PROVISION OF TECHNICAL AND ECOLOGICAL SAFETY OF RIVER JETTY

Full Text

В Федеральном законе №116 [1] уделяется огромное внимание вопросам промышленной безопасности и определяется перечень опасных объектов. Целью промбезопасности является не только предупреждение преждевременного износа и обрушения сооружений, но и обеспечение экологической безопасности из-за токсичных выбросов и их соединений [2]. Причальное сооружение располагается в Самарской области и имеет весьма ответственное значение, поскольку несоблюдение уровня эксплуатации повлечет за собой не только снижение надежности строительных конструкций, но и нарушение экологической безопасности. Длительный срок эксплуатации без капремонта вызвал значительные повреждения элементов причала, в результате чего причальная стенка оказалась в предаварийном состоянии. Это вызвало необходимость проведения обследования технического состояния и разработки мероприятий по обеспечению эксплуатационной безопасности. Причальная стенка построена в 1966 г. на реке Чапаевке и является частью производственной открытой площадки, предназначенной для разгрузки и складирования соли, химреагентов и других материалов, используемых в производственной технологии. Схема разбивки и общая компоновка причала представлена на рис. 1. Швартовая прямолинейная часть стенки составляет 250 м, разделена на 11 секций по 24.6 м. По концам швартовой зоны располагаются участки стенки длиной 52 и 27 м соответственно с углами отклонений 27 и 41º и являются береговыми участками сооружения. Рабочие чертежи разработаны Горьковским отделением института Гипроречтранс в 1962 г. Причальная стенка выполнена из сборных железобетонных элементов. Нижняя отметка заложения составляет 24 м, верхняя – 34 м. На рис. 2 показан разрез 1-1, где видно, что причальная стенка состоит из типовых элементов в виде фундаментной плиты марки ФПН 9,5 70 и вертикально устанавливаемых наружных элементов марки ВЭН 9,5 60. ФПН представляет собой плиту размерами 950х1,6 м с продольным ребром 0,60х0,3 м. Поперечное сечение в виде тавра с толщиной плиты, равной 15 см. Смежные элементы соединяются на уровне плиты с помощью соединения в зуб с омоноличиванием стыка. В вертикальном положении ВЭНы удерживаются через закладные детали тяжами, которые одним концом анкеруются в утолщении ребра, а другим – в фундамент балочного элемента ФПН. Тяги воспринимают усилие от нагрузки в меженный период от давления грунта, а во время паводка – от разности давлений грунта и воды. В причальной стенке запроектировано 12 причальных окон. Это более массивная часть стенки, а вертикальные элементы, установленные в нижней части швартового массива, приняты укороченной длины. В начале и конце каждой секции примерно через 25,0 м устанавливаются большие анкерные связи, один конец которой крепится к верхнему брусу швартового массива, другой конец на расстоянии 14,0 м заделывается в анкерный элемент, вкапываемый в грунт на глубину 4 м. Тяжи натягиваются и приводятся в рабочее состояние с помощью муфты. Береговая часть причальной стенки в конструктивном отношении несколько различается с основной (швартовой). Отличие заключается в том, что вертикальные элементы здесь приняты короче, а на концевых участках отсутствуют фундаментные элементы. Конструкция ВЭНов отличается длиной и армированием. Панели – предварительно напряженные: со стороны полки установлено 7 стержней (средний 1 Ø25 АIIIв + 6 Ø22 АIIIв), с тыльной стороны в ребре имеются 3 стержня (1 Ø25 АIIIв + 2 Ø22 АIIIв). В ребро с тыльной стороны панели заводится П-образный каркас из стержней Ø10АI. В полках («крыльях») уложены две сетки: сетка С-1 с наружной стороны Ø10 АI и сетка С-2 с тыльной стороны (со стороны засыпки песка) Ø10 АI. Защитный слой бетона составляет 50 мм. Поверх вертикальных панелей ВЭН объединяются в единое целое «шапочным» брусом, армированным стержневыми сетками Ø10 и Ø14 АI. Соединение по сборно-монолитному типу. Для оценки технического состояния элементов сооружения было проведено визуальное и инструментальное обследования. Подводная часть причала обследовалась специалистами-водолазами с проведением подводной киносъемки. Было установлено, что скрытая водой часть сооружения находится в работоспособном состоянии. Обследование наружной части причальной стенки проводилось с плавсредства при разных уровнях воды в реке Чапаевке: после весеннего паводка и в момент становления меженного уровня воды. Границы повреждений конструктивных элементов выявлялись путем простукивания молотком, а прочность бетона, где сплошность массива не была нарушена, определялась с помощью прибора «ОНИКС-2.5». Общий вид причальной стенки приведен на фото 1. Для удобства обследования пронумерованы тумбовые массивы и сами панели слева направо, что позволило привязать существующие повреждения к каждой панели. Фотографировались повреждения панелей с привязкой к причальным окнам, секциям и номерам панелей. По фотоматериалам и после обработки результатов обследования составлены дефектные ведомости с классификацией степени повреждений, что послужило основанием оценки потери несущей способности. Наиболее полное представление о характере повреждений приведено на фотографиях в зоне первого причального окна. Здесь видны нарушения обратного фильтра (разлом стыка), коррозия арматуры, нарушение сварки арматурных стержней сетки С-1 (фото 2-6). Рис. 1. Причал на реке Чапаевка: А. Разбивочная схема Б. Фрагмент причальной конструкции на участке А-Б-3 Рис. 2. Причал на реке Чапаевка. Разрезы 1-1 и 2-2 (читать совместно с рис. 1) Фото 1. Причальная стенка на реке Чапаевка Фото 2. Повреждение наружных облицовочных плит Фото 3. Характер повреждений панелей в надводной части причала Фото 3. То же, увеличенный фрагмент Фото 5. Повреждение стыкового соединения плит Фото 6. Коррозия верхнего узла крепления тяг В отдельных местах видны нарушения защитного слоя преднапряженной арматуры и следы ее коррозии, повреждений бетона вертикальных панелей. Обнаружено большое количество панелей с трещинами в полках «крыльях» ВЭНов. Как показало вскрытие шурфов, трещины эти сквозные. Бетон раздроблен, но держится, не высыпаясь, за счет двойной арматурной сетки. Для выявления причин разрушения бетона панелей были отобраны образцы из бетонных кусков и сделан анализ на наличие солей. Cолей в бетоне не обнаружено. Бетон на гранитном заполнителе, плотной структуры, марка бетона на ненарушенном участке составляет не менее 300 кг/см2, класс В25. Обобщение полученных данных конкретноповрежденных панелей позволило выделить три группы повреждений (рис. 11 и 12). Малые повреждения – повреждения локальные, арматура не тронута коррозией или имеет начальную коррозию 0.2-0.3 мм. Такие участки, отмеченные на картах повреждений, следует зачистить и оштукатурить. Подобных конструкций оказалось 16 %. Средние повреждения (28 %) – локальные участки, нарушение защитного слоя бетона до 50 мм, коррозия арматуры составляет 1-2 мм. Такие участки отмечены на картах повреждений – усиливаются торкретбетонированием с лицевой стороны. Сильные повреждения (таких 12 % конструкций), где имеют место значительные участки с разрушением бетона защитного слоя на глубину более 50 мм, сильная коррозия арматуры, в том числе напряженной, в отдельных местах до полной коррозии стержней, нарушена связь продольных и поперечных стержней в сетках. Такие участки отмечаются на картах двойным крестом, а усиление элементов рекомендуется производить с открытием пазух с тыльной стороны. Причиной разрушения является следствие действия динамических ударных нагрузок от причаливающих барж. Несовершенство швартовых устройств приводит к тому, что эти нагрузки воспринимаются «крыльями» панели, а не несущим ребром. Это приводит к образованию трещин в защитном слое бетона и даже сквозных трещин в «крыльях». Через трещины влага достигает арматуры, которая затем подвергается коррозии с образованием продуктов коррозии на пограничном слое арматурабетон. Продукты коррозии увеличиваются в объеме в 2-3 раза по сравнению с объемом скородированного металла и отторгают защитный слой бетона, трещины раскрываются, образуя еще больший доступ влаги к арматуре. Впитавшаяся влага в осеннее-зимний период подвергается замораживанию и оттаиванию, что еще больше ускоряет процесс разрушения бетона. Причаливающие баржи с грузом довершают начатый процесс разрушения. При осмотре причальных тумбовых массивов обнаружено, что отдельные участки их разрушены. Причиной разрушения здесь является длительный срок эксплуатации, низкая прочность бетона и исчерпание его морозостойкости. Имеет место недостаточное уплотнение бетона в отдельных местах, что привело к попаданию воды, которая при замерзании способствовала процессу разрушения. Поврежденные участки причальных тумбовых массивов видны на фотографиях. В результате длительного срока эксплуатации можно ожидать отказ причальной стенки на отдельных участках. Возможное обрушение могло наступить при преждевременном отказе анкерирующих устройств, в частности такие удерживающие тяжи установлены на всех ВЭНах. Надежность этих элементов зависит не только от прочности самого тяжа, но и от элементов крепления. Еще более слабым звеном является техническое состояние оттяжек и анкерных подушек. Для оценки технического состояния этих элементов выборочно были открыты шурфы непосредственно в зоне узлов крепления и муфты. Вскрытие показало, что у тяжей нарушено защитное покрытие. Имеет место начальная коррозия, но состояние работоспособное. Отдельные узлы крепления со стороны ВЭН вертикальных панелей имеют коррозию слоистую, толщина которой составляет до 4 мм, а это значит, повреждение здорового металла тяжа составляет 1-1,5 мм, что соответствует снижению несущей способности тяжа до 32 %. Нижние узлы крепления – в работоспособном состоянии. Восстанавливать поврежденные участки ТМ следует с применением стационарной опалубки, с дополнительным армированием и с хорошей проработкой бетона. Сильные повреждения элементов механизированного причала не только снижают техническую, но и экологическую безопасность объекта. Осыпающиеся осколки бетона в результате сильной коррозии засоряют русло реки. Провалы площадки, промоины и нарушение плотности засыпки грунта приводят к нарушению экологической безопасности, так как химреагенты в растворе с атмосферными осадками могут поступать в русло реки и наносить вред флоре и фауне. Именно поэтому сохранять техническую и экологическую безопасность возможно при проведении своевременного ремонта СК и восстановления их работоспособности. Для обеспечения эксплуатационной безопасности были предложены следующие рекомендации: вести ежегодные геодезические наблюдения за состоянием причальной стенки; заменить от объема повреждений наружные панели, имеющие сильную степень повреждений; отремонтировать средне поврежденные панели с использованием торкретбетона; следить за техническим состоянием асфальтового покрытия площадки с организацией отвода атмосферной воды с площадки; заменить поврежденные отбойные брусья на новые и дооборудовать для уменьшения динамических нагрузок при причаливании судов и барж; поврежденные участки бетонных причальных окон восстановить бетонированием железобетонной рубашки с заливкой бетона М300. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК О промышленной безопасности опасных производственных объектов [Текст]. ФЗ №116 от 21.07.1997. О Федеральной службе по экономическому, технологическому и атомному надзору от 30.07.2004 г. №401 [Текст]. Садовский, Г.А. Ремонт судоходных гидротехнических сооружений [Текст] / Г.А. Садовский. – М.: Изд-во «Транспорт», 1973. © Яковлева М.В., Фролов Е.А, Исаев В.И., Фролов А.Е., 2013

About the authors

M. V YaKOVLEVA

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Author for correspondence.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

кандидат технических наук, профессор кафедры городского строительства и хозяйства, заведующая кафедрой городского строительства и хозяйства

E. A FROLOV

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры городского строительства и хозяйства

V. I ISAEV

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов

A. E FROLOV

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

ведущий инженер ОНИЛ «Реконструкция»

References

Supplementary files