3.1.29. В сроки, установленные местной инструкцией, и в пре­дусмотренном ею объеме на всех гидротехнических сооружениях должны вестись наблюдения за:

осадками и смешениями сооружений и их осно­ваний;

деформациями сооружений и облицовок, трещина­ми в них, состоянием деформационных и строительных швов, креплений откосов грунтовых плотин, дамб, ка­налов и выемок, состоянием напорных водоводов;

режимом уровней бьефов гидроузла, фильтрацион­ным режимом в основании и теле грунтовых, бетонных сооружений и береговых примыканий, работой дренаж­ных и противофильтрационных устройств, режимом грунтовых вод в зоне сооружений;

воздействием потока на сооружение, в частности за размывом водобоя и рисбермы, дна и берегов; исти­ранием и коррозией облицовок, просадками, оползне­выми явлениями, заилением и зарастанием каналов и бассейнов; переработкой берегов водоемов;

воздействием льда на сооружения и их обледенением.

При необходимости должны быть организованы наблюдения за вибрацией сооружений, сейсмически­ми нагрузками на них, прочностью и водонепроницае­мостью бетона, напряженным состоянием и темпера­турным режимом конструкций, коррозией металла и бетона, состоянием сварных швов металлоконструкций, выделением газа на отдельных участках гидротехничес­ких сооружений и др. При существенных изменениях условий эксплуатации гидротехнических сооружений должны проводиться дополнительные наблюдения по специальным программам.

В местных инструкциях для каждого напорного гидротехнического сооружения должны быть указаны критерии безопасности, с которыми должны сравни­ваться результаты наблюдений по КИА.

Первоначальные (проектные) критерии безопасно­сти гидротехнических сооружений должны системати­чески уточняться по мере накопления данных натурных наблюдений.

Правилами технической эксплуатации [6] наблюдения за гидротехническими сооружениями разделяются на два вида: обязательные и специальные.

Обязательные контрольные наблюдения проводятся постоянно с целью текущего эксплуатационного контроля за общим состоянием всех гидротехнических сооружений. Специальные наблюдения и исследования проводятся при необходимости уточнения отдельных явлений с целью вы­бора наилучших условий эксплуатации или определения со­стояния отдельных конструктивных элементов сооружений.

Основным методом определения осадки гидротехничес­ких сооружений является геометрическое нивелирование. Наблюдения проводятся на основе специальной высотной опорной сети (в виде кустов фундаментальных реперов, заложенных в коренных берегах вне активной зоны дефор­мации грунта, или в виде кустов обратных отвесов с глубо­ким заложением якорей в основании) и сети контрольных высотных марок.

Горизонтальные смещения сооружений определяются геодезическими методами: створными, комбинированны­ми и геодезических засечек. Наблюдения за относитель­ными смещениями, т.е. перемещением отдельных секций одна относительно другой, наклоном, изгибом, углом пово­рота отдельных элементов, выполняются с помощью щелемеров, клинометров, прямых и обратных отвесов, гидро­статических нивелиров (рисунок 3.1.6) и других приборов.

Наблюдения за трещинами в сооружениях осуществля­ются методами как визуального, так и инструментального контроля с использованием щелемеров, а в отдельных слу­чаях (при контроле трещин в массивном бетоне) — струн­ных преобразователей линейных деформаций ПЛПС и ПЛДС. При контроле должно обращаться внимание на возникновение трещин и развитие их во времени. Анало­гично осуществляются наблюдения за состоянием и рас­крытием деформационных и строительных швов.

Состояние земляных откосов и их креплений контролиру­ется, как; правило, методами визуальных наблюдений. При осмотрах должно обращаться внимание на наличие проса­док, подвижек, оползней, трещин и других нарушений.

1 - секции сооружения; 2 - деформационные швы между сек­циями; 3 — галерея; 4 — труба; 5 — уровень воды в трубе; 6 — фиксированные марки на стене галереи; z₁ z₂... — измеряемые расстояния от марок до уровня воды в трубе

Рисунок 3.1.6 - Схема гидростатического нивелира

Цели и методы контроля за состоянием открытых напор­ных водоводов описаны в пункте 3.1.14 ПТЭ [6]. Закрытые (подземные) водоводы периодически осматриваются изнут­ри с целью определения степени износа их внутренней поверхности (истирание, трещины и т.п.). С поверхности земли должны быть организованы визуальные наблюдения за выходами фильтрационных вод и наблюдения за грунто­выми водами для выявления обводнения территорий в слу­чае появления протечек из напорных водоводов; в том слу­чае если возможна фильтрация извне внутрь водовода (при его опорожнении или работе в безнапорном режиме), нуж­но следить за просадкой грунта в зоне водовода, свидетель­ствующей о его суффозии (выносе) внутрь водовода.

Контроль за фильтрационным режимом в теле грунто­вых сооружений и в основании и береговых примыкани­ях всех сооружений осуществляется с помощью напор­ных и безнапорных пьезометров (уровень грунтовых вод) и расходомеров разнообразных видов (мерные водосли­вы, дифманометры, вертушки и т.д.), устанавливаемых на дренажных устройствах и в местах выхода фильтрацион­ных вод. Фильтрационный расход должен контролировать­ся также и в напорных бетонных сооружениях; для этого устраиваются водосборные и водоотводящие лотки, дре­нажные трубы, которые снабжаются стационарными или переносными приспособлениями для измерения расходов фильтрации. Периодичность контроля фильтрационного режима регламентируется местными инструкциями.

Воздействие потока на сооружения проявляется в раз­мывах дна и откосов искусственных русл, повреждениях (истирании, вымыве грунтовой подготовки) креплений дна и откосов в результате действия текущей воды и волн. Контроль за воздействием потока осуществляется визу­альными методами с воды, льда или подводными водолаз­ными осмотрами. Периодичность и объем наблюдений устанавливаются с учетом интенсивности процессов.

Контроль за просадками и оползневыми явлениями дол­жен обязательно сопровождаться контролем за фильтрационным режимом территории, на которой происходят от­меченные явления.

При наблюдениях за заилением и зарастанием водо­емов и каналов должны быть установлены места заиления и зарастания, интенсивность процесса и вероятные по­следствия. Наблюдения осуществляются промерами глу­бин, обмерами площадей, а также анализом состава отло­жений (заиление) и гидробиологических анализов (зарас­тание) с привлечением специалистов этого профиля.

Наблюдения за переработкой берегов осуществляются путем промеров переработанных участков; для определе­ния интенсивности и прогноза переработки производятся наблюдения за характером течения, волновыми процесса­ми, геологические и гидрогеологические обследования.

Контроль за воздействием льда на сооружения осуществляется путем регулярных визуальных и инстру­ментальных наблюдений в морозный период. Они долж­ны обеспечить получение данных о начале и особеннос­тях протекания ледостава, появлении шуги, о начале тая­ния ледяного покрова и его особенностях. Помимо этих гидрометеорологических данных необходим контроль не­посредственно за воздействием льда на сооружения: удар­ным — при ледоходе, статическим — при воздействии ле­дяного поля, истиранием - при ледоходе и подвижках ледяного поля, обледенением. Необходимо установить конт­роль за состоянием (наличием) полыньи у сооружений, не рассчитанных на давление льда, за подпором от кромки льда в нижнем бьефе, температурой воды для прогнозиро­вания шуговых явлений. Объем зимних наблюдений во многом зависит от местных условий и сначала определя­ется на основании проектных данных, а в дальнейшем уточ­няется на основании опыта эксплуатации.

Все наблюдения за гидротехническими сооружениями должны сопровождаться обязательными гидрологическими (уровни воды в бьефах гидроузла, температура воды, рас­ход водотока) и метеорологическими наблюдениями (осад­ки, сила и направление ветра, температура воздуха).

На электростанциях, расположенных в зонах вечной мерзлоты, должны быть организованы с помощью заклад­ной аппаратуры регулярные наблюдения за температурой многолетнемерзлых пород в основании и в примыкании к сооружениям, а также и в теле сооружений с целью полу­чения сведений, необходимых для текущего контроля за их монолитностью, водонепроницаемостью и для оценки процессов промерзания и растепления (см. также поясне­ния к пунктам 3.1.8-3.1.10 ПТЭ).

Специальные наблюдения выполняются по программам, разрабатываемым проектными и научно-исследовательс­кими организациями; для их выполнения, как правило, предусматривается установка во время строительства спе­циальной закладной КИА (рисунок 3.1.7). Ряд специаль­ных наблюдений (исследований) выполняется с использо­ванием высокоточной аппаратуры с привлечением специ­ализированных организаций.

1. — тело плотины; 2 — цементационная завеса в основании плотинвг; 3 — галереи в теле плотины; 4 — галереи в скальном при­мыкании; 5 — помещение центрального измерительного пульта КИА; I — зоны установки геодезических знаков и специальных приборов для контроля за осадками и смещениями плотины, при­способлений для контроля за фильтрацией сквозь тело плотины

2. — горизонтальные створы установки аппаратуры для контро­ля за напряженно-деформированным состоянием и темпера­турным режимом тела плотины; III — зоны установки аппарату­ры для контроля за деформациями контакта искала - бетон», напряженным состоянием и температурой скального основания, пьезометрическим напором в основании плотины; IV — зоны установки аппаратуры для контроля за напряженно-деформи­рованным состоянием скального примыкания; V — вертикальный створ отвеса для контроля за прогибом вертикальной оси плотины

Рисунок 3.1.7 - Схема размещения основных видов эксплуатационной КИА в бетонной арочной плотине

Вибрационный контроль осуществляется с целью определения воздействия на сооружения со стороны вы­сокоскоростного потока, пропускаемого через сооруже­ния или гидравлические машины; измерения вибрации должны сопровождаться измерениями колебаний гидро­динамического давления в водоводах и водосбросах. Из­мерения производятся с помощью специальной вибро­измерительной аппаратуры. Наиболее важен вибраци­онный контроль сборных и сборно-монолитных конст­рукций, причем не только с точки зрения их прочности, но и с точки зрения условий труда персонала, обслужи­вающего эти сооружения и оборудование, в них рас­положенное.

Инженерно-сейсмический контроль осуществляется на крупных гидроузлах, расположенных в высокосейсмичных районах. Контроль имеет целью накопление данных для оценки надежности сооружений в условиях сейсмических нагрузок. Организация и проведение наблюдений осуще­ствляются в соответствии со специальными руководства­ми (см. также пояснения к пункту 3.1.32 ПТЭ).

Специальные наблюдения за напряженным состояни­ем и температурным режимом сооружений осуществля­ются на ответственных сооружениях и имеют целью про­верку проектных данных о напряженно-деформированном состоянии бетонных и грунтовых сооружений. Особо важ­ны наблюдения в первые годы работы сооружений; в даль­нейшем их необходимость определяется результатами на­блюдений в первые годы. Некоторые такие наблюдения могут стать постоянными в том случае, если выяснится близость фактических напряжений и деформаций к допу­стимым по условиям устойчивости и прочности элемен­тов сооружений. Для анализа результатов наблюдений следует пользоваться специальными руководствами.

Состояние металла трубопроводов контролируется методами дефектоскопии.

На ряде электростанций отмечены случаи выделения газа из основания сооружений; наиболее интенсивное выделение происходит вместе с фильтрующейся водой из дренажей, а также из пьезометров во время слива воды из них. Выделение газа свидетельствует о протекании в грун­тах основания сооружений физико-химических процес­сов; необходимо выяснять характер этих процессов и их влияние на физико-механические характеристики этих грунтов (в частности, на плотность и пластичность), оп­ределяющие сопротивление трению и деформативность. Явления эти сложны и оценки их противоречивы. Од­нако выявлять наличие газа в выделяемой из основания воде и интенсивность его образования, определять его химический состав необходимо для постановки дальней­ших вопросов.

Требование ПТЭ [6] о постановке специальных иссле­дований при существенных изменениях условий эксплуа­тации определено главным образом недостаточностью про­ектных проработок по оценке состояния сооружений в нерасчетных условиях. Это требование относится к слу­чаям: подъема уровня верхнего бьефа (повышения напо­ра); появления существенных деформаций после земле­трясений или вследствие взрывных воздействий; выявле­ния фактического изменения и несоответствия проектным прочностных характеристик конструкции или материала сооружения и т.п. Во всех подобных случаях требуются исследования, которые позволили бы установить реаль­ную надежность состояния сооружений при их работе в изменившихся условиях. Наиболее часто возникает жела­ние повысить напор на сооружениях (увеличить запас воды в водоеме или увеличить выработку электроэнергии на гидроэлектростанции). В этом случае необходимо предва­рительно выполнить большой объем исследований, направ­ленных на подтверждение прочности сооружений (см. так­же пояснения к пункту 3.1,13 ПТЭ).

Вопрос о подходе к критериям безопасного состояния гидротехнических сооружений был изложен в пояснении к пункту 3.1.26 ПТЭ [6].