Приложение А (справочное). Характерные дефекты тоннельных сооружений и грунтового массива

Приложение А
(справочное)

Характерные дефекты тоннельных сооружений и грунтового массива

А.1 Природно-техногенное воздействие окружающей среды на тоннели и метрополитены зависит от глубины заложения и способа сооружения тоннелей и метрополитенов (открытый, закрытый, щитовой, буровзрывной) и инженерно-геологических условий трассы сооружения.

А.2 Конструкции тоннелей и метрополитенов выполняют из монолитных бетонных, преимущественно сборных железобетонных и стальных (чугунных) элементов (материалов).

A.3 В конструкциях тоннелей и метрополитенов могут иметь место дефекты и повреждения, возникающие на стадиях их изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации объекта:

а) технологические трещины - усадочные, образующиеся в незатвердевшем бетоне вследствие усадочных деформаций бетона при плохом уходе за его поверхностью, а также осадочные, возникающие вследствие неравномерной осадки бетонной смеси при ее уплотнении или при деформации опалубки (эти трещины имеют рваные края, резко изменяющиеся подлине раскрытия);

б) температурно-усадочные повреждения, возникающие в затвердевшем бетоне вследствие его плохой тепловлажностной обработки и обычно проявляющиеся в виде трещин с раскрытием до 0,2 мм;

в) дефекты бетонирования - раковины и каверны, места с вытекшим цементным раствором, обнажение арматуры или недостаточная толщина защитного слоя;

г) другие повреждения - сколы бетона, силовые трещины из-за непредвиденных воздействий (возникают обычно в слабоармированных местах).

А.4 При действии на железобетонные конструкции нагрузок и воздействий могут возникать следующие виды трещин:

- силовые трещины в бетоне - поперечные в растянутых элементах и растянутых зонах изгибаемых элементов, продольные в сжатых элементах и сжатых зонах изгибаемых элементов, косые (наклонные) в стенках блоков обделки, раскрытие трещин более 0,2 мм в растянутых зонах и раздробление бетона в сжатых зонах обделки;

- трещины от местного действия нагрузки в зонах установки анкеров напрягаемой арматуры, в местах опирания конструкций и стыков элементов обделки и в других подобных местах.

Образование и раскрытие этих трещин ограничивают (контролируют) расчетами по трещиностойкости, а в сжатой зоне бетона - дополнительно расчетами по прочности.

А.5 Температурно-усадочные трещины, возникающие от неравномерных по сечению конструктивного элемента деформаций, усадки бетона, образуют сетку поверхностных трещин и, суммируясь с напряжениями от нагрузки, способствуют образованию силовых трещин.

А.6 Продольные трещины вдоль арматуры возникают из-за стесненной арматурой усадки бетона, замерзания сырого инъекционного раствора в каналах или из-за коррозии арматуры в бетоне. Данные факторы могут ускорять появление продольных трещин от обжатия бетона.

А.7 Наиболее опасными образующимися в процессе эксплуатации объекта являются горизонтальные трещины, сколы бетона вблизи горизонтальных стыков, свидетельствующие о перенапряжении конструкции с большими деформациями.

А.8 Причинами развития коррозии арматуры могут быть: недостаточная толщина защитного слоя бетона, низкая плотность бетона защитного слоя и, как следствие, потеря бетоном защитных свойств (например, в результате карбонизации), особенно опасная в условиях агрессивного воздействия среды (чаще всего хлористых солей).

Значения раскрытия трещин в этих случаях бывают равны примерно двойной толщине продуктов коррозии (ржавчины) на арматурном стержне или пучках стержней. Толщина продуктов коррозии, как правило, превышает толщину прокорродировавшего металла в 2,5-3 раза.

А.9 В конструкциях могут возникнуть коррозионные повреждения в виде растрескивания поверхности бетона, разрыхления и последующего разрушения наружных слоев, связанные с попеременным замерзанием и оттаиванием бетона во влажной среде (размораживание) при открытом способе возведения конструкций тоннелей и метрополитенов или воздействием агрессивной среды при обводнении подземных конструкций.

А.10 Деформации отдельных колец обделки проявляются в виде разрушения заполнения чеканочных канавок между отдельными элементами обделки и появления трещин в путевом бетоне.

А.11 В конструкциях (обделках) тоннелей и метрополитенов из-за неисправностей водоотвода, нарушения гидроизоляции, обводнения конструкций техногенными водами происходит выпуск воды, в том числе с заобделочным грунтом, через стыки конструкций внутрь тоннельных сооружений, что влечет за собой образование высолов (продуктов выщелачивания бетона). Высолы могут образовываться и на стадии строительства до устройства гидроизоляции, омоноличивания стыков и заделки различных технологических отверстий.

А.12 Разуплотнение грунтов в заобделочном пространстве приводит к возникновению нагрузок на тоннельные обделки, их перераспределению и изменению напряженно-деформированного состояния конструкций тоннельных сооружений.

А.13 Нарушение гидроизоляции сборных железобетонных обделок (нарушение герметизирующего уплотнения по контуру блока обделки), оклеенной, наплавляемой или напыляемой гидроизоляции тоннелей открытого способа работ ведет к появлению течей и намоканий конструкций тоннелей и метрополитенов.

А.14 Воздействие агрессивной (техногенной) среды на бетонные конструкции и гидроизоляцию тоннелей и метрополитенов ведет к коррозионному разрушению бетона и образованию слоя ржавчины, сопровождающееся уменьшением сечения рабочей арматуры и нарушением сцепления с бетоном, признаками которых являются наличие на поверхности бетона ржавых пятен или мелкой сетки трещин, отслаивание бетона, образование сталактитов в местах течей, разрыхление бетона.

А.15 Биологическая и химическая агрессии могут быть обусловлены бактериальным загрязнением почвы и грунтовых вод, утечками из канализационных коллекторов, наличием органических загрязнений грунтов и грунтовых вод, попаданием горючего и смазочных материалов (ГСМ) через грунт на обделку, наличием в грунтовых водах повышенного содержания сульфат-, хлорид-, магний-ионов, ионов тяжелых металлов (6-валентного хрома, марганца, меди, цианидов, ртути, цинка), усугублением коррозионных процессов наличием блуждающих токов.

А.16 Дефекты, определяемые стандартом как каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией, подразделяются в зависимости от значимости в соответствии с [7], [22]:

- критический - дефект, при наличии которого снижается безопасность работ, прочность, надежность и долговечность сооружения; эксплуатация сооружения при данном дефекте практически невозможна;

- значительный - дефект, несущественно влияющий на безопасность работ, но снижающий прочность, надежность и долговечность сооружения в эксплуатации;

- малозначительный - дефект, который не оказывает существенного влияния на безопасность работ, прочность, надежность и долговечность сооружения в эксплуатации.