Природные факторы

Долговечность и надежность гидротехнических сооружений в значительной мере зависят от природных условий: удар волны, течения, абразивное (истирающее) действие крупных зернистых наносов(песок, галька) и льда, разрушение при замерзании в порах бетона воды и кристаллизация солей в зоне переменного горизонта, химическая коррозия бетона и металла, гидробиологические факторы и д. р. Агрессивное действие перечисленных факторов присуще в той или иной степени всем видам материалов, применяемых в гидротехническом строительстве.

Кроме указанных агрессивных факторов быстрому разрушению бетонных и железобетонных элементов способствует низкое качество приготовления и укладки бетона. В процессе эксплуатации одной из основных причин, ускоряющих износ сооружений, является нарушение правил технической безопасности, неудовлетворительный надзор, нарушение плановых сроков ремонта. Своевременным устранением замеченных повреждений во многих случаях можно обеспечить нормальную эксплуатацию и достаточную долговечность сооружений.

В гидротехнических сооружениях наибольшему разрушению подвергаются деревянные конструкции. Кроме гниения, дерево разрушают древоточцы. В подводной части сооружений органические образования оказывают вредное влияние на стальные конструкции. Особенно опасными являются животные организмы. Применение надежных способов защиты устраняет вредное влияние обрастаний.

12.2. Эксплуатационные факторы

Повреждения, связанные с эксплуатацией, имеют первостепенное значение для причальных сооружений, испытывающих воздействие складируемых грузов, перегрузочного оборудования, рельсового и безрельсового транспорта и судов. В соответствии с указанным задачи технической эксплуатации являются ответственными и важными. Одна из основных задач технической эксплуатации -это соблюдение грузового режима и норм разрешенных нагрузок.

Общая масса складируемых по всем зонам грузов называется грузовместимостью причала. Если груз распределен равномерно с предельно допустимой интенсивностью для каждой из зон, получим предельную грузоподъемность.

Практика показывает, что при погрузочно-разгрузочных операциях по схеме берег-море и обратно частично имеется некоторый разрыв между поступающим и отправленным грузами.

Во избежание простоев, возможно, некоторое превышение фактических нагрузок над нормативными, хотя правилами технической эксплуатации этого не допускается.

Поэтому для повышения эффективности эксплуатации необходимо, с одной стороны, полное использование грузовместимости причалов, а с другой- научно обоснованными исследованиями выяснить имеющиеся резервы несущей способности и путем их реализации повысить их нормативные нагрузки. Применение более точных методов определения фактических нагрузок повышает надежность эксплуатации.

 

Наблюдения за состоянием сооружений

Фактические нагрузки от тяжеловесов, товарно-упаковочных и контейнерных грузов определяют по весу упакованного груза. Однако учитывая неравномерность расположения их в плане, сделать это непосредственными измерениями трудно. Значительно проще применить метод фотофиксации. Из неподвижной точки, возвышающейся над причалом в периоды резкого изменения нагрузок, фотографируют нагруженную зону с наложением специальной сетчаткой перспективной фотобумаги, разбитой на прямоугольные ячейки, размеры которых в переводе на натуру составляют 10 метров в продольном направлении и 2-5 метров в поперечном. Ячейки в продольном направлении обозначаются буквами, а в поперечном - цифрами. Далее записываем вес Ряiв пределах каждой ячейки и по известной w площади и ячейкам определяют интенсивность нагрузки

gяmax ≤ Ряi/w

При нормальных условиях эксплуатации максимальная величина фактической интенсивности gmах не должна превышать допустимую для данной зоны gmах, то есть должно соблюдаться неравенство

gяmax ≤ gдоп

На территории причала тяжеловесными грузами и оборудованием некоторые ячейки пустуют, другие нагружены грузом различного габарита. Обработка фотографий показывает, что интенсивность нагрузки в различных ячейках составляет 0-3, 8 т\м2.При необходимости увеличения точности измерений размеры ячеек следует уменьшать.

Указанный метод фиксации непригоден для навалочных грузов. Здесь более эффективен стереофотографический метод. Стереопарал обрабатывают на специальной машине - стереокомпораторе. При отсутствии последнего можно применять простейшие приспособления (стереоочки, масштабные линейки и т. д.), хотя обработка при этом замедляется.

После обработки стереофотографий получают план штабелей с кривыми равных высот, проведенными через 0,5-1 метр (рис.12.1)

Замкнутая кривая 6, например, означает, что в любой точке, расположенной на ней, высота штабеля одинакова и равна 6 м. Если удалить часть объема штабеля выше этой кривой, получим площадь, в любой точке которой высота штабеля одинакова, а интенсивность (удельная нагрузка) давления на поверхность склада в пределах данной горизонтали.

gh=yh

где y – плотность, т/м³ (для руды – 2,4; для влажного песка 1,81)

h – высота штабеля, м.

Найдя h на горизонталях, легко определить интенсивность. Например, плановая нагрузка на участке 1, загруженной рудой, h = 11 м, тогда

gmax = 11×2,4 т/м² (11 – песок с ракушками; 111 - песок) рис.8.1.

 

Рис.12.1 План штабелей навалочных грузов в горизонталях, полученный методом короткобазисной стереофотограммометрии:

С1 – С5 - стереопары

 

Обработка результатов показывает, что действительные эксплуатационные нагрузки, которые часто превышают пределы, установленные в паспорте сооружения. Если при этом сооружения не получают смещение и осадок, то есть основания предполагать о наличии неиспользованных резервов. Однако подобные выводы можно получить путем длительных наблюдений за грузовым режимом и измерений деформаций при помощи геодезических приборов высокого класса точности. При отсутствии обоснованных исследований превышать установленные для данного сооружения допустимые нагрузки не следует. Наряду со стереофотограммометрическим методом успешно применяются и другие.

12.3. Измерение деформации сооружений

Вопросы долговечности и безотказности гидротехнических сооружений тесно связаны с систематическими наблюдениями за деформациями. Различают два вида деформаций: осадки (смещения в вертикальной плоскости) и смещения в горизонтальном направлении. При измерениях пользуются геодезическими приборами, нивелирами и теодолитами.

Осадки портовых гидротехнических сооружений измеряют путем нивелирования, горизонтальные смещения точек - методом створных наблюдений с применением геодезического прибора - теодолита и специального прибора - ординатометра.

12.4. Подводно-технические работы

К подводно-техническим работам прибегают при обследовании акваторий и подводной части портовых сооружений. В пределах акваторий эти работы включаютпоиски, обнаружение, удаление или обезвреживание затонувших предметов, представляющих опасность как для судов, так и для земснарядов, проводящих дноуглубительные работы.

Водолазное обследование подводной части портовых гидротехнических сооружений проводят для установления объемов работ и т.д. Проведение подводных обследований усложняется вследствие наличия в воде взвешенных частиц. Замутненности способствует прибрежное волнение, работа винтов судна, сброс промышленных, бытовых и ливневых вод.

Для подводного обследования сооружений требуются значительные затраты ручного груда, времени и денежных средств. Поэтому вопросу механизации этих работ уделяется большое внимание.

Для выяснения технического состояния сооружения (размеры поврежденной поверхности, их взаимное расположение и т.д.) необходимо производить измерения.

Рис.12.2 Измерение наклона портового гитротехнического сооружения типа вертикальной стенки при помощи промерного лота с линем и водолазной линейки:

а – наклон в сторону акватории; б – то же в сторону территории

Наряду с водолазными измерениями распространены и другие способы подводного обследования с применением фотоустановок с осветительной аппаратурой, телеустановок и т.д.

 

12.5. Ремонт сооружений

Физический износ конструктивных элементов гидротехнических сооружений происходит под воздействием различных природных и эксплуатационных факторов.

Наибольшее количество разрушительных факторов для строительных материалов сконцентрировано в зоне переменного уровня воды. Интенсивность разрушения материалов в разных бассейнах неодинакова и зависит от местных условий и естественного режима в районе эксплуатации сооружений.

Значительные трудности возникают при ремонте части сооружений в зоне переменного уровня.

Гидрологические условия, ограничивающие возможность непрерывного ремонта, движение транспорта и механизмов на эксплуатируемом сооружении, занятость судами причалов, а складских помещений - грузами, также затрудняют организацию ремонтных работ.