Гидротехнические сооружения из грунтовых материалов
На гидротехнических сооружениях из грунтовых материалов должны выполняться следующие виды наблюдений:
за осадками;
смещениями;
фильтрационным режимом сооружений;
напряженным состоянием грунтов (для высоких плотин I и II классов);
визуальные наблюдения за состоянием откосов и их креплений, путями отвода профильтровавшейся воды; отсутствием осадок просадок, трещин; наличием и характером растительности (приложения Д, Е).
Периодичность наблюдений за осадками и плановыми смещениями плотин устанавливается генпроектировщиком при составлении первичной программы наблюдений индивидуально для каждой плотины с учетом ее конкретных особенностей в составе проекта; дальнейшая корректировка состава и периодичности наблюдений может производиться экспуатирующей организацией по согласованию с генпроектировщиком.
Для высоких плотин I и II классов рекомендуется устанавливать следующую периодичность наблюдений:
за осадкой основания плотины от одного раза в месяц до одного раза в квартал в период строительства плотины и наполнения водохранилища, затем один раз в год до практического затухания осадки;
за осадкой гребня и берм плотины один раз в квартал в течение первых двух лет наблюдений, затем один раз в год до затухания осадки. В эти же сроки проводятся наблюдения за плановыми смещениями марок на гребне и бермах, а также за высотным положением и плановым смещением точек внутри тела плотины;
после затухания осадки (до 25 мм в год – для грунтовых плотин, и до 1020 мм в год – для каменнонабросных плотин) геодезические наблюдения всех видов должны проводиться с частотой, устанавливаемой на основе опыта эксплуатации, но не реже одного раза в 5 лет;
в случае выявления в процессе эксплуатации плотины каких-либо неблагоприятных явлений (повышение уровня грунтовых вод, фильтрационных расходов, возникновение оползней просадок и т.п.) наблюдения, по согласованию с проектной организацией или по рекомендациям научно-исследовательской организации, должны проводиться чаще, в зависимости от прогнозируемой опасности обнаруженного явления.
Для оценки составляющих общей осадки гребня плотины, которая складывается из деформации сжатия ее тела и осадки основания, в случаях, предусмотренных проектом (высокие плотины, сжимаемые грунты), должны производиться наблюдения за послойной осадкой в толще грунтов основания и теле плотины.
Если при осмотре плотины отмечены местные деформации тела плотины, на этом участке (оползающем или проседающем) должны быть установлены временные марки для наблюдения за происходящей деформацией. Нивелировка марок производится более часто и продолжается до стабилизации деформаций.
При наличии в основании плотины слабых грунтов следует проводить наблюдения за выпором грунта при помощи сети поверхностных марок, устанавливаемых в нижнем бьефе плотины.
На плотинах из грунтовых материалов состав наблюдений за фильтрационным режимом должен включать контроль следующих показателей:
положение кривой депрессии в теле сооружения;
градиенты напора на противофильтрационных элементах и в зонах разгрузки фильтрационного потока;
величины фильтрационного расхода в дренажных выпусках и коллекторах, а также в местах выхода фильтрационного потока;
поровое давление в водоупорных элементах, основаниях и в теле плотин, выполненных из суглинистых (глинистых) и моренных материалов.
Периодичность измерения фильтрационных расходов должна устанавливаться проектом, в дальнейшем – по результатам многофакторного анализа данных наблюдений, проводимого один раз в 5 лет специализированной организацией. Периодичность фильтрационных наблюдений устанавливается программой наблюдений в зависимости от конструкции и материала плотины, свойств основания, ответственности плотины. Следует устанавливать следующую периодичность наблюдений:
за положением кривой депрессии один раз в 530 дней, в зависимости от результатов наблюдений и опыта эксплуатации;
за поровым давлением в начальный период (строительство плотины, заполнение водохранилища) один раз в 1020 дней; по мере стабилизации давления частота измерений уменьшается и после стабилизации (консолидации грунта) наблюдения за поровым давлением могут быть прекращены.
Измерение фильтрационного расхода воды необходимо проводить одновременно с наблюдениями за положением кривой депрессии. Измеренное значение расхода фильтрации следует сравнивать с максимально допустимыми значениями расхода, указанными в стандарте ГЭС, и с данными предыдущих наблюдений.
При измерении фильтрационного расхода воды необходимо периодически (не реже одного раза в год) отбирать пробы для определения количества взвешенных частиц (мутности) и химического состава воды. При обнаружении суффозии материала тела плотины или ее основания следует организовать регулярные наблюдения, по результатам которых разрабатывать инженерные мероприятия по устранению суффозии.
Особое внимание должно уделяться местам сосредоточенного выхода фильтрационной воды на откос плотины. Обнаруженные выходы воды каптируются. Следует организовывать наблюдения за расходом воды с отбором проб для контроля мутности и химического состава, а также за температурой фильтрующей воды. Измерения сначала необходимо проводить ежедневно, а затем частота измерений назначается, исходя из развития или стабилизации процессов фильтрации.
Для определения параметров фильтрационного потока, характеризующих состояние различных участков плотины или изменение их состояния во времени, следует систематически измерять температуру воды в пьезометрах (с интервалом через 1020 дней) и в водохранилище перед плотиной в сроки, определенные проектом и уточненные по результатам многофакторного анализа.
На высоких плотинах I и II классов должны проводиться наблюдения за напряженным состоянием грунта в теле и на контакте плотины с основанием с целью оценки ее прочности и устойчивости и контроля за процессом консолидации грунта, что, в свою очередь, обеспечивает контроль за напряжениями в скелете грунта и поровым давлением воды (приложение В).
В плотинах с грунтовыми ядрами (экранами) измеряются относительные деформации ядра (экрана) при помощи преобразователей линейных деформаций.
Наблюдения за напряженным состоянием грунта в плотине следует производить:
во время заполнения водохранилища один раз в 710 дней;
в течение первого года эксплуатации ежемесячно;
в дальнейшем 34 раза в год до полной стабилизации этих параметров.
Помимо наблюдений, проводимых при помощи КИА, на всех грунтовых плотинах должны проводиться регулярные визуальные наблюдения с целью выявления дефектов или повреждений, возникших во время эксплуатации. При визуальных наблюдениях должны контролироваться следующие параметры:
состояние откосов и гребня плотины просадки, подвижки, трещины, оползни, повреждение креплений;
состояние креплений откосов дамб верхнего и нижнего бассейнов ГАЭС, особенно в зоне изменения уровней, и их обледенением в морозный период;
состояние ливнеотводной сети на гребне, бермах и откосах плотины;
выявление выходов фильтрационных вод на низовом откосе плотины и в нижнем бьефе из основания плотины, в примыкании к бетонным сооружениям и в береговых примыканиях;
появление наледей у подошвы низового откоса плотины и на дренажных линиях;
размывы откосов и берегов;
состояние контрольно-измерительной аппаратуры;
зарастание канав, отводящих дренажные воды.
Периодичность визуальных наблюдений устанавливается проектом в зависимости от класса и состояния плотины и уточняется по результатам многофакторного анализа состояния сооружений.
Грунтовые плотины мерзлого типа, их основания и сопряжения с берегами и встроенными в плотину сооружениями (водосбросы, туннельные водоводы, водоприемники и др.) должны постоянно поддерживаться в мерзлом состоянии. При наличии специальных установок режимы их работы определяются стандартом ГЭС (производственной инструкцией).
Суглинистые ядра и экраны грунтовых плотин должны предохраняться от морозного пучения и промерзания, а дренажные устройства и переходные фильтры – от промерзания.
Крупнообломочный материал упорных призм, подвергающийся сезонному замораживанию и оттаиванию, должен отвечать нормативным (проектным) показателям по морозостойкости и через каждые 10–15 лет эксплуатации должен испытываться на механическую и сдвиговую прочность.
При эксплуатации грунтовых плотин на многолетнемерзлых льдинистых основаниях должны быть организованы наблюдения за температурным режимом, а также за деформациями, связанными с переходом грунтов в талое состояние; за состоянием креплений откосов дамб верхнего и нижнего бассейнов ГАЭС, особенно в зоне изменения уровней, их обледенением в морозный период (приложение Ж).
На каменно-набросных плотинах Северной климатической зоны должен осуществляться контроль за льдообразованием в пустотах каменной наброски низовой призмы. Через каждые 10–15 лет должны проводиться испытания наброски на сдвиговую прочность с учетом степени заполнения ее пустот льдом.
Контроль деформации русла в нижнем бьефе, состояния водохранилища и режимов водотока
Для контроля развития русловых процессов, водохранилищами и режимом водотока проводятся следующие виды наблюдений:
за размывами подводных частей сооружений, креплений дна и откосов;
за состояниями берегов водохранилища и примыканий в зоне отчуждения;
за процессами льдо- и шугообразования в зимний период, зажорными и заторными явлениями;
за режимами водотока и расходами воды (приложение И).
Контроль за повреждениями подводных частей сооружений, креплений дна и откосов отводящих каналов в нижнем бьефе, их подмывом и размывами неукрепленной части русла должен проводиться с охватом 100% их поверхности при достоверности конечных результатов обследования не ниже 95%.
Особое внимание при проведении наблюдений следует уделять состоянию жесткой и гибкой рисберм, местам крепления каменной наброской концевых участков русла водопропускных сооружений.
Периодичность и объем наблюдений устанавливаются с учетом интенсивности процессов размыва, но не реже одного раза в 5 лет. После пропуска через гидроузел паводков, близких к расчетным, со значительными сбросными расходами, необходимо проведение обследования состояния сооружений нижнего бьефа.
В дальнейшем подводно-технические обследования водосбросных сооружений и примыкающих участков русла со стороны нижнего бьефа должны производиться после каждого пропуска расходов, приближающихся к расчетным, но не реже одного раза в 5 лет.
Со стороны верхнего бьефа подводно-технические обследования допускается производить при надлежащем обосновании с большей периодичностью, но не реже одного раза в 10 лет.
После капитального ремонта (или реконструкции) элементов подводных конструкций через один год после завершения этих работ следует произвести внеочередное подводно-техническое обследование с целью оценки качества и эффективности их выполнения и их влияния на примыкающие участки русла.
После штормов проверяется состояние крепления откосов грунтовых сооружений, а именно: состояние уплотнения между плитами крепления, а также вымыва подготовки из-под плит, их просадка и т.п.
Контроль состояния берегов и дна верхнего бьефа в зоне отчуждения земель на территории гидроузла должен начинаться с момента его заполнения и продолжаться в течение всего периода эксплуатации. Под наблюдением также должны быть:
величина твердого стока;
отложение наносов и зарастание мелководий, уменьшающих полную и регулирующую емкости водохранилища;
всплытие торфяных масс в водохранилищах, имеющих залежи торфа;
проявления процессов карстообразования в прибрежной и береговых зонах.
На участках с обнаруженными значительными размывами промеры должны производиться в дополнительных точках с таким расчетом, чтобы зафиксировать границы и местоположение всей зоны размывов.
Наблюдения за заилением верхнего бьефа проводятся в меженный период путем промера глубин на постоянных поперечниках. При необходимости определяется гранулометрический состав отложений.
Аналогично должны быть организованы наблюдения при отложениях наносов или размывах в нижнем бьефе за пределами креплений и возникновении подпора. В случае затруднений в эксплуатации к исследованию режимов отложения наносов и разработке мероприятий по борьбе с ними привлекаются специализированные организации.
На водохранилищах, расположенных в зонах многолетнемерзлых пород, следует вести наблюдения за криогенными процессами (оттаивание мерзлых пород, термокарстовые явления) и деформациями в ложе водохранилища, зоне сработки, береговых и прибрежных зонах. Разработка программы наблюдений и их проведение осуществляются силами эксплуатирующей организации по согласованию с проектной организацией.
В Правилах ГЭС (производственной инструкции) должны быть приведены перечень, сроки и способы ведения оперативного контроля режима водотока.
Измерениям подлежат:
уровни воды в верхнем и нижнем бьефах;
перепады уровней воды на сороудерживающих устройствах;
перепады уровней в деривации;
значения расходов воды, пропускаемых через гидротурбины и водосбросные сооружения;
величины и длительность открытия водосбросных отверстий;
температуры воды и воздуха.
Гидрометрические посты в верхнем и нижнем бьефах гидроузла, а также на деривационных каналах должны оборудоваться гидрометрическими устройствами с передачей данных на пульт управления ГЭС и систематической обработкой полученной информации.
На гидроэлектростанцию должна регулярно поступать гидрологическая и метеорологическая информация от организаций, осуществляющих гидрометеорологические наблюдения, в соответствии с соглашением (договором) на передачу следующих материалов:
текущие гидрологические данные по водотоку и прогнозы по ним;
текущие метеорологические данные и прогнозы по ним;
предупреждения о возможных стихийных явлениях, их сроках и силе;
данные по снегозапасам относительно к среднегодовым, перед наступ лением весеннего паводка.
Критерии безопасности гидротехнических сооружений
Оценку состояния гидротехнических сооружений следует производить в соответствии со стандартом [7].
При организации технического контроля (проведении наблюдений) состояния гидротехнических сооружений эксплуатационный персонал, выполняющий указанные функции, должен руководствоваться показателями (критериями) состояния отдельных конструкций и элементов сооружения путем сравнения наблюдаемых величин (показателей) с их предельно-допустимыми значениями.
Критерии безопасности должны быть установлены для каждого гидротехнического сооружения, повреждения которого может привести к возникновению чрезвычайной ситуации.
Критерии безопасности гидротехнических сооружений должны быть установлены на стадии его проектирования. На стадиях строительства, эксплуатации, после капитальных ремонтов и (или) реконструкции гидротехнического сооружения, а также изменений условий его эксплуатации и норм, критерии безопасности подлежат пересмотру и уточнению. Уточнение критериев безопасности должно производиться на основе анализа данных наблюдений, показателей состояния сооружения, нагрузок и воздействий, изменений характеристик материалов сооружения и основания, изменений конструктивных решений и условий эксплуатации.
Перечень и состав критериев безопасности для каждого конкретного гидротехнического сооружения должен соответствовать составу его диагностических показателей, определяемому проектом. В процессе эксплуатации сооружения состав и значения критериев безопасности должны уточняться не реже, чем через каждые пять лет. Минимально необходимый для контроля безопасности гидротехнических сооружений состав диагностических показателей технического состояния и методы определения их критериальных значений приводится в приложении А.
Критерии безопасности гидротехнических сооружений должны устанавливаться в соответствии с методикой [14, приложение № 5].
5.4.5.5 Результаты визуальных и инструментальных натурных наблюдений обрабатываются и анализируются персоналом участков диагностики гидротехнических сооружений, группы гидротехнических сооружений и производственных зданий с периодическим привлечением специалистов проектных и научно-исследовательских институтов. Производится сравнение диагностических показателей состояния сооружений с критериальными значениями. Диагностические показатели и критерии безопасности разрабатываются и утверждаются в установленном порядке при пересмотре Декларации безопасности ГТС.
|
