створами вдоль фронта бетонной плотины с особенностями инженерно-геологического строения основания.

5.3 Контроль монолитности плотины.

Состояние температурно-осадочных швов оценивается с помощью поверхностных одноосных, двухосных и трехосных щелемеров. Приборы устанавливаются на швах на гребне плотины и в смотровых потернах на различных отметках, в швах и контрфорсных плоскостях. Состояние температурно-осадочных швов помимо инструментального контроля оценивается также визуально, в частности, на основании анализа данных о фильтрации через эти швы. Для определения состояния контактного шва используются преобразователи линейных перемещений (ПЛПС), которые располагаются в тех точках, где ожидаемое раскрытие шва меньше диапазона измерений щелемера. Установка преобразователей на эксплуатируемой плотине производится в скважины, пробуренные в основании сооружения из цементационной потерны или поперечной галереи, ближайшей к подошве сооружения. Количество преобразователей определяется исходя из конкретных условий и предполагаемой глубины раскрытия шва.

Трещинообразование в бетоне, связанное со второй расчетной характеристикой - прочностью, оценивается на эксплуатируемом сооружении визуально. В задачи визуального контроля входят: осмотр открытых поверхностей сооружения, зарисовка обнаруженных трещин, оценка кинетики их развития во времени, появлении фильтрации и продуктов выщелачивания. Одновременно производятся и измерения раскрытия трещин, для чего используются: переносная лупа с мерным делением, штангенщелемер с мессурой, микроскоп МПБ-2 с ценой деления 0,05 мм. На наиболее крупных трещинах устанавливаются простейшие щелемеры.

Контроль взаимных перемещений частей плотины ведется дистанционными щелемерами раскрытия межсекционных швов, выполняющийся в связи с их цементацией в строительный период продолжается и во время эксплуатации, представляя собой один из существенных элементов эксплуатационного надзора за состоянием плотины. Кроме закладных дистанционных щелемеров для целей этого надзора на швы плотины в ее галереях устанавливаются накладные щелемеры для контроля раскрытия межсекционных швов. Наибольшее применение находят одноосные щелемеры, с помощью которых измеряются раскрытия швов по направлению, нормальному к их плоскости. Взаимные перемещения соседних бетонных массивов измеряются по двум направлениям двухосными накладными щелемерами.

Раскрытия горизонтальных швов на напорной грани плотин и, в частности, контактного шва скала — бетон измеряются струнными телетензометрами. Тензометры в горизонтальном шве заделываются на половину своей длины в скалу или нижний блок с помощью анкера или на цементном растворе, а на другую половину — в бетон. Предел измеряемых раскрытий лимитируется пределом прочности струны и равен примерно 0,5 мм

5.4 Контроль за температурой, деформациями и напряжениями в теле и основании плотины

Измерения температуры, деформаций и напряжений в бетоне, выполняемые периодически от момента укладки блоков бетонирования до начала постоянной эксплуатации плотины и в течение ее дальнейшей работы, позволяют анализировать влияние конструктивных и технологических факторов на формирование напряженного состояния плотины а также контролировать воздействие изменений уровня воды водохранилища и температурного состояния на работу сооружения.

Данные натурных измерений температуры, деформаций и напряжений позволяют также оценить степень соответствия расчетных методов и результатов модельных испытаний действительным условиям работы плотин.

Натурные измерения температуры, деформаций и напряжений в бетоне и основании бетонных плотин производятся с помощью системы дистанционных измерительных средств, состоящих из первичных преобразователей или датчиков преимущественно струнного типа, и приемной аппаратуры. Для наблюдений используются следующие приборы:

· преобразователь линейных деформаций струнный (ПЛДС) — телетензометр;

· преобразователь силы арматурный струнный (ПСАС) — динамометр арматурный;

· преобразователь линейных перемещений струнный (ПЛПС) — дистанционный щелемер;

· преобразователь давления струнный (ПДС) — пьезодинамометр;

· преобразователь температуры струнный (ПТС) — телетермометр струнный;

· преобразователь температуры терморезисторный (ПТТ) — термометр сопротивления.

Изменение температурного состояния плотины оказывает большое влияние на ее перемещения, а также деформации и напряжения в бетоне. В строительный период в процессе развития и рассеяния тепла экзотермии в блоках плотины возникают температурные напряжения, нередко сопровождающиеся трещинообразованием. В эксплуатируемых плотинах устанавливается квазистационарный температурный режим и связанные с ним сезонные колебания перемещений плотины и напряжений в бетоне. Поэтому измерение температуры бетона и скалы основания плотины совершенно обязательно при наблюдениях за напряжениями в бетоне и общими перемещениями, выполняемыми как в порядке контроля надежности плотины, так и общего изучения ее напряженного и деформированного состояния. Количество термометров в створе должно находиться в пределах от 8—10 штук у подошвы и 3—4 у гребня. Расстояние между термометрами в створе увеличивается от краев к середине. Первый термометр у расположен у напорной грани на поверхности бетона.

5.5 Контроль за свойствами бетона как материала

Оценка качества бетона эксплуатируемых плотин выполняется различными методами: испытания выбуренных кернов, механические методы (молоток Физделя, Кашкарова, диск Губера, прибор Душечкина и др.), методы неразрушающего контроля (акустические, тепловые и др.). При этом определяется: прочность бетона, его водонепроницаемость и морозостойкость.

Оценка коррозии бетона осуществляется на основе результатов химических анализов проб воды, профильтровавшейся через бетонную кладку: швы, трещины, бетон. Для сравнения содержания компонентов в профильтровавшейся и исходной воде берутся пробы из верхнего бьефа сооружения.

Визуальные наблюдения за коррозией бетона длительно эксплуатируемых плотин заключаются в выявлении и фиксации зон выщелачивания, кинетики их развития, а также выявления признаков старения бетона (шелушение, отслаивание).

Результаты визуального контроля выполняются ежеквартально и фиксируются в специальных журналах наблюдений, куда заносятся: дата наблюдения, уровни воды в бьефах, температура воздуха и воды. Обнаруженные повреждения или дефекты наносятся на схемы отдельных участков сооружения.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒