Диссертация (Диагностика технического состояния и оценка остаточного ресурса работоспособности водопроводящих сооружений оросительных систем), страница 12

Проблемы эксплуатации существенно изношенного мелиоративного фонда и прежде всего, максимально представленных в структуре оросительных систем водопроводящих сооружений, обусловливают потребность в новых современных методах определения остаточного ресурса работоспособности водопроводящих сооружений для установления приоритетов мероприятий их техническойэксплуатации.2. Необходимой процедурой повышения эффективности технической эксплуатации оросительной системы становится диагностика технического состояния водопроводящих сооружений, обеспечивающая контроль соответствия функциональных возможностей сооружения нормативным требованиям и способностисохранять работоспособность до следующего диагностического периода, а такжепрогнозирование возможных дефектов и изменений надёжности объекта, позволяющих принять решение о продолжении или завершении его эксплуатации.3.

Актуальным направлением совершенствования методов диагностики технического состояния проводящей сети каналов должны стать инновационные автоматизированные технологии контроля, гарантирующие получение интегральной оценки работоспособности сооружений, прогнозирование сроков службы иостаточного ресурса работоспособности объекта, что обеспечивает переход от методов контроля отдельных показателей сооружения к методам контроля его состояния в целом.65ГЛАВА 2 ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДИАГНОСТИКИТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ОСТАТОЧНОГОРЕСУРСА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЛИТЕЛЬНОЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ВОДОПРОВОДЯЩИХ СООРУЖЕНИЙРешение задачи совершенствования методов контроля и оценки состоянияводопроводящих сооружений потребовало для формирования алгоритмов прогнозирования прочностных характеристик длительно эксплуатируемых сооруженийобоснования значимых элементов технической диагностики, обусловливающихнеисправности сооружения, и параметров технического состояния этих элементов, характеризующих остаточный срок службы объекта.Результаты анализа: потока характерных отказов, видов и объёмов проводимых ремонтных и восстановительных работ; натурных обследований водопроводящих сооружений оросительных систем, выполненных автором для изучениядефектов, снижающих вплоть до разрушения работоспособность конструктивныхэлементов сооружений, и определения наиболее негативных и интенсивных воздействий; а также лабораторных экспериментов по установлению параметровоценки и прогнозирования прочностных характеристик повреждённых элементов/сооружений представлены ниже по тексту.2.1 Характеристика неисправностей и нарушений работоспособностиводопроводящих сооружений юга РоссииПо экспертным оценкам, для восстановления и поддержания мелиоративных систем юга РФ в технически исправными требуется каждый год финансирование в объёме более 2,0 млрд руб.

Техническое состояние мелиоративных системюга РФ на данный момент времени оценивается, по данным РосНИИПМа, ВНИИГиМа, НИМИ им. А.К. Кортунова и др., как неудовлетворительное и продол-66жающееся снижаться [13, 14, 15, 16, 26, 27, 36, 46, 74, 78, 81, 83, 112, 198, 197,211, 251, 283, 323, 326].Одно из основных технических требований, предъявляемое к любомустроительному сооружению – прочность, определяемая качеством применяемыхэлементов. В конструкциях водопроводящих сооружений оросительных системнеисправности возникают как в доэксплуатационный период на стадиях изготовления, транспортирования и монтажа, так и в период длительной эксплуатациивследствие неблагоприятных воздействий окружающей среды.Характерные дефекты водопроводящих сооружений дифференцируютсяпо степени воздействия на функциональные возможности конструктивных элементов, как аварийные и опасные.Преобладающими аварийными дефектами являются: выход из строя всегоэлемента водопроводящего сооружения, полное разрушение отдельных железобетонных элементов облицовки; неисправности, влияющие негативно на функционирование конструкции водопроводящего сооружения; смещение элементов настыках соединений, а также отказ некоторых отдельных фрагментов конструкции[16].

Примеры указанных дефектов для наиболее распространённых элементовводопроводящих сооружений иллюстрируются на рисунках 2.1 − 2.5 по материалам наблюдений автора на Нижне − Донской, Азовской, Кубань − Калаусскойоросительных систем юга РФ [18, 20].К опасным дефектам, приводящим к снижению эффективности отдельныхфрагментов конструкции водопроводящих сооружений, относятся: трещины, геометрические характеристики которых превышают предельно допустимые параметры и нормативы эксплуатации, установленные сводами правил [246, 266, 268,269, 270, 271, 272, 274, 275, 281]; разрушения, ведущие к потере прочностных характеристик облицовки железобетонных сооружений; коррозия, как бетона, так иарматуры; высолы на облицовке; просадка грунтового основания, с появлениемржавых потёков на бетоне.67Рисунок 2.1 – Полное разрушение железобетонных элементов облицовкии грунтового основания Дундинского распределителя Право – Егорлыкскогомагистрального каналаРисунок 2.2 – Полное разрушение части железобетонных элементовоблицовки Азовского магистрального канала68Рисунок 2.3 – Смещение лотков на стыках соединений лоткового каналаАзовской оросительной системыРисунок 2.4 – Разрушение облицовки Донского магистрального канала69Рисунок 2.5 – Полное разрушение конструкции лоткаКубань − Калаусской оросительно-обводнительной системыТаким образом, дефекты, вызывающие смещение элементов на стыках соединений, разрывы и проломы стенок в различных зонах, сдвижка и просадкаэлементов относительно друг друга приводят к нарушению нормальной работыводопроводящих сооружений.

Выход из сложившейся ситуации можно найти спомощью обязательного учёта требований надёжности при проектировании,строительстве и эксплуатации водопроводящих сооружений [55].На рисунках 2.6 и 2.7 представлены опасные неисправности [46] − разрушение железобетонной облицовки Невинномысского канала и разрушение железобетонных элементов ливнеотводящего сооружения № 24 Нижне − Донского магистрального канала: элементы частично потеряли свою несущую способность, нопродолжают выполнять свои эксплуатационные качества, несмотря на отслоениябетона, образования трещин, коррозии бетона и арматуры.70Рисунок 2.6 – Разрушение железобетонной облицовкиНевинномысского магистрального каналаРисунок 2.7 – Разрушение железобетонных элементов ливнеотводящегосооружения № 24 Нижне − Донского магистрального канала71На рисунке 2.8 представлено нарушение стыковых соединений Донскогомагистрального канала, что является опасным дефектом.Рисунок 2.8 – Смещение элементов на стыках соединенийДонского магистрального каналаУстановлено разрушение перекрытий Кевсалинского перегораживающегосооружения Право − Егорлыкского магистрального канала (рисунок 2.9) и частичное разрушение (рисунок 2.10) ливнеотводящего сооружения №16 Право −Егорлыкского магистрального канала, которые являются опасными дефектами.На рисунках 2.11 и 2.12 представлено частичное разрушение элементовКугультинского дюкера, связанное с коррозией, и отслоение защитного слоя бетона рамной опоры лоткового канала Азовской оросительной системы, относящиеся к опасным дефектам [26, 33].72Рисунок 2.9 – Разрушение перекрытий Кевсалинского перегораживающегосооружения Право − Егорлыкского магистрального каналаРисунок 2.10 – Разрушение ливнеотводящего сооружения №16Право − Егорлыкского магистрального канала73Рисунок 2.11 – Разрушение элементов Кугультинского дюкераПраво − Егорлыкского магистрального каналаРисунок 2.12 – Разрушение защитного слоя бетона рамной опорылоткового канала Азовской оросительной системы74На рисунках 2.13 и 2.14 представлено образование продольных трещин вжелезобетонной облицовке Донского магистрального канала и коррозия бетона иарматуры, разрушения защитного слоя бетона Донского магистрального канала,которые являются опасными дефектами.Рисунок 2.13 – Образование продольных трещин в железобетонной облицовкеДонского магистрального каналаПредставленные выше наблюдения автора наиболее распространённыхдефектов представительных водопроводящих сооружений позволили определить:– конструктивные элементы, подлежащие диагностике в первую очередь(зоны опирания, стыки, места сопряжения, грунтовое основание и т.д.)– основополагающие факторы негативного воздействия (выщелачивание,водостойкость, морозостойкость и т.д.) и обеспечили информационную поддержку разработки программы натурных исследований по оценке технического состояния длительно эксплуатируемых водопроводящих сооружений на примереоросительных систем юга РФ.

На этих характерных и распространённых приме-75рах были выделены различные неисправности, возникающие за длительный период эксплуатации водопроводящих сооружений, которые можно классифицироватьна опасные и на аварийные дефекты. Однако данную классификацию различныхнеисправностей можно составить только с помощью визуального осмотра водопроводящих сооружений [53].Рисунок 2.14 – Образование коррозии, как бетона, так и арматуры, разрушенияоблицовки Донского магистрального канала2.2 Визуальная комплексная оценка технического состояния длительноэксплуатируемых водопроводящих сооруженийНатурные исследования являются непременным и основным этапом в диагностировании технического состояния водопроводящих сооружений, котороеопирается на специальные данные, полученные на основании полевых экспериментов.Основной задачей визуального обследования является определение общего состояния водопроводящего сооружения, состава намечаемых работ и сбора76исходных данных, необходимых для составления технического задания на детальное инструментальное исследование.Визуальные дефекты, а именно различные нарушения стыковых соединений, продольные и поперечные трещины, образование пустот в грунтовом основании ведут к образованию эксплуатационной непригодности водопроводящихсооружений.

Как следствие этих неисправностей возникают, потери оросительнойводы, повышение грунтовых вод, заболачивание окружающей местности и засоление орошаемых угодий. Способ разрешения этих трудностей основан на принятии во внимание требований надёжности на стадии проекта, строительства и последующей длительной эксплуатации водопроводящих сооружений [83].Визуальная комплексная оценка состояния длительно эксплуатируемыхсооружений в составе настоящих НИР выполнялась для изучения влияния основных факторов внешней и внутренней среды на их работоспособность, знание которого необходимо для совершенствования методологии создания и технологиипроведения технической диагностики водопроводящих сооружений оросительныхсистем.Оценка технического состояния длительно эксплуатируемых водопроводящих сооружений осуществлялась для оросительной систем юга РФ.

В марте1957 г. начато строительство крупнейшей в РФ Кубань − Калаусской обводнительно-оросительной системы (рисунок 2.15), Большого Ставропольского канала(БСК). Строительство его не завершено до настоящего времени. В настоящеевремя сданы в эксплуатацию четыре очереди БСК – БСК I (L= 155,4 км, Q=180м3/с), БСК II (L=64,38 км, Q=60 м3/с), БСК III (L=42,5 км, Q= 55 м3/с), БСК IV(L=26 км, Q=50 м3/с).