Приложение Л (рекомендуемое). Оценка состояния, основные виды нарушений, ремонт и реконструкция плотин

Приложение Л
(рекомендуемое)

Оценка состояния, основные виды нарушений, ремонт и реконструкция плотин

Л.1 Состояние грунтового сооружения в период эксплуатации оценивается контролирующими показателями:

контролирующие показатели - назначенные проектом показатели состояния (измеряемые и рассчитываемые), которые для работающего сооружения должны периодически определяться и сравниваться с предельно допустимыми и критическими их значениями (данными в проекте и уточненными в период эксплуатации);

предельно допустимые значения (ПДЗ) - показатели состояния сооружения, при которых выполняются требования нормативных документов, т.е. такие показатели, при которых обеспечивается нормативная надежность сооружения;

критические значения (КЗ) - показатели состояния сооружения, при которых не обеспечивается его нормативная надежность.

Л.2 Плотина считается работоспособной и исправной при выполнении следующих условий:

значения контролирующих показателей состояния соответствуют предельно допустимым, установленным для работоспособного исправного состояния сооружения;

визуальными наблюдениями не обнаружено потенциально опасных повреждений и неблагоприятных процессов.

При исправном работоспособном состоянии плотины проводятся контрольные наблюдения и текущий ремонт.

Л.3 Плотина считается работоспособной, но неисправной в тех случаях, когда:

визуальными наблюдениями обнаружены повреждения;

количественный показатель (показатели) состояния не соответствует предельно допустимым значениям, установленным для работоспособного исправного состояния.

При работоспособном неисправном состоянии сооружение продолжает выполнять заданные функции. Проводятся дополнительные исследования с целью выяснения причин неисправности и способу их устранения. Устранение повреждений может быть выполнено при нормальной эксплуатации сооружения.

Л.4 Состояние плотины считается неработоспособным в случаях, когда:

визуальными наблюдениями обнаружены повреждения;

один (или несколько) измеренных контролирующих показателей находится в диапазоне между предельно допустимым значением, соответствующим работоспособному, но неисправному состоянию и критическим значениям показателя состояния.

На плотину, находящуюся в неработоспособном состоянии, снижаются нагрузки, наблюдения проводятся по специально разработанной программе, выполняются исследования с целью прогноза ее состояния и решения вопросов ремонта или усиления.

Л.5 Состояние плотины оценивается как аварийное (предельное) в тех случаях, когда:

визуальными наблюдениями обнаружены нарушения или процессы, развитие которых может привести к разрушению (т.е. аварии) плотины;

один или несколько показателей состояния сооружения достигли критических значений.

Аварийное (предельное) состояние плотины обязывает эксплуатационный персонал срочно выполнять работы в соответствии с планом противоаварийных мероприятий и обеспечить безопасность плотины путем ограничений режима ее эксплуатации. После устранения угрозы аварии выполняются исследования по выявлению причин, приведших к аварии, разрабатывается комплекс мероприятий по восстановлению эксплуатационных функций плотины в прежнем или новом режиме. На период выполнения ремонтных мероприятий могут быть установлены дополнительные ПДЗ показателей состояния. В отдельных случаях рассматриваются условия консервации сооружения.

Основные виды нарушений в плотинах из грунтовых материалов указаны в таблице Л.1.

Л.6 Различают следующие виды ремонтов плотин из грунтовых материалов:

текущие;

капитальные;

предотвращающие аварии;

послеаварийные;

ремонты при реконструкции сооружений.

Л.7 К текущим ремонтам относится выполнение следующих ремонтных работ:

заделка промоин и других поверхностных деформаций на гребне и откосах плотины;

ремонт креплений верхового и низового откосов при их незначительных повреждениях;

заделка трещин на гребне и откосах плотины, при которых не требуется снижение бьефа в водохранилище;

восстановление оползшего откоса (если его оползание не повлекло разрушение плотины);

расчистка дренажных канав;

доведение гребня плотины до проектной отметки при осадках и др.

Необходимость такого рода ремонтных работ, обычно, устанавливается визуальными и инструментальными наблюдениями, не требует специальных обоснований, применения больших технических средств.

Л.8 К капитальным ремонтам относятся следующие виды работ:

замена бетонного крепления верхового откоса при сниженном уровне воды верхнего бьефа;

заделка глубоких трещин на гребне плотины путем прохода траншей и заполнения их уплотняемым грунтом при сниженном уровне воды верхнего бьефа;

замена заиленного дренажа при сниженном уровне верхнего бьефа и др.

Необходимость такого ремонта обосновывается на основе анализа результатов визуальных наблюдений, показаний КИА, выполненных дополнительных исследований (геофизическими, и другими методами), соответствующими расчетами.

Эти работы требуют применения специальных технических средств.

Л.9 Необходимость предотвращающего аварию ремонта возникает, если визуальными наблюдениями и показаниями КИА обнаружены следующие нарушения в работе плотины из грунтовых материалов:

подъем поверхности депрессии с выходом на откос;

выходы сосредоточенного фильтрационного потока, грифоны;

вынос частиц грунта;

повышение поверхности депрессии (выше принятых предельных значений);

увеличение фильтрационного расхода (выше принятых предельных значений);

мутность профильтровавшейся воды;

продольные и поперечные трещины на гребне плотины с прогрессирующим их удлинением и раскрытием (трещины откола);

оползание откоса (верхового или низового), грозящее разрушением плотины;

осадка гребня (выше предельных значений);

воронки на гребне или откосах и др.

При обнаружении указанных нарушений необходимо усилить контроль за сооружением, установить причину нарушений, наметить план первоочередных мероприятий. Одним из первоочередных мероприятий является снижение напора на сооружение при постоянном контроле его состояния.

В зависимости от причины нарушения, которая в ряде случаев устанавливается только в результате выполнения научно-исследовательских, а иногда и инженерно-геологических работ, разрабатывается план (проект) ремонтных работ.

Ремонтные работы могут выполняться двух видов - первоочередные и основные.

Первоочередные работы замедляют или приостанавливают разрушительные процессы в плотине.

Основные работы выполняются после окончательного установления причины нарушения, выполнения соответствующих расчетов, обоснований, проекта ремонта. Такие работы выполняются с привлечением специальных технических средств и непланируемых материальных затрат.

Л.10 Аварии на плотинах из грунтовых материалов приводят к разрушению напорного фронта в результате: перелива через гребень, нарушения фильтрационной прочности в теле, основании, сопряжениях с бетонными сооружениями и берегами, обрушения откосов и др.

Восстановительные работы выполняются на основе:

анализа условий эксплуатации сооружения;

установления причин аварии;

исполнительной съемки в месте аварии;

инженерно-геологических и научно-исследовательских работ;

проектных работ по восстановлению;

оценки целесообразности проведения восстановительных работ или консервации сооружения.

В таблице Л.1 приводятся основные виды нарушений (отказов) грунтовых плотин, способы их обнаружения, возможные причины и способы ремонта.

Л.11 При реконструкции плотин из грунтовых материалов, как правило, увеличивается их высота и соответственно напор на сооружение. Изменяя в целом конструкцию плотины, можно сохранить некоторые ее элементы, выполнив их ремонт. К таким элементам следует отнести дренажи, крепления откосов, негрунтовые ПФУ, если в них не обнаружены нарушения. Ремонт указанных элементов плотин осуществляют при выполнении их надежного сопряжения с возводимой частью плотины и с учетом условий работы всего реконструируемого сооружения.

При увеличении высоты плотины следует пересмотреть основные параметры гидроузла и водохранилища.

Таблица Л.1 - Основные виды нарушений в плотинах из грунтовых материалов и способы их ремонта

Нарушения (отказ)	Способы обнаружения	Причины нарушения	Исследования по устранению нарушения	Способы ремонта
1 Вертикальные поверхностные поперечные трещины на гребне	Визуальные наблюдения	Разница осадок на различных участках плотины	Поверочные расчеты осадок. Инженерно-геологические изыскания	Заделка трещин песком, если они неглубокие (выше ФПУ). Глубокие трещины заделываются при сниженном УВ несколькими способами: проходка траншей с последующей заделкой глинистым грунтом; создание "стены в грунте"; инъекцирование верхней части плотины
2 Вертикальные продольные наружные трещины на гребне ядра вблизи его верховой грани по контакту с переходными зонами	Визуальные наблюдения, измерение осадок ядра со стороны верхнего (осадка больше) и нижнего (осадка меньше) бьефа	Значительная осадка верховой призмы во время первого заполнения водохранилища или землетрясения	Инженерно-геологические изыскания. Поверочные расчеты осадок	Заделка песком неглубоких трещин, проход траншеи и заделка глубоких трещин (при сниженном уровне воды в бьефе)
3 Продольные трещины откола большой протяженности при значительных горизонтальных смещениях и деформации нижней части откоса, развитие трещин в течение короткого времени	Визуальные наблюдения; показания пьезометров	Увеличение нагрузок на гребне; подъем поверхности депрессии; сейсмические воздействия; температурные воздействия (промерзание - оттаивание); снижение прочностных свойств грунтов в теле плотины и основании	Фильтрационные исследования; инженерно-геологические исследования; температурные расчеты; расчеты устойчивости	Ремонт низовой части плотины (пригрузка, создание дренажа, уположение откоса)
4 Наличие воронок и просадок на гребне грунтовой плотины с ядром, увеличение фильтрационного расхода	Визуальные наблюдения	Внутренние горизонтальные трещины отрыва	Дополнительные инженерно-геологические изыскания с бурением скважин с целью установления мест отрыва	Снижение уровня воды в водохранилище; цементация - инъекция; создание "стены в грунте"
5 Внутренние продольные горизонтальные трещины при наличии в основании сильносжимаемых грунтов	Визуальные и инструментальные наблюдения увеличивающегося фильтрационного расхода при первом заполнении	Разница в величине осадок на неоднородном основании с сильносжимаемыми слоями	Анализ данных изысканий. Дополнительные инженерно-геологические изыскания	Полная сработка водохранилища; инъекция основания
6 Внутренние продольные горизонтальные трещины в поверхностной зоне плотины	Визуальные наблюдения ходов сосредоточенной фильтрации	Промерзание поверхностной толщи грунта при незавершенных осадках	Уточнение места деформаций. Дополнительные инженерно-геологические изыскания с бурением скважин, использованием геофизических методов и т.п.	Сработка водохранилища; разработка траншеи в месте выхода сосредоточенного фильтрационного потока и заделка грунтом; инъекция
7 Выход фильтрационных вод на низовой откос	Визуальные наблюдения, показания пьезометров	Образование слабофильтрующих слоев в теле плотины	Фильтрационные исследования, расчеты устойчивости	Устройство наслонного дренажа; укрепление откоса
8 Заиление обратных фильтров дренажей	Показания пьезометров перед дренажом (уменьшение разности уровней воды в дренаже и ближайшем пьезометре)	Заиление обратных фильтров	Фильтрационные исследования	Ремонт или замена дренажа
9 Разрушение бетонного крепления верхового откоса, швов между плитами	Визуальные наблюдения деформаций плит, их разрушений, выноса материалов подготовки из-под плит	Температурные и гидродинамические воздействия при сработке водохранилища, волновые воздействия	Оценка состояния отдельных участков крепления для решения вопроса о целесообразности его ремонта или замены	Сработка водохранилища; разборка разрушенных участков крепления; замена крепления или его ремонт, сопряжение с сохранившимися участками