
- •Раздел 3
- •3.1.4. Должна быть обеспечена надежная работа уплотнений деформационных швов.
- •3.1.6. На участках откосов грунтовых плотин и дамб при высоком уровне фильтрационных вол в низовом клине во избежание промерзания и разрушения должен быть устроен дренаж или утепление.
- •3.1.7. Дренажные системы для отвода профильтровавшейся воды должны быть в исправном состоянии; они должны быть снабжены водомерными устройствами.
- •3.1.9. Суглинистые ядра и экраны грунтовых плотин должны предохраняться от морозного пучения и промерзания, а дренажные устройства и переходные фильтры - от промерзания.
- •3.1.11. При эксплуатации подземных зданий гидроэлектростанций необходимо обеспечивать:
- •3.1.14. При эксплуатации напорных водоводов должна быть:
- •3.1.15. При останове гидроагрегатов в морозный период должны быть приняты меры к предотвращению опасного для эксплуатации образования льда на внутренних стенках водоводов.
- •3.1.17. Производство взрывных работ в районе сооружений электростанций допускается при условии обеспечения безопасности сооружений и оборудования.
- •3.1.20. Повреждения гидротехнических сооружений, создающие опасность для людей, оборудования и других сооружений, должны устраняться немедленно.
- •3.1.21. Противоаварийные устройства, водоотливные и спасательные средства должны быть исправными и постоянно находиться в состоянии готовности к действию.
- •3.1.24. Капитальный ремонт гидротехнических сооружений должен проводиться в зависимости от их состояния без создания по возможности помех в работе электростанции.
- •Надзор за состоянием гидротехнических сооружений
- •3.1.25. Надзор за безопасностью гидротехнических сооружений должен осуществляться в соответствии с действующим законодательством и нормативной документацией.
- •3.1.26. При сдаче гидротехнических сооружений в эксплуатацию передаются следующие документы:
- •3.1.28. Объем наблюдений и состав киа, устанавливаемой на гидротехнических сооружениях, должны определяться проектом.
- •3.1.29. В сроки, установленные местной инструкцией, и в предусмотренном ею объеме на всех гидротехнических сооружениях должны вестись наблюдения за:
- •3.1.30. На бетонных гидротехнических сооружениях первого класса в зависимости от их конструкции и условий эксплуатации следует проводить специальные натурные наблюдения за:
- •3.1.31. При эксплуатации подземных зданий электростанций должен проводиться контроль за:
- •3.1.34. Контрольно-измерительная аппаратура должна быть зашишена от повреждений и промерзаний и иметь четкую маркировку. Откачка воды из пьезометров без достаточного обоснования не допускается.
- •3.1.38. Механическое оборудование гидротехнических сооружений должно периодически осматриваться и проверяться в соответствии с утвержденным графиком.
- •3.1.39. Основные затворы должны быть оборудованы указателями высоты открытия. Индивидуальные подъемные механизмы и закладные части затворов должны иметь привязку к базисным реперам.
- •3.1.40. При маневрировании затворами их движение должно происходить беспрепятственно, без рывков и вибрации, при правильном положении ходовых и отсутствии деформации опорных частей.
- •3.1.41. Грузоподъемное оборудование, не подведомственное органам государственного контроля и надзора, периодически, не реже 1 раза в 5 лет, подлежит техническому освидетельствованию.
- •3.1.42. Полное закрытие затворов, установленных на напорных водоводах, может проводиться лишь при исправном состоянии аэрационных устройств.
- •3.1.44. Сороудерживающие конструкции (решетки, сетки, запани) должны регулярно очищаться от сора.
- •3.1.45. Сороудерживающие решетки не должны испытывать вибрацию ни при каких эксплуатационных режимах работы.
- •3.1.46. Механическое оборудование и металлические части гидротехнических сооружений должны защищаться от коррозии и обрастания дрейсеной.
- •Список использованной литературы к главе 3.1
- •Глава 3.2 водное хозяйство электростанций, гидрологическое и метеорологическое обеспечение
- •3.2.3. Режим сработки водохранилища перед половодьем и его последующего наполнения должен обеспечивать:
- •Расход воды, яр/с
- •Гидросооружения в морозный период
- •3.2.12. Режим работы каналов гидроэлектростанций в период шугохода должен обеспечивать непрерывное течение воды без образования зажоров, перекрывающих полностью живое сечение канала.
- •Водохранилища
- •3.2.16. Для интенсивно заиляемого водохранилища, бассейна или канала должна быть составлена местная инструкция по борьбе с наносами.
- •3.2.18. Для уменьшения заиления водохранилищ, бьефов, бассейнов, каналов необходимо:
- •3.2.20. В случае возможности попадания в водоприемные сооружения наносов, скопившихся перед порогом водоприемника необходимо удалить отложения наносов путем их промывки.
- •Список использованной литературы к главе 3.2
- •Глава 3.3
- •3.3.5. Гидроагрегаты, работающие в режиме синхронного компенсатора, должны быть готовы к немедленному автоматическому переводу в генераторный режим.
- •3.3.7. При эксплуатации автоматического регулирования гидроагрегата должны быть обеспечены:
ПОСОБИЕ
ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРАВИЛ
ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И СЕТЕЙ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Раздел 3
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ
И ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ,
ГИДРОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ
ВВЕДЕНИЕ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ И ИХ МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Гидротехнические сооружения
3.1.1. При эксплуатации гидротехнических сооружений должны быть обеспечены надежность и безопасность их работы, а также бесперебойная и экономичная работа технологического оборудования электростанций при соблюдении положения по охране окружающей среды. Особое внимание должно быть уделено обеспечению надежности работы противофильтрационных и дренажных устройств.
Гидротехнические сооружения должны удовлетворять нормативной документации по устойчивости, прочности, долговечности.
Сооружения и конструкции, находящиеся под напором воды, а также их основания и примыкания должны удовлетворять нормативным (проектным) показателям водонепроницаемости и фильтрационной прочности.
Гидротехнические сооружения должны предохраняться от повреждений, вызываемых неблагоприятными физическими, химическими и биологическими процессами, воздействием нагрузок и воды. Повреждения должны быть своевременно устранены.
Все напорные гидротехнические сооружения, находящиеся в эксплуатации более 25 лет, независимо от их состояния должны периодически подвергаться многофакторному исследованию с оценкой их прочности, устойчивости и эксплуатационной надежности с привлечением специализированных организаций. По результатам исследований должны быть приняты меры к обеспечению технически исправного состояния гидротехнических сооружений и их безопасности.
В 1997 г. введен в действие федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» . Главная цель введения закона — обеспечение защиты жизни, здоровья и имущества граждан, а также имущества предприятий, предотвращение разрушения зданий и сооружений, размыва почвы, опасных изменений уровня подземных вод и нанесения иного вреда вследствие аварий гидротехнических сооружений. Действие Федерального закона распространяется на все гидротехнические сооружения, аварии которых могут создать чрезвычайные ситуации, сопровождающиеся угрозой жизни и здоровью людей, нарушением условий их труда и жизнедеятельности.
Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений является обязанностью собственника этого сооружения и эксплуатирующей организации. Основные требования к обеспечению безопасности сооружений и важнейшие обязанности собственников и эксплуатирующих организаций сформулированы в статьях 8 и 9 Федерального закона. Обязательным условием утверждения проекта гидротехнического сооружения, ввода сооружения в эксплуатацию, эксплуатации и вывода его из эксплуатации является декларирование безопасности. Понятие «декларирование» включает разработку декларации безопасности гидротехнического сооружения, представление ее в органы государственного надзора, проведение государственной экспертизы декларации безопасности и ее утверждение. Декларация безопасности является основным документом, обосновывающим безопасность гидротехнических сооружений, их соответствие критериям безопасности, проекту, действующим техническим нормам и правилам, а также определяющим характер и масштаб возможных аварийных ситуаций и меры по обеспечению безопасной эксплуатации.
Гидротехнические сооружения электростанций включают большое число разнообразных по конструкции и назначению сооружений, используемых для создания подпора и запасов воды, для подвода воды к технологическому оборудованию и отвода от него, для очистки и охлаждения воды и для других целей. Гидротехнические сооружения электростанций определяют условия работы основного оборудования. На гидроэлектростанциях они создают напор воды, необходимый для работы гидротурбин, и обеспечивают условия для регулирования бытового стока реки. На тепловых электростанциях гидротехнические сооружения обеспечивают забор и подвод охлаждающей воды к конденсаторам паровых турбин, ее последующий отвод и охлаждение. Естественно, что от состояния гидротехнических сооружений зависит экономичность работы электростанций, а при серьезных повреждениях гидротехнических сооружений электростанции могут полностью выйти из строя.
Особенностью большей части гидротехнических сооружений является то, что они возводятся на участках местности со сложными геологическими и гидрогеологическими показателями, подвержены воздействию громадных сил напора воды (например, плотина Саяно-Шушенской ГЭС испытывает нагрузку от воды в 15 млн. т), ее размывающему, воздействию, действию льда и волн, фильтрационных потоков и т.п. Эти условия требуют особого внимания при проектировании, строительстве и эксплуатации. Опыт мирового гидротехнического строительства показывает, что ослабление внимания приводит к повреждению и разрушению гидротехнических сооружений, для крупных гидроузлов это связано с катастрофическими последствиями. Крупнейшими авариями в мировой практике являются: обрушение скального массива в водохранилище Вайонт (Италия, 1963 г.) с переливом воды через гребень плотины, гибелью свыше 2000 чел. и полным разрушением 4 населенных пунктов; подвижка основания и разрушение арочной плотины Мальпассе (Франция, 1959 г.) с гибелью 421 чел. и разрушением большей части города Фрежюс; разрушение под воздействием фильтрации грунтовой плотины Титон (США, 1976 г.) с гибелью 200 чел., принесшее ущерб, оцениваемый суммой до 1 млрд. долларов; разрушение плотины Мачху— II (Индия, 1979 г.) с гибелью тысяч жителей и полным разрушением 68 деревень, 12700 домов. Крупные аварии гидротехнических сооружений имели место и на отечественных объектах: при пропуске нерасчетного паводка произошло разрушение Тирляндской плотины в Башкирии и перелив воды через гребень плотины Серовского водохранилища; в 1999 г. произошла авария дамбы Качканарского ГОК — аварии сопровождались человеческими жертвами и значительным материальным ущербом.
Основными причинами аварий гидротехнических сооружений являются: неустойчивость основания, недостаточная пропускная способность водосбросов, недостаточная прочность различных конструктивных элементов, фильтрация воды через тело грунтовых сооружений. Иногда повреждения и аварии гидротехнических сооружений возникают в начальный период их эксплуатации вследствие незавершенности строительных работ: на это обстоятельство должно быть обращено особое внимание при приемке гидротехнических сооружений в эксплуатацию. Известны случаи аварий гидротехнических сооружений через 30 лет и более после окончания строительства, когда сооружение, казалось бы, подтвердило полностью свою надежность.
Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» и ПТЭ требуют, чтобы гидротехнические сооружения соответствовали критериям безопасности, нормативным (проектным) показателям по устойчивости, прочности, долговечности, а также водонепроницаемости и фильтрационной прочности.
Под устойчивостью сооружения понимается его сопротивление сдвигу или опрокидыванию под воздействием внешних сил (воды, грунта, льда), в том числе в условиях проявления сейсмических сил. Следует иметь в виду, что слабым сечением может быть не только контакт подошвы сооружения с основанием, но и сечения в толще основания при наличии в последнем слоев грунта с низким коэффициентом трения или при наличии системы трещин, выделяющих участок скального основания из основного массива (рисунок 3.1.1). При эксплуатации важно знать коэффициенты запаса для данного сооружения при различном сочетании нагрузок и контролировать эти нагрузки путем сопоставления данных натурных наблюдений с критериями безопасности, утвержденными в органе государственного надзора.
Под прочностью сооружения понимается способность каждой его конструкции (элемента) воспринимать действующие на него нагрузки с допустимой при этом деформацией, не приводящей к повреждению конструкции. Допустимые нагрузки на конструкции должны быть известны персоналу и контролироваться им.
Требования к долговечности гидротехнических сооружений можно разделить на две группы.
Первая группа — требования к долговечности сооружения в целом, определяемой сроком его амортизации. Современный взгляд на амортизацию основных фондов заключается в стремлении сократить ее срок из-за морального старения объекта. Этот взгляд не может быть распространен на такие сооружения, как плотины, крупные каналы, здания электростанций и т.п. Официальный срок их амортизации — до 100 лет; практически этот срок может быть существенно большим. Поддержание сооружений в работоспособном состоянии требует постоянного контроля за их состоянием, своевременного устранения повреждений и проведения профилактических ремонтов.
1 — арочная плотина; 2 — водосброс; 3 — развитая трещина (разлом) в основании плотины, заполненная породой-водоупором; 4 — система трещин, подрезающих основание; 5 — участок основания, вв1деленнв1Й трещинами
Рисунок 1 - Схема трещинообразований в основании плотины
Вторая группа — требования к долговечности отдельных конструкций гидротехнических сооружений (транспортных путей, ограждений, затворов, сороудерживающих решеток, подъемных механизмов, а также трубопроводов, уравнительных резервуаров и др.), которая может быть существенно меньшей, чем долговечность сооружения в целом. Срок службы этих конструкций определяется их физическим износом, наступающим быстрее, чем у основных несущих узлов сооружения. Срок службы систем контроля и управления гидротехнических сооружений определяется их моральным износом.
Задача эксплуатационного персонала заключается в поддержании гидротехнических сооружений в работоспособном состоянии в течение всего срока службы; при этом необходимо своевременно заменять или реконструировать отдельные конструкции и системы с учетом объективных оценок их физического и морального износа.
Экологические требования к гидротехническим сооружениям неотделимы от требований к гидроузлу в целом. Технологически гидроэлектростанции являются экологически чистыми предприятиями, так как на них отсутствуют вредные загрязняющие выбросы в атмосферу и в водные источники, не потребляется атмосферный кислород.
Однако начиная со строительного периода влияние гидроэлектростанции на природу становится ощутимым из-за уничтожения растительности в пределах водохранилища, затопления земель, создания крупных и малых водоемов, изменения условий обитания водной фауны и флоры, изменения условий жизни на берегах водоемов. В дальнейшем в период эксплуатации постепенно начинают проявляться такие факторы, как изменение микроклимата, гидрологического и гидрогеологического режимов, переработка берегов, изменение качества воды и др. В ряде случаев имеет место интенсификация сейсмической активности в районе создаваемого водохранилища. Имеется также вероятность растворения и размыва горных пород, появления выходов в водохранилище ранее скрытых геологических структур, содержащих вещества, влияющие на изменение микроэлементного состава воды. Но наибольший отрицательный эффект на экологическое состояние водохранилищ оказывает антропогенное воздействие. После создания водохранилища на его берегах начинают строиться водозаборные и сбросные сооружения промышленного, сельскохозяйственного и коммунального назначения. Сброс сточных вод в водоемы, достигающий в целом по стране полутора сотен кубокилометров в год, сопровождается поступлением нефтепродуктов, соединений металлов, фенолов, сульфатов, хлоридов и других химических вредных веществ, а также органических веществ сельскохозяйственного происхождения. В условиях неготовности или недостаточной производительности очистных сооружений происходит интенсивное загрязнение водоемов.
При эксплуатации гидроузла и гидросооружении необходимо учитывать все перечисленные условия. На водохранилищах должны быть организованы постоянные наблюдения за экологическими показателями (экологический мониторинг), о чем более подробно говорится в пояснениях к главе 3.2. Режим попусков воды из водохранилища, маневрирование затворами должны учитывать условия размывов дна и берегов. Вероятно расширение использования на электростанциях селективных водозаборов и водосбросов, позволяющих регулировать температуру воды, забираемой из водохранилища и сбрасываемой в нижний бьеф.
Важной профессиональной задачей работников электростанций является изучение экологических условий района гидроузла, выявление факторов, отрицательно воздействующих на природу, и причин их возникновения, проведение активной разъяснительной работы среди населения, выступления в прессе с объективной оценкой происходящих процессов и мер, принимаемых энергетиками для охраны природы. Следует иметь в виду, что во многих случаях создание гидроузлов и водоемов положительно отражается на экологии района.
Под требованием водонепроницаемости гидротехнических сооружений, их оснований и примыканий практически понимается их безопасная водопроницаемость, поскольку полная водонепроницаемость сооружений, находящихся под постоянным напором воды, не может быть обеспечена. Водопроницаемость гидротехнических сооружений не должна приводить к снижению их устойчивости и прочности, вызывать существенные деформации и разрушать материал сооружения. Организованная, предусмотренная проектом разгрузка фильтрационных вод зависит от состояния водоупорных устройств (ядер, экранов, Диафрагм, завес, уплотнений) и дренажей, поэтому необходимо уделять контролю за работой этих конструкций особое внимание при эксплуатации.
Весьма важным показателем надежности гидротехнических сооружений является фильтрационная прочность самих сооружений, а также их оснований и примыканий. Под фильтрационной прочностью понимается способность естественного или уложенного в тело сооружения грунта сопротивляться воздействию фильтрационного потока (фильтрационного напора), не. деформируясь, сохраняя равновесное состояние, не меняя своих основных свойств, фильтрационная прочность грунтов связана с их физическими характеристиками, такими как гранулометрический (зерновой) состав, плотность частиц, пористость, влажность, влагоемкость, пластичность, сцепление при разрыве грунта и некоторые другие. При проектировании обычно производятся достаточно подробные расчеты фильтрационной прочности.
Нарушение фильтрационной прочности сопровождается деформациями грунта, часть которых может быть обнаружена при первом же осмотре, а часть является скрытой и становится видимой лишь на более поздних стадиях развития. Основные виды деформаций следующие.
Выпор — разрушение непригруженного грунта, сопровождающееся перемещениями некоторого его объема целиком, совместно и одновременно всеми фракциями, образующими этот объем. Выпор возможен на низовых откосах плотин, в основании сооружений, береговых примыканиях. Выпор обычно сопровождается повышенной сосредоточенной фильтрацией.
Суффозия — вынос или перемещение фильтрационным потоком мелких фракций из толщи грунта. Различается как разновидность химическая суффозия — растворение фильтрационным потоком растворимых солей, содержащихся в грунте. Суффозия может быть внутренней и внешней (с выносом частиц наружу).
Контактный выпор, вынос — разрушение грунта на контакте с более крупнозернистым материалом под воздействием фильтрационного потока, направленного под прямым углом к поверхности контакта.
Контактный размыв — то же, что и предыдущий вид, но образуемый под воздействием фильтрационного потока, направленного вдоль поверхности контакта.
Кольматация — отложение в порах грунта частиц, перемещенных фильтрационным потоком; при кольматации происходит закупорка путей фильтрации, повышается фильтрационный напор, что создает опасность более крупных деформаций. Особенно опасна кольматация в дренажах, так как при этом снижается эффект организованного сбора и отвода фильтрационных вод.
Отслаивание— отрыв фильтрационным потоком частиц и более крупных образований глинистого грунта над порами фильтра.
Несмотря на самые тщательные проектные расчеты всегда возможны случаи нарушения фильтрационной прочности из-за неучтенной неравномерной осадки сооружения и других факторов, носящих сугубо местный и непредсказуемый характер. Поэтому тщательные наблюдения за фильтрационным режимом сооружений, их оснований и примыканий составляют важную задачу эксплуатационного персонала. Следует помнить, что нарушение фильтрационной прочности грунта при непринятии профилактических или защитных мер всегда влечет за собой образование путей сосредоточенной фильтрации, интенсивную внутреннюю и внешнюю суффозию, приводит к разрушению сооружения.
Соблюдение всех перечисленных требований к эксплуатации гидротехнических сооружений должно обеспечиваться организацией надзора за ними, включающего контроль за состоянием и работой гидротехнических сооружений, своевременное выявление изменений в их состоянии и разработку мер по предупреждению повреждений, включая своевременное выполнение ремонтных и Реконструктивных работ и иных эксплуатационных мероприятий, обеспечивающих безопасное состояние и надежную работу гидротехнических сооружений.
Как показывает опыт эксплуатации гидротехнических сооружений в нашей стране и за рубежом, по истечении определенного периода (в среднем 25 лет) процессы старения на ряде сооружений могут приобретать интенсивный характер, что в свою очередь может привести сооружение к полному разрушению. Интенсивность старения сооружений зависит от следующих факторов:
способа возведения и особенностей конструкции;
качества выполненных строительных работ;
воздействия нагрузок на сооружение;
качества эксплуатации: эксплуатационного ухода, проведения профилактических ремонтных работ;
длительности эксплуатации.
При многофакторном анализе состояния гидротехнических сооружений необходимо прежде всего обратить внимание на:
изменение условий эксплуатации за прошедший период: нагрузки, уровни, расходы;
соответствие сооружений современным требованиям и действующим нормативным документам;
состояние и достаточность контрольно-измерительной аппаратуры (КИА);
состояние дренажных и водоотводящих устройств;
состояние тела плотины, видимые дефекты и нарушения, наличие просадок и трещин, необратимые деформации.
В отдельных случаях для оценки состояния сооружений необходимо привлекать специализированные организации для определения напряженно-деформированного состояния напорного сооружения, состояния и прочности бетона, динамических и сейсмических воздействий на сооружение.
Проведение ремонтных и восстановительных работ, а при необходимости и реконструкции должно осуществляться на основе специальных проектов.
3.1.2. В бетонных гидротехнических сооружениях должна производиться проверка прочности бетона на участках, подверженных воздействию динамических нагрузок, фильтрующейся воды, минеральных масел, регулярному промораживанию и расположенных в зонах переменного уровня.
При снижении прочности конструкций сооружений по сравнению с установленной проектом они должны быть усилены.
Помимо перечисленных в пункте 3.1.1 основных требований бетонные гидротехнические сооружения должны удовлетворять ряду специфических требований, определяемых особенностями бетона как строительного материала и условиями работы бетонных сооружений главным образом под воздействием скоростного потока воды.
Предохранение сооружений от повреждений обеспечивается правильным выбором конструкций и состава бетона, технологией производства работ по его укладке, а также выполнением мероприятий по «лечению» и защите бетона в период эксплуатации.
Наиболее опасны для бетонных гидротехнических сооружений изменения, происходящие вследствие коррозии бетона. Коррозия в бетоне происходит в результате массообменных процессов под действием вод с малой жесткостью либо содержащих агрессивные вещества. При этом составные части цементного камня либо просто растворяются и выносятся, либо химические вещества, содержащиеся в фильтрующейся через бетон воде, вступают в обменные реакции с цементным камнем и продукты таких реакций растворяются и выносятся водой или выделяются на месте в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами, а в некоторых случаях в виде кристаллообразований, вызывающих местные перенапряжения.
Обычно оба вида коррозии наблюдаются одновременно. Возникновение и характер протекания процессов коррозии бетона в гидротехнических сооружениях зависят от химического состава и температуры воды, а также от состава и плотности бетона и скоростей фильтрации в нем воды. Все эти условия могут изменяться во времени, поэтому и процесс коррозии не является постоянным. При появлении признаков коррозии необходимо организовать соответствующий контроль, а при развитии процесса принять меры к предохранению бетона путем уплотнения его инъекцией специально подбираемых растворов и обработки бетонных поверхностей с целью гидроизоляции и уплотнения. Выбор необходимых мероприятий производится с привлечением специализированных организаций.
Кавитационное воздействие потока на поверхности бетонных гидротехнических сооружений начинает проявляться при скоростях потока, как правило, свыше 15 м/с. При длительном воздействии кавитирующего потока в материале возникают усталостные напряжения, поверхность начинает разрушаться — появляется кавитационная эрозия.
Для предотвращения кавитационной эрозии поверхности бетонных гидротехнических сооружений при проектировании назначаются повышенные требования к материалу облицовок водосливов, водосбросов и водоводов, гасителей, пазовых конструкций и др.; при производстве работ обеспечиваются повышенная гладкость и обтекаемость поверхностей без выпусков и выступов. При возникновении кавитационной эрозии в процессе эксплуатации сооружения ремонт повреждений весьма трудоемок, а эффективность его обеспечить весьма сложно, особенно при больших площадях и глубинах повреждений. В качестве защитных и восстановительных мер рекомендуются торкретирование специально подбираемыми составами и покрытие кавитационно-стойкими материалами (полимерные покрытия). Покрытие кавитационно-стойкими материалами целесообразно применять в сочетании с другими мероприятиями, например аэрацией пристенного слоя, применением безэрозионных конструкций, подводом воды в области вакуума и т.д.
На эксплуатируемых гидротехнических сооружениях должны приниматься меры к восстановлению монолитности бетона. Оно осуществляется, как правило, путем инъектирования тела сооружения различными составами, подбираемыми в зависимости от происхождения и состояния трещин, наличия в них фильтрующей воды и других факторов. Для прекращения фильтрации возможна также заделка трещин с поверхности.
Слабым местом напорных гидротехнических сооружений являются строительные швы; причина этого — слабое сцепление бетона между блоками бетонирования и неблагоприятные условия для проработки бетона вблизи опалубки. Обычно цементация строительных швов осуществляется в ходе строительства, однако и в дальнейшем необходим контроль за их состоянием и своевременное омоноличивание.
На гидротехнических сооружениях, как правило, устанавливается оборудование и аппараты, использующие смазочные и электроизоляционные минеральные масла. Утечка масел и пропитка ими бетона приводят к нарушению сплошности бетона, что равносильно потере его несущей способности. Поэтому попадание масла на несущие железобетонные конструкции недопустимо. В случае попадания масла на массивные гидротехнические сооружения должны быть приняты меры к его немедленному удалению. Места пропитки маслом должны быть поставлены под наблюдение. Бетон, пропитанный маслом и потерявший прочность, должен быть удален и заменен новым.
При наличии фильтрации через бетон, появлении следов коррозии бетона необходимо организовать экспериментальную проверку прочности бетона в сооружении.
Исследование прочности бетона непосредственно в теле Действующего сооружения в натурных условиях достаточно трудоемко и к тому же требует определенных навыков, знания приемов измерений и анализа получаемых результатов измерений.
Наиболее часто применяются механические методы Испытания бетона (шариковый молоток И.А. Физделя, диск Губбера, прибор Душечкина и др.).
Получили развитие и неразрушающие методы испытания бетона:
акустические — для определения модуля упругости, прочности на сжатие, размера трещин, дефектных зон, сцепления бетона с арматурой;
тепловые — для выявления отслоения облицовок, параметров заоблицовочных пустот, выходов фильтрационных пятен;
магнитометрические — для установления параметров закладных частей, толщины защитного слоя бетона, расположения арматуры в бетоне;
радиометрические — для установления степени уплотнения бетона, его влажности и выявления зазоров и расслоений в стыках;
вибрационные — для определения динамических характеристик, модуля упругости бетона.
Перечисленные неразрушающие методы испытания бетона позволяют получать данные о фактическом состоянии и структурных изменениях бетона сооружений, характеристиках отдельных элементов, требуют, как правило, применения специальных измерительных комплексов, методов математической статистики, хорошо дополняют данные об испытаниях выбуренных кернов, химического анализа, относительно недорогие и малотрудоемкие. Неразрушающие методы испытания массивного бетона не нашли еще широкого применения, методика их проведения нуждается в совершенствовании так же, как и аппаратурная часть измерительных комплексов. Испытания проводятся специализированными организациями. Желательно привлекать для испытаний организации, имеющие опыт их проведения и соответствующую репутацию.
Наибольшее распространение до сих пор имеет метод, основанный на определении прочности путем испытаний выбуренных из сооружения кернов. Испытания бетона на плотность и водонепроницаемость проводятся путем нагнетания воды в скважины и определения водопоглощения.
Усиление бетонных конструкций гидротехнических сооружений осуществляется по специальным проектам.
3.1.3. Грунтовые плотины и дамбы должны быть предохранены от размывов и переливов воды через гребень. Крепления откосов, дренажная и ливнеотводящая сети должны поддерживаться в исправном состоянии. Грунтовые сооружения, особенно каналы в насыпях и водопроницаемых грунтах, плотины и дамбы, должны предохраняться от повреждений животными.
Бермы и кюветы каналов должны регулярно очищаться от грунта осыпей и выносов, не должно допускаться зарастание откосов и гребня земляных сооружений деревьями и кустарниками, если оно не предусмотрено проектом. На подводящих и отводящих каналах в необходимых местах должны быть сооружены лестницы, мостики и ограждения.
Нормальная работа земляных плотин и дамб зависит от состояния противофильтрационных конструкций (ядра, экранов, дренажа, сопрягающих устройств), защитного крепления верховых откосов (покрытий, защищающих главным образом от волнового воздействия воды), системы отвода поверхностных вод с гребня и низовых откосов (ливневой канализации).
Размыв плотин может произойти вследствие действия грунтовых вод в основании и теле сооружения, действия ливневых вод, а также при переливе воды через гребень плотины. Поэтому при эксплуатации сооружений тщательно контролируется работа дренажа и водоупорных элементов, ремонтируется и расчищается ливневая канализация с тем, чтобы не допускать повышения уровня воды выше предусмотренного проектом. Восстановление работоспособности дренажа и водоупорных элементов производится немедленно после выявления необходимости в этом.
При эксплуатации земляных плотин могут возникнуть просадки и оползание откосов и гребня, просадка грунта в пазухах бетонных сооружений в местах примыканий земляных плотин, пучение откосов. Эти неблагоприятные явления бывают обычно следствием недоброкачественного производства строительных работ (укладка мерзлого и переувлажненного грунта, недостаточное его уплотнение и пр.) и поэтому возникают, как правило, в начальный период эксплуатации, весной или осенью. Устранение этих дефектов требует полной разборки поврежденных участков и повторной укладки грунта в тело плотины с соблюдением технологии производства работ и повышенных мер безопасности на случай непредвиденного развития дефектов во время выполнения ремонтных работ.
Поддержание в исправном состоянии крепления верхового откоса обеспечивает сохранность тела плотины при воздействии волн; поврежденное крепление не препятствует волновому размыву грунтового тела плотины, что может привести к ее аварии.
Грунтовые сооружения могут быть повреждены как землероями, проделывающими ходы в теле сооружения, что создает опасные пути для сосредоточенной фильтрации воды, так и домашним скотом, уничтожающим защитный травяной покров на гребне плотин и откосах плотин и канав, что облегчает смыв грунта ливневыми и талыми водами с последующим разрушением откосов. Поэтому необходимы систематическая борьба с грызунами (устройство канав глубиной до 0,5-0,7 м вдоль плотин и дамб, заделка вскрытых ходов, заливка нор водой, применение химических средств и т.п.) и запрещение выпаса скота в пределах гидротехнических сооружений.
Разведение кустарников и деревьев на откосах и гребнях земляных сооружений требует подбора сортов и видов растительности с учетом грунта тела сооружения, глубины залегания грунтовых (фильтрационных) вод, климата и других факторов. Необходимо разводить долговечные растения, корни которых укрепляют сооружение, поскольку при быстром отмирании растений их корневые системы могут явиться путями фильтрации и выноса грунта. Бессистемное зарастание берм и откосов плотины деревьями, кустарником и другой растительностью приводит к усложнению визуального контроля, фиксации начавшихся процессов эрозии и повреждении, а также свидетельствует о низком уровне эксплуатации всего энергообьекта.
Устройство лестниц, мостиков, ограждений должно осуществляться в соответствии с проектом организации эксплуатации электростанции и отвечать требованиям РД 153-34.0-03.205-2001 [9].
Вышеперечисленные требования к грунтовым плотинам полностью распространяются на ограждающие дамбы золоотвалов тепловых электростанций, хотя по условиям проектирования, возведения и эксплуатации дамбы золоотвалов имеют свою специфику.