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