книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

Г Л А В А IV

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ

§ 10. Наблюдения за общими смещениями и деформациями сооружений

Организация наблюдений за техническим состоянием портовых гидротехнических сооружений. Особо важную роль в эксплуатаци­ онной деятельности портов играют гидротехнические сооружения как по значимости для всех операций, выполняемых в порту, так и по сложности, трудоемкости и высокой стоимости их возведения.

Наибольшее значение для эксплуатационной работы порта и непосредственную связь с нею имеют причальные гидротехничес­ кие сооружения. При сильных повреждениях или значительных смещениях причала от первоначального положения, в результате которых сооружение оказывается в состоянии, близком к аварий­ ному, возникает необходимость вывода причала из эксплуатации впредь до приведения его в рабочее состояние. Наряду с этим и менее значительные повреждения и деформации также часто яв­ ляются причиной ограничения нагрузок на причал и снижения ин­ тенсивности грузовых операций.

Недооценка роли и значения гидротехнических сооружений для эксплуатационной работы порта нередко приводит в конечном ито­ ге к снижению пропускной способности порта. Следовательно, по­ стоянное поддержание гидротехнических сооружений в исправном состоянии, неуклонное выполнение правил технической эксплуата­ ции их являются одним из основных условий высокопроизводи­ тельной работы порта. Осуществление этого условия возможно только при организации и проведении постоянных комплексных на­ блюдений за техническим состоянием и режимами эксплуатации портовых сооружений.

Комплексные исследования технического состояния гидротех­ нических сооружений, постоянный надзор и систематические наб­ людения за ними должны обеспечить их правильную техническую эксплуатацию. Она осуществляется путем строгого контроля за установленными грузовыми режимами, в соответствии с конструк­ цией сооружений и их состоянием, а также путем проведения свое­ временного ремонта с применением материалов повышенной дол-

188

говечности. Комплексные исследования, связанные с определени­ ем технической характеристики состояния сооружений, проводят­ ся по двум основным направлениям:

определение устойчивости, общих деформаций (смещений) гид- I ротехничееких сооружений и деформаций их отдельных элементов; |

изучение степени сохранности материалов сооружений.

В результате исследования по первому направлению должны | быть получены данные, необходимые для прогноза общих дефор- ■ маций и оценки устойчивости эксплуатируемых и строящихся со- I оружений и установлены соответствующие режимы эксплуатации ' причалов и других гидротехнических сооружений. В итоге иссле­ дований, проводимых по второму направлению, разрабатываются эффективные меры защиты и способы ремонта сооружений с ис­ пользованием наиболее долговечных материалов.

Определение общих деформаций гидротехнических сооруже-1 ний (осадка, сдвиг, поворот, наклон) производится по методике,! основанной на теории и практике топографических работ. Из опыта строительства известно, что деформации сооружений возникают с;

строительства и в процессе эксплуатации.

В сооружениях, правильно запроектированных и построенных, процессы смещения (общие деформации) и разрушения материа­ лов, за исключением аварийных случаев, протекают медленно, и для установления динамики этих процессов приходится прово­ дитъ довольно длительные исследования. Результаты системати­ ческих наблюдений имеют большое значение не только для эк­ сплуатационников, но и для проектировщиков, которые, используя фактические данные по эксплуатации, могут давать более обосно­ ванные конструктивные и технологические решения при проекти­ ровании новых, а также при реконструкции и ремонте существую­ щих гидротехнических сооружений.

Подробные исследования работы сооружений в процессе их эксплуатации, проводимые научно-исследовательскими и проект­ ными организациями, дают ценные материалы для обоснования и проверки теоретических положений и усовершенствования мето­ дов расчета гидротехнических сооружений. Комплексные исследо­ вания существующих причалов, включающие обследование их состояния и наблюдение за общими деформациями с применением опытных огрузок. позволяют выявить резервы несущей способно­ сти существующих сооружений и полноценно использовать их без капитальных затрат на реконструкцию. Инструментальные наблю-"' дения за смещениями (общими деформациями) гидротехнических сооружений проводятся в соответствии с разработанными в Ленморниипроекте «Временными указаниями по наблюдениям за сме­ щениями портовых гидротехнических сооружений геодезическими методами», изданными в 1965 г.

Необходимость и целесообразность организации наблюдений за сооружениями обусловливаются следующим: новыми малоизучен­

189

ными конструкциями сооружения, необходимостью исследования работы сооружения и его элементов в процессе строительства; ви­ зуально заметными смещениями сооружений; продолжительной интенсивной эксплуатационной работой на причалах; превышени­ ем допускаемых эксплуатационных нагрузок в любой зоне прича­ ла; сильными штормами; исключительными ледовыми воздействи­ ями; интенсивными осадками; большими колебаниями уровня; сложными геологическими условиями (неоднородные грунты, сла­ бые грунты и др.); опасными повреждениями и прогрессирующими коррозионными разрушениями материалов сооружения; увеличе­ нием глубин в районе сооружения естественным (размыв) и ис­ кусственным (дноуглубление) путем. В процессе наблюдений боль­ шую роль играют периодические обследования по всем зонам (надводная, подводная и переменного уровня) по высоте соору­ жения.

В состав обследования входят:

визуальный осмотр и выявление смещений и местных деформа­ ций, а также повреждений отдельных элементов сооружения;

выявление и исследование коррозионных разрушений во всех зонах сооружения путем визуальных наблюдений, измерений про­ стейшими инструментами, взятия проб для всесторонних испыта­ ний, определения качества материалов непосредственно в сооруже­ нии с использованием: современной ультразвуковой и радиомет­ рической аппаратуры (прочность и плотность), методов и приборов гамма-дефектоскопии (пустоты, неплотности, дефекты в арматур­ ном каркасе железобетонных конструкций), подводной фото,-кино,- телевизионной аппаратуры;

составление карт коррозионных разрушений и механических по­ вреждений с фиксацией наиболее характерных мест фотокино­ съемкой;

измерение напряжений в отдельных элементах сооружений; измерение деформаций арматуры в железобетонных элементах,

упругих напряжений в анкерных тягах и металлическом шпунте в сооружениях типа больверк;

наблюдение за температурно-усадочными деформациями от­ дельных элементов в период строительства и в процессе эксплуа­ тации бетонных и железобетонных сооружений;

измерение температуры на поверхности и на разной глубине в толще бетонных и железобетонных конструктивных элементов в различных зонах по вертикали в разное время года и суток;

измерение температуры воздуха и воды в закрытых полостях внутри сооружения и подпричальном пространстве сквозных кон­ струкций (эстакады, пирсы, сооружения мостового типа);

наблюдение за изменением размеров температурных и конст­ руктивных швов;

исследование вибрации сооружения и его отдельных частей под действием динамических нагрузок;

выявление местных деформаций оснований у подошвы соору-і жения (размыв основания, повреждения откосов и берега, выпи-'

190

I ранне грунта из-под сооружения, просадки, вымывание засыпан­

191

/имеют выполняемые в процессе эксплуатации сооружений изме­

непосредственные измерения; обработку результатов наблюдений и составление отчета.

!В морских портах должны быть организованы систематические

• геодезические наблюдения за общими смещениями как эксплуа- і тируемых, так и вновь построенных гидротехнических сооружений; ' причальных (основных), оградительных и берегоукрепительных.

Выбор первоочередных объектов наблюдений осуществляется научно-исследовательской и проектной организацией по согласова­ нию с руководством морского порта. Рекогносцировочные работы производятся непосредственно на участке сооружения, намеченно­ го для обследования. Эти работы выполняются перед составле­ нием рабочей программы измерений и служат для уточнения кон­ струкции сооружения, геологических характеристик района, где

. дарный план производства работ. В связи с тем что производство отдельных циклов геодезических наблюдений за смещениями со­ оружений должно совмещаться во времени с наблюдениями за действующими на них эксплуатационными нагрузками, в рабочей программе предусматриваются также работы, связанные с опре­ делением действующих на сооружение нагрузок. При исследова­ ниях общих смещений портовых гидротехнических сооружений ко­ личество циклов наблюдений устанавливается в зависимости от конструкции, технического состояния сооружения и условий его эксплуатации, но не реже одного цикла наблюдений в два года для основных причальных, а также оградительных и берегоукре­ пительных сооружений.

Геодезические наблюдения за смещениями причальных соору- \ жений рекомендуется проводить или перед началом навигации или после ее окончания (или после завершения периода наиболее ин- ; тенсивной эксплуатации для портов, эксплуатируемых круглый /год). Геодезические наблюдения за смещениями оградительных

192

сооружений рекомендуется проводить или перед осенне-зимним штормовым периодом, или после его окончания. Производства инструментальных наблюдений в зимнее время следует избегать. Конкретные сроки наблюдений устанавливаются главным инже­ нером порта в зависимости от условий эксплуатации сооружений. В том случае, если портовые гидротехнические сооружения нахо­ дятся в аварийном состоянии или испытывают перегрузку сверх установленных норм допускаемых эксплуатационных нагрузок, а также если перед сооружениями произведено дноуглубление, на­ блюдения за их смещениями следует производить по особому ка­ лендарному графику.

Допускаемые величины общих смещений сооружений и требу­ емая точность измерений. Фактические величины общих смещений сооружений не должны превышать соответствующих допускаемых величин.

Допускаемые величины общих смещений сооружений определя­ ются из условий их прочности и устойчивости основания, а также исходя из требований нормальной эксплуатации кранов, подвиж­ ного железнодорожного состава и коммуникаций: трубопроводов; кабелей и т. п. Требуемая точность измерений общих смещений портовых гидротехнических сооружений находится в зависимости от величин допускаемых их общих смещений.

Всоответствии с данными, помещенными в книге А. И. Брюма

идр., ниже приведены величины предельно допускаемых общих смещений портовых гидротехнических сооружений (табл. 23), ко­ торые определены из условий недопустимости нарушения их проч­ ности и устойчивости основания. Предельно допускаемые вели­ чины средней осадки и изменения угла наклона сооружений в по­ перечном сечении установлены для момента времени, соответст­ вующего концу срока их службы.

Та б л и ц а 23

В табл. 23 отсутствуют данные о предельно допускаемых вели­ чинах горизонтального смещения сооружений для момента вре­

мени, соответствующего концу срока их службы. Эти величины, отнесенные к точке, которая соответствует линии кордона соору­ жений, могут быть приравнены к предельно допускаемым вели­ чинам средних осадок. Учитывается, что предельно допускаемые величины изменений угла наклона сооружений в основном и оп­ ределяют аналогичные величины горизонтальных смещений соору­ жения, если они отнесены к указанной точке. В тех случаях, когда предельно допускаемые величины горизонтального смещения со­ оружений для момента времени, соответствующего концу срока их службы, определяются для центра подошвы сооружения, их зна­ чения могут быть приближенно установлены, исходя из данных табл. 24 для средней осадки, при условии уменьшения указанных величин в 2 раза.

Выше были рассмотрены предельно допускаемые величины об­ щих смещений сооружений, отвечающие концу срока их службы. В процессе эксплуатации фактические величины общих смещений для причальных сооружений должны быть ограничены соответст­ вующими допускаемыми величинами, установленными, исходя из эксплуатационных требований. Аналогичные величины осадок, го­ ризонтальных смещений и изменений углов наклона, допускаемых по условиям эксплуатации, могут быть приняты и для оградитель­ ных сооружений в тех случаях, если эти сооружения одновремен­ но выполняют функции и причальных сооружений, т. е. на них имеются стационарные устройства, проложены крановые и желез­ нодорожные пути, или если по ним преходят коммуникации: трубо­ проводы, кабели и т. п. В тех случаях, когда оградительные соору­ жения используются только по своему прямому назначению и не имеют никаких коммуникаций, величины компонентов их общих смещений, допускаемых по условиям эксплуатации, совпадают с величинами предельно допускаемых общих смещений сооружений, установленных из условий недопустимости нарушения их прочно­ сти и устойчивости их основания, и могут быть определены непо­ средственно из табл. 23.

Каждый полный цикл геодезических работ включает следую­ щие виды работ:

измерения горизонтальных смещений сооружений путем опре­ деления горизонтальных углов и линий, причем, в зависимости от местных условий и требуемой точности измерений, указанные ра­ боты выполняются методами створных Наблюдений, направлений, триангуляции, полигонометрии и комбинированными методами;

измерения вертикальных смещений сооружений при помощи нивелирования;

измерения приращения угла наклона верхней грани сооруже­ ния или его лицевой грани в поперечном направлении.

Величины средней квадратической ошибки измерений общих смещений не должны превышать величин, приведенных в табл. 24.

Точность получения величины горизонтального смещения при использовании различных методов измерений указана в табл. 25.

194

за возможными общими смещениями сооружений необходимо раз­ бить и закрепить на местности опорные и наблюдательные сети, состоящие из геодезических знаков различного назначения. Геоде­ зические знаки опорных сетей должны отвечать условиям незыб­ лемости. Эти знаки устанавливаются вне пределов призмы обру­ шения грунта, образующейся за сооружением. Они не должны так­ же устанавливаться в зонах, испытывающих давление от распо­ ложенных поблизости сооружений, транспортных средств и на­ грузок от складируемых грузов.

В противоположность знакам опорных сетей, знаки наблюда­ тельных сетей, наблюдательные марки, располагаются непосред­ ственно на сооружении. Знаки наблюдательных сетей связываются с сооружением и должны в процессе эксплуатации сооружения смещаться вместе с ним. По назначению различаются следующие типы знаков опорных сетей:

плановые знаки, служащие для наблюдений за горизонталь­ ными смещениями сооружений; высотные знаки, применяе­ мые для наблюдений за верти­ кальными смещениями сооруже­

ний; планово-высотные знаки —

универсальные знаки, используе­ мые при наблюдениях за гори­ зонтальными и вертикальными смещениями сооружений.

ных смещений сооружений, а в некоторых случаях также для из­ мерения поворота (крена) сооружения в плоскости поперечного его сечения и для измерения расхождения температурно-осадоч­ ных швов. Конструкция наблюдательной марки скрытого типа, ис­ пользуемая для измерения осадок и горизонтальных смещений сооружений, показана на рис. 121. Головки всех наблюдательных марок снабжаются крестообразной насечкой.

Наблюдательные марки, предназначенные для измерения оса-і док и горизонтальных смещений, размещаются параллельно кор­ дону сооружения по одной или по двум линиям через 5—25 м. Ес- ' ли сооружение, на котором должна устанавливаться наблюдатель­ ная геодезическая сеть, разделено температурно-осадочными шва­

196