Купить систему ГАРАНТ Получить демо-доступ Узнать стоимость Информационный банк Подобрать комплект Семинары
  • ДОКУМЕНТ

Приложение N 5 (рекомендуемое). Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений

Приложение N 5
(рекомендуемое)

Дополнительных требований по разработке
декларации безопасности гидротехнических
сооружений на объектах энергетики

 

 Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений

 

                           I. Общие положения

 

     1.1. Методика определения  критериев  безопасности  гидротехнических
сооружений  (далее  -  Методика)  регламентирует   процедуры   назначения
контролируемых  и  диагностических  показателей  состояния  ГТС    при их
проектировании, вводе в эксплуатацию  и  на  всех  стадиях  эксплуатации,
определения   критериальных   значений   этих   показателей,   применения
качественных характеристик в качестве показателей состояния ГТС. Методика
устанавливает  также  основные  положения   при   разработке   прогнозных
математических   моделей,   применяемых   для   установления    критериев
безопасности ГТС.
     1.2. Для эксплуатируемых ГТС необходимо различать  следующие  уровни
их технического состояния и безопасности:
     - нормальный;
     - пониженный;
     - неудовлетворительный (низкий);
     - опасный (аварийный).
     Характеристики уровней технического  состояния  и  безопасности  ГТС
приведены в таблице 1.
     Нормальный   и   пониженный   уровни   безопасности    характеризуют
работоспособное  состояние  ГТС,  при  котором  значения  диагностических
показателей состояния ГТС не выходят  за  предупредительный  уровень  К1.
Отнесение  уровня  состояния  и  безопасности  ГТС  к     нормальному или
пониженному осуществляется экспертным  путем  при  разработке  декларации
безопасности ГТС и проведении ее государственной экспертизы.
     1.3. Оперативную оценку эксплуатационного состояния сооружения и его
безопасности  следует  осуществлять  путем   сравнения     измеренных или
вычисленных   на   основе   измерений   количественных    диагностических
показателей, а также полученных при визуальных  наблюдениях  качественных
показателей с их критериальными значениями К1 и К2  или  соответствующими
качественными  характеристиками   с   учетом   прогнозируемых   изменений
диагностических показателей.
     1.4.  Для  ГТС  четвертого  класса  допускается   устанавливать один
уровень критериальных значений К1.
     1.5. Количественные критериальные значения К1 и  К2  диагностических
показателей следует устанавливать на основе оценок реакции сооружения  на
основное и особое сочетания нагрузок соответственно.  Состав   нагрузок в
сочетаниях  и  способ  их  определения  должны   быть     установлены для
конкретного сооружения нормативными документами и проектом и уточнены  на
стадии эксплуатации с учетом изменений требований нормативных документов.
Методы  определения  критериальных  значений  К1  и  К2   инструментально
контролируемых   показателей   состояния   гидротехнических    сооружений
приведены в таблице 2.
     1.6. Критериальные  значения  диагностических  показателей,  следует
определять в детерминистической форме.
     1.7. В период эксплуатации для корректировки состава диагностических
показателей и их критериальных значений К1  и  К2  следует  использовать,
кроме результатов поверочных расчетов, данные натурных наблюдений за весь
период строительства и эксплуатации, а  также  результаты  анализа  опыта
эксплуатации данного ГТС и других ГТС, близких по конструкции и  условиям
эксплуатации. В целях прогноза изменения  показателей  и  возможно  более
точной их корректировки статистическими  и  детерминистическими  методами
для  ГТС  1  и  2  классов  следует  использовать   математические модели
сооружений в комплексе с их основаниями.
     1.8. Наиболее опасные зоны ГТС, состав диагностических показателей и
их критериальные значения (характеристики)  должны  быть  определены  при
разработке проекта в соответствии с требованиями  нормативных  документов
по проектированию отдельных видов ГТС и должны  уточняться  перед  вводом
ГТС  в  эксплуатацию  и  в  процессе  эксплуатации.  Уточнение  критериев
безопасности ГТС  выполняется  в  соответствии  со  сценариями  возможных
аварий,  приведенными  в  действующих  декларациях  безопасности   ГТС, и
результатами выполненных натурных наблюдений за работой и состоянием ГТС.
     1.9.  Измеряемый   либо   вычисляемый   по   результатам   измерений
контролируемый  показатель,   выбранный   в   качестве   диагностического
показателя, должен отвечать следующим условиям:
     диагностический   показатель   должен   быть      прогнозируемым при
использовании детерминистических или статистических прогнозных моделей;
     при отказе средства измерения  контролируемого  показателя  или  его
отсутствии на эксплуатируемом сооружении необходимое  средство  измерения
должно быть установлено (восстановлено);
     абсолютная   погрешность   измерения   контролируемого   показателя,
отнесенная к диапазону изменения его значений, прогнозируемых  на  период
эксплуатации, не должна превышать  нормированное  значение  относительной
погрешности, установленное принятой методикой выполнения измерений.

 

   II. Определение критериальных значений диагностических показателей
                              состояния ГТС

 

     2.1.   На   стадии   проекта   состав   и     критериальные значения
диагностических показателей К1 и К2 следует определять на основе  анализа
результатов расчетов и  экспериментальных  исследований  фильтрационного,
гидравлического  и  температурного  режимов,  напряженно-деформированного
состояния, прочности и устойчивости ГТС при основном и особом  сочетаниях
нагрузок,  а  также  на  основе  анализа  прочностных,   деформационных и
фильтрационных характеристик материалов сооружения и основания.
     2.2. На основе  анализа  результатов  натурных  наблюдений  и  опыта
эксплуатации ГТС должны  быть  осуществлены  корректировка  и  дополнение
критериальных значений К1 (а в случае необходимости и К2) диагностических
показателей с использованием:
     результатов прогноза, который выполнен на  основании  статистических
моделей, сформированных по данным натурных наблюдений;
     поверочных  расчетов  по  "откалиброванным"   на   основе   натурных
наблюдений детерминистическим  математическим  моделям,   применительно к
уточненным  расчетным  схемам   ГТС,   уточненным   расчетным   значениям
параметров свойств материалов  и  пород  оснований,  а  также  параметров
основного и особого сочетаний нагрузок.
     2.3. На основе анализа работы ГТС  на  стадии  эксплуатации  следует
также  определить  состав  и  критериальные  значения)       качественных
                                              ~      ~
диагностических  показателей  состояния  ГТС  К1  и  К2   (аналогичных по
назначению критериям К1 и К2.
     2.4. Для сооружений, измеренные значения диагностических показателей
которых оказались значительно ниже расчетных  значений,  определенных  на
стадии проекта и в  случае  отсутствия  результатов  уточненных  расчетов
эксплуатируемого сооружения, критериальные значения  показателей  следует
принимать  по  прогнозным  статистическим  моделям.  При  этом  указанные
статистические  модели  следует  применять,  как  правило,   в   пределах
диапазона нагрузок  и  воздействий,  испытанных  сооружением  в  процессе
эксплуатации.
     2.5. В случае  превышения  одним  или  несколькими  диагностическими
показателями критериального значения К1, определенного на стадии  проекта
и  уточненного  расчетом  на  стадии  эксплуатации,  а  также    в случае
отсутствия уточненных расчетных данных, допускается осуществлять  прогноз
поведения ГТС на основе статистических моделей.
     2.6.  Диагностику  неудовлетворительного  и   тем   более   опасного
эксплуатационного  состояния  ГТС  следует  осуществлять  на  комплексной
основе, с привлечением данных измерений всех диагностических показателей,
в первую очередь параметров  фильтрационного  режима  (расходы,  величины
противодавления,  положение  кривой  депрессии,   градиенты     напора) и
характеристик  трещинообразования  в  бетонных  плотинах,   а   также   с
использованием   статистических   прогнозных   моделей   и   качественных
диагностических показателей.

 

III. Применение качественных характеристик состояния ГТС при определении
           критериальных значений диагностических показателей

 

     3.1.  При  определении  эксплуатационного  состояния  ГТС   наряду с
измеренными (вычисленными) количественными диагностическими  показателями
следует контролировать  на  основе  визуальных  наблюдений  и  экспертных
оценок качественные диагностические показатели.
     3.2.  На  стадии  разработки  проекта   и   начальной   эксплуатации
сооружения должен быть установлен перечень  качественных  диагностических
            ~    ~
показателей К1 и К2. Указанный перечень устанавливается экспертами основе
обобщения опыта  эксплуатации  аналогичных  сооружений  и  путем  анализа
прогноза  изменения  состояния  сооружения  под  действием  деструктивных
процессов, природных и технологических нагрузок и воздействий.
     3.3. На стадии эксплуатации  перечень  качественных  диагностических
                                   ~      ~
показателей и  их  характеристики  К1  и  К2  подлежат    уточнению и при
необходимости дополнению на  основании  результатов  обследования    ГТС,
обобщения натурных наблюдений и анализа изменений технического  состояния
сооружений.
                             ~        ~
     3.4.   Характеристики   К1   и   К2   качественных   диагностических
показателей,  контролируемых  визуально,  следует  определять  экспертным
методом по каждому из сценариев возможных аварий на сооружении  с  учетом
его конструктивных и эксплуатационных особенностей путем  прогнозирования
вероятных  деструктивных   процессов   (деформаций,   коррозии,   износа,
старения, протечек, суффозии и т.п.), которые  могут  привести  к  аварии
ГТС.
     На основе  анализа  влияния  деструктивных  процессов  на  состояние
сооружения  определяют  качественные  диагностические  показатели  и   их
                               ~
допустимые   характеристики    К1,    соответствующие    работоспособному
техническому состоянию ГТС.
     Для каждого  сценария  возможной  аварии  определяются  качественные
                                                    ~
диагностические  показатели  и  их  характеристики  К2,   соответствующие
переходу ГТС в неработоспособное (аварийное) состояние.

 

     IV. Дополнительные требования к организации натурных наблюдений

 

     4.1. Учет представленных в данном разделе требований  необходим  для
обеспечения оперативности и эффективности контроля состояния сооружений с
использованием диагностических показателей и их критериальных значений.
     4.2. Измерительная аппаратура в  сооружении  должна  быть  размещена
таким образом,  чтобы  для  каждого  критериального  значения  показателя
имелась соответствующая ему измеренная величина показателя.
     4.3. Измерительные преобразователи должны быть установлены в  первую
очередь в тех  зонах  или  точках,  которые  наиболее   "чувствительны" к
изменениям  состояния  конструкции  или  в  которых  по  данным  расчетов
показатели имеют максимальные значения.
     К  таким  зонам  следует  отнести:  трещины  и  разломы  в  скальных
основаниях, участки слабых пород, контакт "бетон - скала",  примыкания  к
скальным бортам плотин, температурно-осадочные и блочные швы  бетонных  и
железобетонных  сооружений,  наиболее  напряженные  зоны     сооружений и
конструкций, гребни и  зоны  сопряжения  с  основанием  наиболее  высоких
участков  плотин  из  грунтовых  материалов,  зоны  возможной  контактной
фильтрации, сопряжения бетонных и земляных сооружений и др.
     4.4. Учитывая возможность преждевременного выхода из строя отдельных
измерительных преобразователей, а также с целью  повышения  достоверности
данных измерений в неоднородных материалах, в указанных зонах  сооружений
и  их  основаниях  измерительные  преобразователи  следует  устанавливать
группами по 2 - 3 шт. или дублировать измерения разными способами.
     4.5.  Измерения  контролируемых  показателей  состояния   сооружений
должны выполняться возможно более  простыми  и  надежными   средствами. В
случае применения недостаточно долговечных измерительных  средств  должна
предусматриваться возможность их замены.
     4.6. Для того, чтобы  упростить  сопоставление  значений  измеренных
диагностических  показателей  с  критериальными  значениями   должна быть
составлена специальная таблица для  всех  сооружений  гидроузла.  В  этой
таблице для строительного периода должны быть приведены следующие данные:
     наименование всех показателей состояния  сооружений,  контролируемых
натурными наблюдениями;
     способы определения значения каждого показателя по данным измерений;
     первоначальные расчетные значения показателей, взятые из проекта;
     значения показателей по  данным  измерений  на  характерные  периоды
работы сооружений.
     4.7. Во время нормальной эксплуатации в таблице (базе данных) должны
быть дополнительно  помещены  уточненные  по  данным  измерений  значения
диагностических показателей (абсолютная величина, интенсивность изменения
во времени) и значения показателей  по  данным  измерений  в  характерные
периоды работы сооружений.
     4.8. С целью повышения эффективности контроля состояния  сооружения,
периодичность  измерений  должна  быть  назначена  с   учетом   следующих
факторов:  ответственности  сооружения  и  величины  ущерба,   возможного
вследствие аварии или разрушения; качества строительства и  эксплуатации;
информативности и надежности системы  контроля;  фактического  состояния,
наличия     (отсутствия)     неблагоприятных         процессов, снижающих
эксплуатационную надежность и безопасность ГТС.
     4.9. Для повышения оперативности контроля безопасности  эксплуатации
ГТС следует использовать автоматизированные информационно-диагностические
системы (ИДС) гидротехнических сооружений (таблицы 3 и 4).
     4.10. Программа  натурных  наблюдений  должна  определять   состав и
порядок  визуальных  наблюдений,  на  основании  которых  устанавливаются
               ~    ~
характеристики К1 и К2 качественных диагностических показателей состояния
сооружений. Особое внимание следует уделять контролю зон:
     - изменения инженерно-геологических  условий  основания;  сопряжения
различных сооружений;
     - приложения сосредоточенных статических и динамических нагрузок;
     - переменного влажностного и температурного режима;
     -  изменения  конфигурации  сооружения,  концентрации  и   характера
распределения напряжений.
     Перечень   контролируемых   визуальными   наблюдениями   показателей
состояния сооружений приведен в таблице 5.

 

            V. Порядок разработки критериев безопасности ГТС

 

     5.1. В соответствии со статьей 9 Федерального закона "О безопасности
гидротехнических сооружений" собственник или эксплуатирующая  организация
обязаны  обеспечивать  разработку  и  своевременное  уточнение  критериев
безопасности гидротехнического сооружения.
     5.2. Критерии безопасности ГТС разрабатываются:
     - на стадии проекта - проектной организацией;
     - на всех стадиях эксплуатации, начиная с приемки в эксплуатацию,  -
собственником ГТС или эксплуатирующей их организацией (своими силами либо
с привлечением специализированных научных или проектных организаций).
     5.3. Перечень и критериальные значения диагностических  показателей,
разработанные на стадии проекта, должны корректироваться на стадии  ввода
объекта  в  эксплуатацию  с  учетом   всей   дополнительной   информации,
полученной в период строительства, а также с учетом возможного расширения
объема контроля за эксплуатируемым ГТС.
     5.4. Критерии безопасности ГТС должны быть уточнены также в случаях:
     -   изменения    требований    законодательства    о    безопасности
гидротехнических сооружений, национальных и иных действующих  стандартов,
других норм и правил технического регулирования безопасности ГТС;
     - после проведения уточненных поверочных расчетов,  включая  расчеты
сейсмостойкости ГТС,  а  также  при  создании  прогнозной  математической
модели ГТС и его основания;
     - после проведения многофакторных исследований ГТС;
     - на основании акта очередного или целевого обследования ГТС.
     5.5. На основании  статьи  3  Федерального  закона  "О  безопасности
гидротехнических сооружений" вновь разработанные или уточненные  критерии
безопасности должны быть направлены на утверждение  в  федеральный  орган
исполнительной власти, уполномоченный осуществлять государственный надзор
за  гидротехническим  сооружениями  (далее   -   орган   государственного
надзора).
     Критерии   безопасности,   утверждаемые   органом   государственного
надзора,  должны  содержать   перечень   контролируемых   диагностических
показателей,  таблицы  диагностических  показателей  и  их  критериальных
значений,  схемы  размещения   средств   измерений,   состав   визуальных
наблюдений, выполняемых на  сооружениях,  методику  определения  значений
диагностических  показателей,  вычисляемых   по   данным     измерений, и
характеристик качественных диагностических показателей.
     Направляемые  на  утверждение  в  орган   государственного   надзора
критерии безопасности ГТС, разработанные на стадии проекта  подписываются
заказчиком  проекта  и  проектной  организацией,  а     разработанные или
уточненные на стадии эксплуатации - подписываются собственником  ГТС  или
уполномоченным им лицом.
     5.6. Одновременно с Критериями безопасности в орган государственного
надзора  представляется  пояснительная  записка  содержащая   необходимые
обоснования выбора диагностических показателей и расчеты  по  определению
критериев безопасности.

 

Таблица 1

 

Качественная оценка технического состояния зданий и сооружений объектов энергетики

 

Категория технического состояния и уровень безопасности ГТС

Признаки качественной оценки состояния строительных конструкций

Признаки качественной оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений

Бетонные и железобетонные конструкции

Металлические конструкции

Ограждающие каменные конструкции

1

2

3

4

5

I - Исправное, нормальный уровень безопасности

На поверхности бетона незащищенных конструкций видимых дефектов и повреждения нет или имеются небольшие отдельные выбоины, сколы, волосяные трещины (не более 0,1 мм).

Антикоррозионная защита конструкций и закладных деталей не имеет нарушений.

Поверхность арматуры при вскрытии чистая, коррозии арматуры нет, глубина нейтрализации бетона не превышает половины толщины защитного слоя.

Ориентировочная прочность бетона не ниже проектной.

Цвет бетона не изменен.

Величина прогибов и ширина раскрытия трещин не превышают допустимую по нормам.

Отсутствуют признаки, характеризующие износ конструкций и повреждения защитных покрытий.

Конструкция не имеет видимых деформаций, повреждений и дефектов. Наиболее напряженные элементы кладки не имеют вертикальных трещин и выгибов, свидетельствующих о перенапряжении и потере устойчивости конструкций.

Снижение прочности камня и раствора не наблюдается.

Кладка не увлажнена.

Горизонтальная гидроизоляция не имеет повреждений.

Конструкция отвечает предъявляемым эксплуатационным требованиям.

ГТС соответствуют проекту, действующим нормам и правилам, показатели состояния ГТС не превышают предельно допустимых (критериальных) для работоспособного состояния значений (К1), эксплуатация осуществляется без нарушений действующих законодательных актов, норм и правил, первоочередные мероприятия по обеспечению надежности и безопасности ГТС, а также предписания органов надзора выполняются в установленные сроки.

II

Работоспособное, пониженный уровень безопасности

Антикоррозионная защита железобетонных элементов имеет частичные повреждения.

На отдельных участках в местах малой толщины защитного слоя проступают следы коррозии распределительной арматуры или хомутов, а также коррозия рабочей арматуры отдельными точками и пятнами; потери сечения рабочей арматуры не более 5%; глубоких язв и пластинок ржавчины нет.

Антикоррозионная защита закладных деталей не обнаружена.

Глубина нейтрализации бетона не превышает толщины защитного слоя.

Изменен цвет бетона, местами отслоение защитного слоя бетона при простукивании.

Шелушение граней и ребер конструкций, подвергшихся замораживанию.

Ориентировочная прочность бетона в пределах защитного слоя ниже проектной не более 10%.

Удовлетворяются требования действующих норм, относящихся к предельным состояниям I группы; требование норм по предельным состояниям II группы могут быть частично нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации.

Местами разрушено антикоррозионное покрытие.

На отдельных участках коррозия отдельными пятнами с поражением до 5% сечения, местные погнутости от ударов транспортных средств и другие повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 5%.

Имеются слабые повреждения.

Волосяные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки (длиной не более 15 см).

Размораживание и выветривание кладки, отделение облицовки на глубину до 15% толщины.

Несущая способность достаточна.

Невыполнение (неполное выполнение) первоочередных мероприятий по обеспечению надежности и безопасности ГТС, предписаний органов государственного надзора, наличие других нарушений правил эксплуатации ГТС при прочих показателях, соответствующих нормальному уровню безопасности ГТС.

Ill - Ограниченно работоспособное, неудовлетворительный уровень безопасности

Трещины в растянутой зоне бетона, превышающие их допустимое раскрытие. Трещины в сжатой зоне и в зоне главных растягивающих напряжений, прогибы элементов, вызванные эксплуатационными воздействиями, превышают допустимые более чем на 30%. Бетон в растянутой зоне на глубине защитного слоя между стержнями арматуры легко крошится. Пластинчатая ржавчина или язвы на стержнях оголенной рабочей арматуры в зоне продольных трещин или на закладных деталях, вызывающие уменьшение площади сечения стержней от 5 до 15%. Снижение ориентировочной прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов до 30 и в остальных участках - до 20%. Провисание отдельных стержней распределительной арматуры, выпучивание хомутов, разрыв отдельных из них, за исключением хомутов сжатых элементов ферм вследствие коррозии стали (при отсутствии в этой зоне трещин).

Уменьшенная против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов при коэффициенте запаса К = 1,6 (см. примечание). Высокая водо- и воздухопроницаемость стыков стеновых панелей.

Прогибы изгибаемых элементов превышают 1/150 пролета. Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15%. Местные погнутости от ударов транспортных средств и другие механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 15%. Погнутость узловых фасонок ферм.

Средние повреждения. Размораживание и выветривание кладки, отслоение от облицовки на глубину до 25% толщины. Вертикальные и косые трещины (независимо от величины раскрытия) в нескольких стенах и столбах, пересекающие не более двух рядов кладки. Волосяные трещины при пересечении не более четырех рядов кладки при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка. Образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами: разрывы или выдергивание отдельных стальных связей и анкеров крепления стен к колоннам и перекрытиям. Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см под опорами ферм, балок, прогонов и перемычек в виде трещин и лещадок, вертикальные трещины по концам опор, пересекающие не более двух рядов. Смещение плит перекрытий на опорах не более 1/5 глубины заделки, но не более 2 см. В отдельных местах наблюдается увлажнение каменной кладки вследствие нарушения горизонтальной гидроизоляции, карнизных свесов, водосточных труб. Снижение несущей способности кладки до 25%. Требуется временное усиление несущих конструкций, установка дополнительных стоек, упоров, стяжек.

Снижение механической или фильтрационной прочности элементов сооружений, превышение предельно допустимых (критериальных) значений показателей состояния ГТС для работоспособного состояния (К1), другие отклонения от проектного состояния, способные привести к развитию аварии.

IV - неработоспособное (предельное, аварийное), опасный уровень безопасности

Трещины в конструкциях, испытывающих знакопеременные воздействия, трещины, в том числе пересекающие опорную зону анкеровки растянутой арматуры; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины в средних пролетах многопролетных балок и плит, а также слоистая ржавчина или язвы, вызывающие уменьшение площади сечения арматуры более 15%; выпучивание арматуры сжатой зоны конструкций; деформация закладных и соединительных элементов; отходы анкеров от пластин закладных деталей из-за коррозии стали в сварных швах, расстройство стыков сборных элементов с взаимным смещением последних; смещение опор; значительные (более 1/50 пролета) прогибы изгибаемых элементов при наличии трещин в растянутой зоне с раскрытием более 0,5 мм; разрыв хомутов сжатых элементов ферм; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины; разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне; раздробление бетона и выкрошивание заполнителя в сжатой зоне. Снижение прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов и в остальных участках более 30%. Уменьшенная против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов. Существующие трещины, прогибы и другие повреждения свидетельствуют об опасности разрушения конструкций и возможности их обрушения.

Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета. Потеря местной устойчивости конструкций (выпучивание стенок и поясов балок и колонн). Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях. Коррозия с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25% и более. Трещины в сварных швах или в околошовной зоне. Механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 25%. Отклонения ферм от вертикальной плоскости более 15 мм. Расстройство узловых соединений от проворачивания болтов или заклепок; разрывы отдельных растянутых элементов; наличие трещин в основном материале элементов; расстройство стыков и взаимных смещений опор. Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций.

Сильные повреждения. В конструкциях наблюдаются деформации, повреждения и дефекты, свидетельствующие о снижении их несущей способности до 50%, но не влекущие за собой обрушения. Большие обвалы в стенах. Размораживание и выветривание кладки на глубину до 40% толщины. Вертикальные и косые трещины (исключая температурные и осадочные) в несущих стенах и столбах на высоте 4 рядов кладки. Наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 и более их толщины. Ширина раскрытия трещин в кладке от неравномерной осадки здания достигает 50 мм и более, отклонение от вертикали на величину более 1/50 высоты конструкции. Смещение (сдвиг) стен, столбов, фундаментов по горизонтальным швам или косой штрабе. В конструкции имеет место снижение прочности камней и раствора на 30-50% или применение низкопрочных материалов. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пересечения, разрывы или выдергивание стальных связей и анкеров, крепящих стены к колоннам и перекрытиям. В кирпичных сводах и арках образуются хорошо видимые характерные трещины, свидетельствующие об их перенапряжении и аварийном состоянии. Повреждение кладки под опорами ферм, балок и перемычек в виде трещин, раздробление камня или смещения рядов кладки по горизонтальным швам на глубину более 20 мм. Смещение плит перекрытий на опорах более 1/5 глубины заделки в стене. В кладке наблюдаются зоны длительного замачивания, промораживания и выветривания кладки и ее разрушение на глубину 1/5 толщины стены и более. Происходит расслоение кладки по вертикали на отдельные самостоятельно работающие столбы. Наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 их толщины и более. Смещение (сдвиг) стен, столбов и фундаментов по горизонтальным швам. Наблюдается полное коррелированное разрушение металлических затяжек и нарушение их анкеровки. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пересечения, разрывы или выдергивание стальных связей и анкеров, крепящих стены к колоннам и перекрытиям. Горизонтальная гидроизоляция полностью разрушена. Кладка в этой зоне легко разбирается с помощью лома. Камень крошится, расслаивается. При ударе молотком по камню звук глухой. Наблюдается разрушение кладки от смятия в опорных зонах ферм, балок, перемычек. Происходит разрушение отдельных конструкций. В конструкциях наблюдаются деформации и дефекты, свидетельствующие о потере ими несущей способности свыше 50%. Возникает угроза обрушения. Необходимо запретить эксплуатацию аварийных конструкций, прекратить технологический процесс и немедленно удалить людей из опасных зон.

Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций - установка стоек, упоров и т.п.

Развиваются опасные процессы снижения прочности и устойчивости ГТС и их оснований, показатели состояния ГТС превышают предельно допустимые (критериальные) значения, характеризующие переход от ограниченно работоспособного к неработоспособному состоянию сооружений и оснований (К2).

Примечания:

1. Для отнесения строительной конструкции к перечисленным в таблице категориям состояния достаточно наличия хотя бы одного признака, характеризующего эту категорию.

2. Отнесение обследуемой конструкции к той или иной категории состояния при наличии признаков, не отмеченных в таблице, в сложных и ответственных случаях, особенно с остановкой производства, должно производиться на основе детальных инструментальных обследований, выполняемых специализированными организациями.

3. Преднапряженные железобетонные конструкции с высокопрочной арматурой, имеющие признаки II категории состояния, относятся к III категории, а имеющие признаки III категории - соответственно к IV.

4. При уменьшенной против требований норм и проекта площади опирания сборных элементов необходимо провести ориентировочный расчет опорного элемента на срез и смятие бетона. В расчете учитываются фактические нагрузки и прочность бетона.

 

Таблица 2

 

Методы определения критериальных значений К1 и К2 показателей состояния гидротехнических сооружений

 

N п/п

Наименование показателя

Рекомендуемые методы расчетов и исследований для определения критериальных значений К1 и К2 показателей состояния ГТС

1

2

3

1

Отметки депрессионной поверхности фильтрационного потока в теле грунтовых сооружений и береговых примыканиях

Аналитические методы (метод исследования напорной и безнапорной фильтрации, метод фрагментов) и графический - для определения критериальных значений пьезометрических напоров, фильтрационных расходов.

Численные методы, метод ЭГДА - для определения критериальных значений основных показателей фильтрационного режима (уровни, пьезометрические напоры, фильтрационные расходы).

 

На стадии эксплуатации критериальные значения К1 и К2 уточняются поверочными расчетами, в том числе на основе использования прогнозных статистических моделей

2

Пьезометрические напоры в теле сооружений, основании и береговых примыканиях

3

Градиенты напора в теле сооружений, основании и береговых примыканиях

4

Фильтрационные расходы в теле сооружений, основании и береговых примыканиях

5

Избыточное поровое давление и интенсивность его рассеивания в водоупорных элементах плотин из грунтовых материалов

Расчеты напряженно-деформированного состояния плотин из грунтовых материалов и их конструктивных элементов с учетом консолидации водоупорных элементов плотин из грунтовых материалов

6

Вертикальные перемещения (осадки) гидросооружений и их оснований

Детерминистические расчеты прочности и устойчивости бетонных гидросооружений и сооружений из грунтовых материалов (численные методы механики сплошной среды, теории упругости, пластичности, ползучести).

На стадии эксплуатации критериальные значения показателей состояния ГТС уточняются поверочными расчетами по "откалиброванным" на основе данных натурных наблюдений детерминистическим математическим моделям, а также на основе прогнозных статистических (регрессионных) моделей

7

Горизонтальные перемещения гидросооружений и их оснований

8

Напряжения в теле сооружений и их основаниях, контактные напряжения

9

Углы поворота характерных сечений бетонных и ж/бетонных сооружений

10

Раскрытие трещин и межблочных швов

Инженерные методы (вторая группа предельных состояний). Численные методы расчета НДС с учетом образования и раскрытия трещин. На стадии эксплуатации для контроля состояния ГТС используются критериальные значения показателей, определенные на стадии проекта

11

Глубина распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием

Расчет НДС системы плотина-основание методами теории упругости с учетом раскрытия шва по контакту, определение предельной глубины распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием из условия обеспечения прочности сооружения и основания.

На стадии эксплуатации - использование прогнозных математических моделей (аппроксимация, регрессионная модель)

12

Взаимное смещение секций по швам бетонных и ж/бетонных сооружений.

Определение допустимого взаимного смещения секций по швам относительно друг друга из условия сохранения герметичности шпонок.

На стадии эксплуатации - использование статистических моделей

13

Температура и температурный градиент в теле сооружения и в приконтактной зоне основания (для сооружений, возводимых в северной климатической зоне).

Расчеты термонапряженного состояния плотин и их оснований численными методами.

На стадии эксплуатации критериальные значения показателя уточняются расчетом с учетом реального температурного режима окружающей среды

14

Температура фильтрующей воды в теле грунтовых сооружений

Численные методы теории теплопроводности.

На стадии эксплуатации - использование статистических моделей

15

Глубина размыва дна отводящего канала ниже рисбермы

Определение глубины размыва - расчетом по эмпирическим зависимостям (из условия допустимой неразмывающей скорости потока) и удельного расхода или на основе исследований гидравлической модели.

Критериальные значения глубины размыва дна отводящего канала ниже рисбермы на стадии эксплуатации принимаются равными значениям, определенным на стадии проекта

16

Линейный размер и площадь зоны нарушения контакта плит крепления откосов плотин из грунтовых материалов

Расчет прочности плит крепления откосов плотин из грунтовых материалов для различных условий их опирания

17

Параметры сейсмических колебаний основания и динамической реакции сооружений

Расчет численными методами динамической теории сейсмостойкости

 

Таблица 3

 

Состав основных технических и программных средств систем мониторинга гидротехнических сооружений

 

Технические и программные средства мониторинга

Класс сооружения

1

2

3

1 Системы мониторинга

+

+

+

1.1 Правила (инструкция) мониторинга ГТС

+

+

+

1.2 Средства инструментальных наблюдений

+

+

+

1.3 Компьютерные средства

+

+

+

2 Средства инструментальных наблюдений

+

+

+

2.1 Дистанционная контрольно-измерительная аппаратура, совместимая с автоматизированными информационно-измерительными диагностическими системами

+

+

*

2.2 Средства геодезического контроля, пьезометры, мерные водосливы, средства химического анализа и другие измерительные устройства, требующие участия человека в процессе измерений

+

+

+

2.3 Мобильные средства измерения, дефектоскопы, средства акустического, электрометрического и радиолокационного зондирования, тепловизоры и другие средства измерения и индикации, используемые при инспекционных обследованиях

+

+

*

3 Выносные модули и автономные терминалы автоматизированных информационно-измерительных систем, обеспечивающие автоматизированный сбор информации о состоянии ГТС

+

*

*

4 Компьютерные программные средства

+

+

*

4.1 Программное обеспечение автоматизированного ввода данных измерений

+

*

*

4.2 Программное обеспечение первичной обработки данных измерений

+

+

*

4.3 Программное обеспечение формализации отчетных материалов и графического оформления результатов измерений и анализа данных наблюдений

+

+

*

5 Информационное обеспечение базы данных (БД)

+

+

*

5.1 Информация о сооружениях гидроузла (текстовая, графическая, табличная)

+

+

*

5.2 Инструкция о составе наблюдений, установленной КИА и системе мониторинга ГТС

+

+

*

5.3 Данные наблюдений и результаты их первичной обработки

+

+

*

5.4 Данные диагностики и прогноза состояния сооружений

+

+

*

5.5 Результаты анализа риска аварии (уровня безопасности)

+

+

*

6 Интерфейс пользователя информации БД

+

+

*

6.1 Ввод, редактирование, корректировка информации БД

+

+

*

6.2 Просмотр результатов измерений

+

+

*

6.3 Представление отображенной информации

+

+

*

6.4 Диагностирование состояния сооружения

+

+

*

6.5 Создание отчетных материалов

+

+

*

7 Программные средства диагностирования

+

+

*

7.1 Регрессионный анализ результатов наблюдений

+

*

*

7.2 Детерминистические модели работы сооружений

+

*

*

7.3 Оценка риска аварии (уровня безопасности)

+

+

*

 

Примечание.  Знак "+" - рекомендованное требование,
             знак "*" - отсутствие требования.

 

 

Таблица 4

 

Требования к информационно-диагностической системе контроля состояния и безопасности гидротехнических сооружений гидравлических и тепловых электростанций

 

 

1. Назначение и цели создания

Информационно-диагностическая система (ИДС) предназначена для:

 

- контроля состояния гидротехнических сооружений и производственных зданий и сооружений электростанций;

 

- повышения эффективности их технической эксплуатации и обслуживания;

 

- своевременного обнаружения и предотвращения возникновения и развития аварийных ситуаций, снижения рисков аварий и непредвиденных расходов;

 

- оптимизации эксплуатационных расходов, обеспечивающих необходимый уровень безопасности;

 

- своевременного планирования и подбора вариантов воздействий на базе анализа результатов регулярных инструментальных и визуальных наблюдений, осмотров, и обследований зданий и сооружений, освидетельствования оборудования

 

2. Основные технические и программные характеристики

Параметры ИДС, определяющие структуру ввода, форматы представления данных в системе и взаимодействие с пользователями должны отвечать следующим требованиям:

 

- ИДС должна быть выполнена в сетевом варианте по технологии "клиент-сервер" и обеспечивать возможность предоставления контролирующим органам через корпоративную сеть информации о сооружениях в заданных объемах и формах;

 

- ИДС должна иметь блочную структуру, обеспечивая накопление (в ручном и автоматическом режиме) информации, обработку информации и анализ (диагностику) состояния объектов контроля, а также возможность достраивания блоков с включением дополнительных объектов контроля и дополнительных функций;

 

- ИДС должна обеспечивать для каждого объекта энергетики текущий оперативный контроль безопасности эксплуатации гидротехнических сооружений, а также предоставлять экспертам информацию об организации и техническом состоянии системы контроля безопасности сооружений;

 

- состав информации, обрабатываемой ИДС, должен включать данные с результатами визуальных осмотров и обследований, результаты инструментальных и визуальных наблюдений, заключения и рекомендации комиссий по обследованию и освидетельствованию сооружений и оборудования, результатов (выводов) дополнительных изысканий и научных исследований, связанных с оценкой состояния сооружений и оснований;

 

- система должна быть защищена от несанкционированного доступа и повреждений техногенного и природного характера

 

3. Основные функции

ИДС должна обеспечивать:

 

- настройку на объект контроля технического состояния, включая разметку электронных чертежей для графического отображения результатов обследований, ремонтов и оценок технического состояния объектов;

 

- ведение баз данных инструментальных (при ручном и автоматическом вводе результатов измерений) и визуальных наблюдений, сезонных осмотров и освидетельствований комиссиями экспертов, специализированных обследований, ремонтов;

 

- ведение технических паспортов;

 

- хранение и выдачу паспортных характеристик и справочных данных об основных конструктивных особенностях и условиях работы сооружения, включая принципиальные конструктивные разрезы и планы, геологические, климатические и гидрологические данные створа, сведения о действующей системе контроля безопасности;

 

- ведение базы данных подрядных организаций (фирм), технологий, материалов и специалистов;

 

- ведение базы данных технического состояния контролируемых объектов (наличия и расположения дефектов, отклонений от заданных параметров, записей экспертов и персонала, зарисовок и фотографий);

 

- формирование справок о стационарных средствах измерения и контроля и их состоянии;

 

- осуществление входного контроля и отбраковки результатов наблюдений;

 

- сопоставление фактических значений диагностических показателей с критериями безопасности, для оценки состояния сооружений;

 

- экспресс анализ состояния сооружений;

 

- оперативную адаптацию к изменениям требований действующих нормативных правовых документов;

 

- настройку автоматизированных рабочих мест с разным уровнем доступа к информации;

 

- обработку и графическое представление результатов визуальных и инструментальных наблюдений;

 

- отбор и поиск информации по задаваемым признакам, в том числе по чертежам и схемам размещения КИА;

 

- подготовку и печать отчетной документации;

 

- возможность контролировать график проведения регулярных наблюдений за состоянием зданий и сооружений, график выполнения мероприятий по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений, текущий и капитальный ремонт зданий и сооружений, механического оборудования, а также предписаний органа государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений

 

4. Структура базы данных

База данных ИДС должна содержать:

 

- технические характеристики стационарной КИА и сведения о ее состоянии;

 

- данные измерений;

 

- график проведения измерений по локальной инструкции и фактическое его исполнение;

 

- показатели состояния сооружений;

 

- критерии безопасности;

 

- результаты визуальных осмотров с графическим и фотопредставлением дефектов;

 

- результаты сезонных осмотров и комиссионных обследований;

 

- результаты технических освидетельствований;

 

- диагностические сообщения;

 

- сообщения о вышедших из строя приборах;

 

- внешние воздействия - проектные и фактические;

 

- декларации безопасности;

 

- экспертные заключения;

 

- предписания органов государственного надзора, за безопасностью гидротехнических сооружений.

 

В базе данных также должны быть представлены:

 

- комплект векторных чертежей, подготавливаемых в AUTOCAD;

 

- шаблоны для подготовки документации в Word, Excel;

 

- графическая информация (растровые схемы и рисунки, выполненные в любом графическом редакторе, фотографии в цифровом формате)

 

Таблица 5

 

Перечень контролируемых визуальными наблюдениями показателей состояния гидротехнических сооружений

 

Визуально контролируемые показатели:

- наличие и развитие просадок или пучения грунта на гребне, бермах или откосах грунтовых сооружений;

- оползни, в том числе локальные, откосов плотин и береговых склонов, абразия берегов, оврагообразование;

- деформация, износ и коррозия бетонных, железобетонных и металлических элементов сооружений;

- повреждения волнозащитных креплений откосов плотин;

- наличие полостей и каверн в основании и теле сооружений;

- наличие и развитие трещин и других повреждений на гранях сооружений, в зонах сопряжения элементов сооружений и оснований с различными механическими и фильтрационными свойствами, а также в подземных выработках;

- протечки в потернах сооружений, следы выщелачивания бетона;

- засорение, зарастание, перемерзание дренажных устройств;

- наледи на выходах фильтрующей воды;

- высачивание воды и намокание откосов и склонов, заболачивание, появление ключей и грифонов;

- наличие мутности фильтрующей воды;

- механические повреждения элементов водосбросного тракта и размывы русла в нижнем бьефе;

- повреждение коррозия и нарушение работоспособности затворов, гидромеханического, кранового и электромеханического оборудования;

- работоспособность систем инструментального контроля;

- ориентировочные объемы и уровень наносов в верхнем бьефе, отложения наносов (бары) в нижнем бьефе

 

Примечание. Визуальные наблюдения могут выполняться в комплексе с инструментальными. При выполнении наблюдений за качественными характеристиками показателей состояния ГТС следует максимально использовать средства линейно-угловых измерений, масштабное фотографирование, методы неразрушающего контроля и другие возможные для применения технические средства. Обследования подводных элементов сооружений, подводящего и отводящего участков русел (каналов) следует выполнять с использованием гидроакустических средств измерений и подводной видеосъемки.