ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Кафедра «Тоннели и метрополитены»

Методические указания для решения типовых индивидуальных заданий на практических работах

для дисциплины

«СОДЕРЖАНИЕ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ТОННЕЛЕЙ» (Б1.Б.32.2)

для специальности

23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

по специализации

«Тоннели и метрополитены»

Форма обучения – очно-заочная и заочная

Санкт – Петербург 2016

1. Типовая задача №1 «Обоснование решений по восстановлению эксплуатационных качеств тоннеля»

1.1. Содержание задачи

1. Оценка технического состояния тоннеля на основе схемы дефектов

2. Определение типов дефектов

3. Определение тяжести дефектов в соответствии с таблицей классификации

4. Расчет значения абсолютной оценки технического состояния тоннеля

5. Выдача рекомендаций по восстановлению эксплуатационных качеств тоннеля

1.2. Теоретические сведения

Обоснованием принятия решения по восстановлению эксплуатационных качеств тоннеля является акт, заключение или отчет о техническом состоянии конструкций сооружения. В этих документах приводятся сведения, полученные из проектной и исполнительной документации, и материалы, характеризующие особенности эксплуатации конструкций, вызвавшие необходимость проведения обследования.

В итоговом документе по результатам специального обследования приводятся планы, разрезы, ведомости или схемы дефектов с фотографиями наиболее характерных из них; значения всех контролируемых признаков, определение которых предусматривалось техническим заданием или программой проведения обследования; результаты поверочных расчетов, если их проведение предусматривалось программой обследования. В заключительной части этого документа приводятся рекомендации по устранению дефектов или по усилению конструкций. Основой для принятия решений, является определение категории технического состояния конструкций.

Многолетние наблюдения за динамикой дефектообразования в эксплуатируемых тоннелях позволяют провести их ранжирование по тяжести последствий и соответственно по категориям технического состояния. Основываясь на эти исходных положениях, разработана методика балльной оценки технического состояния конструкций и обустройств тоннельного пересечения на транспортных магистралях. Эта методика соответствует категориям технического состояния несущих конструкций, принятых в «Правилах обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений», утвержденных Госстроем России (СП 13-102-2003).

По мере снижения тяжести последствий дефектов на эксплуатационную надежность тоннельного пересечения приняты следующие обозначения категорий технического состояния:

A - аварийное состояние;

В – недопустимое состояние;

С – ограниченно работоспособное состояние;

D – работоспособное состояние.

Виды планируемых ремонтов обозначены следующим образом:

1 – реконструкция или новое строительство;

2 – капитальный ремонт;

3 – планово-предупредительный ремонт;

4 – текущий ремонт;

5 – техническое обслуживание.

Оценка технического состояния тоннелей

В соответствии с указанной методикой техническое состояние тоннеля оценивают абсолютным и относительным количеством дефектов, идентифицированных по принадлежности к соответствующим конструкциям и обустройствам, совпадающим с описанием дефектов в таблице 1.1.

Абсолютная оценка технического состояния рассчитывается по формуле:

│ТС│ =Σ k_a A + Σ k_b B +Σ k_c C + Σ k_d D, (1.1)

где │ТС│- абсолютная оценка технического состояния тоннельного пересечения;

k_a, k_b, k_c, k_d – коэффициенты ранжирования дефектов в соответствующих категориях технического состояния – A, B, C и D;

ΣA, ΣB, ΣC, ΣD – сумма дефектов.

Абсолютная оценка │ТС│ фактически представляет собой сумму всех дефектов конструкций и обустройств тоннеля с учетом их ранжирования по тяжести последствий, что характеризует состояние тоннельного сооружения в определенный момент его функционирования. В связи с этим рост количества дефектов за фиксированный период наблюдений указывает на развитие деструктивных процессов и ухудшение технического состояния, и наоборот, снижение абсолютной оценки характеризует улучшение технического состояния в сравнении с предыдущим периодом. Улучшение или ухудшение технического состояния может быть связано как с изменением внешних воздействий, так и в результате ремонтных мероприятий.

В таблице 1.1 приведен пример ранжирования дефектов и соответствующие этим дефектам категории технического состояния обделки монолитных и сборных тоннельных обделок.

Для анализа технического состояния тоннеля по его длине или сравнения технического состояния различных тоннелей между собой и определения видов и объемов капитальных вложений используется относительная оценка. Относительная оценка технического состояния тоннеля определяется из соотношения

ТС_{О =} , (1.2)

где │ТС│- абсолютная оценка технического состояния тоннеля

L – длина тоннеля, м.

Относительное количество дефектов ∑Д_iО различных категорий технического состояния определяют из соотношения

∑Д_iО = , (1.3)

где ∑Д_i – сумма дефектов с i – той категорией (A,B,C или D)

Полученные оценки │ТС│, ТС_О, ∑Д_iО далее используют для анализа динамики дефектообразования, транспортно-эксплуатационных показателей тоннельного пересечения и выработки технических решений по организационно-техническим мероприятиям, обеспечивающих безопасную эксплуатацию сооружений.

Существенные различия условий заложения тоннелей, их конструктивного исполнения, неблагоприятных воздействий природно-климатических факторов и т.д., даже в пределах одной дороги, не позволяют установить единые количественные критерии для назначения различных видов ремонта по наличию определенного перечня дефектов. В связи с этим принятие технических решений основывают на анализе динамики дефектообразования в тоннельных конструкциях и обустройствах относительно установленного технического уровня конкретного тоннеля.

В абсолютных оценках транспортно-эксплуатационное состояние тоннельного сооружения может быть признано стабильным, если

│ТС│_БАЗ ≥ │ТС│_РАСЧ , (1.4)

где │ТС│_БАЗ –абсолютное количество дефектов (базовое) по результатам оценки технического состояния за предыдущий отчетный период;

│ТС│_РАСЧ – абсолютная оценка, рассчитанная по формуле (1.1) по результатам обследований и наблюдений в отчетный период.

Соотношение (1.4) может характеризовать эффективность работы эксплуатирующей организации.

Аналогичное соотношение базовых и расчетных значений количества дефектов по различным категориям критичности позволяет судить о качестве и эффективности ремонтов.

∑Д_i._БАЗ ≥ ∑Д_{i РАСЧ} , (1.5)

где ∑Д_i._БАЗ – количество дефектов (базовое) i – той категории тяжести последствий по результатам оценки технического состояния за предыдущий отчетный период;

∑Д_{i РАСЧ} – количество дефектов i – той категории критичности, рассчитанное по результатам обследований и наблюдений в отчетный период.

Результаты расчетов, выполненные по формулам (1.1)…(1.5), округляют до целых чисел и могут использовать при анализе транспортно-эксплуатационного состояния тоннелей, а полученные оценки являются количественными критериями принятия решений по видам, срокам и объемам ремонтно-оздоровительных мероприятий, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию.

Таблица 1.1