способ оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций

Формула изобретения

Способ оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций, заключающийся в визуальном и инструментальном обследовании конструкции, включающий также натурные обследования среды и конструкции коллектора, лабораторные испытания образцов и проб, поверочные расчеты и разработку рекомендаций по восстановлению работоспособного состояния конструкций, отличающийся тем, что при визуальном и инструментальном обследовании производят определение степени коррозии арматуры в процентах к первоначальному сечению и на основании полученных и накопленных данных строят экспериментально-расчетные номограммы, характеризующие вероятностные поля безотказности конструкций коллектора для инженерных коммуникаций в процессе эксплуатации для различных уровней эксплуатационной надежности при потере запаса по несущей способности и связывающие между собой вероятностные величины «степень коррозии», «продолжительность эксплуатации» и вероятностные величины стохастического процесса «деградации конструкции в эксплуатационный период», учитывающие кинетику накопления повреждений и изменение несущей способности под агрессивным воздействием внешней и внутренней сред и действующих нагрузок, а затем путем использования построенных номограмм прогнозируют дальнейшее состояние конструкций и разрабатывают рекомендации по восстановлению их работоспособного состояния, при этом по достижении степени коррозии арматуры от 2 до 7% судят о необходимости проведения профилактического или текущего ремонта конструкций, по достижении степени коррозии арматуры от 7 до 15% судят о необходимости проведения текущего или капитального ремонта конструкций, по достижении степени коррозии арматуры от 15 до 25% судят о необходимости проведения капитального ремонта конструкций или реконструкции сооружения, а при достижении степени коррозии арматуры свыше 25% выносят решение о необходимости немедленной реконструкции или ликвидации сооружения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и подземному строительству, в частности к оценке и прогнозированию технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций.

Одной из важнейших задач, стоящей перед эксплуатационной службой городских коллекторных сетей, является постоянное проведение мероприятий по поддержанию исправного и восстановлению работоспособного состояния железобетонных конструкций коллекторов с целью обеспечения промышленной безопасности сооружения, нормальных условий эксплуатации инженерных коммуникаций и безопасной работы обслуживающего персонала.

Известный способ оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций заключается в визуальном и инструментальном обследовании их конструкций. Он включает также натурные обследования среды и конструкций коллектора, лабораторные испытания образцов и проб, поверочные расчеты и разработку рекомендаций по восстановлению работоспособного состояния конструкций (см. «Свод правил по проектированию и строительству СП 13-102-2003» "Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений" (принят постановлением Госстроя РФ от 21 августа 2003 г. N 153)).

Указанные правила представляют собой общие положения, касающиеся любых железобетонных конструкций и регламентируют в основном технические вопросы, связанные с проведением натурных обследований, лабораторных испытаний образцов и проб и поверочных расчетов указанных конструкций. За рамками известных правил остаются специфические особенности, касающиеся конкретных классов железобетонных конструкций, в частности заглубленных железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию способа оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций, позволяющего обеспечить промышленную безопасность сооружений, нормальные условия их эксплуатации и безопасность работы обслуживающего персонала.

Технический результат, который может быть получен при использовании способа, заключается в повышении эксплуатационной надежности и безопасности работы обслуживающего персонала.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе оценки и прогнозирования технического состояния железобетонных коллекторов инженерных коммуникаций, заключающемся в визуальном и инструментальном обследовании конструкции, включающем также натурные обследования среды и конструкции коллектора, лабораторные испытания образцов и проб, поверочные расчеты и разработку рекомендаций по восстановлению работоспособного состояния конструкций, при визуальном и инструментальном обследовании производят определение степени коррозии арматуры в процентах к первоначальному сечению и на основании полученных и накопленных данных строят экспериментально-расчетные номограммы, характеризующие вероятностные поля безотказности конструкций коллектора для инженерных коммуникаций в процессе эксплуатации для различных уровней эксплуатационной надежности при потере запаса по несущей способности и связывающие между собой вероятностные величины - «степень коррозии», «продолжительность эксплуатации» и вероятностные величины стохастического процесса «деградации конструкции в эксплуатационный период», учитывающие кинетику накопления повреждений и изменение несущей способности под агрессивным воздействием внешней и внутренней сред и действующих нагрузок, а затем путем использования построенных номограмм прогнозируют дальнейшее состояние конструкций и разрабатывают рекомендации по восстановлению их работоспособного состояния, при этом по достижении степени коррозии арматуры от 2 до 7 процентов судят о необходимости проведения профилактического или текущего ремонта конструкций, по достижении степени коррозии арматуры от 7 до 15 процентов судят о необходимости проведения текущего или капитального ремонта конструкций, по достижении степени коррозии арматуры от 15 до 25 процентов судят о необходимости проведения капитального ремонта конструкций или реконструкции сооружения, а при достижении степени коррозии арматуры свыше 25 процентов выносят решение о необходимости немедленной реконструкции или ликвидации сооружения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлены номограммы, характеризующие поля безотказности конструкций коллектора для инженерных коммуникаций в процессе эксплуатации для различных уровней эксплуатационной надежности.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально осуществляют оценку технического состояния коллекторов инженерных коммуникаций. Здесь учитывают особенности конструкции коллектора и условия выполнения ранее проводившихся работ, а также техническое состояние железобетонных конструкций и динамику протекающих коррозионных процессов. Определение влажности и температуры воздуха, температуры и влажности бетона выполняют согласно установленным нормам (например, ГОСТ 12730.2-78; DIN EN 55011 и др.) с использованием различных электродов и пробников.

Для обнаружения агрессивных веществ в газовой фазе и степени их агрессивности используют газоанализаторы и комплекты соответствующих индикаторов. Оценка агрессивности среды может быть проведена, например, согласно СНиП 2.03.11-85.

Анализ грунтовых вод на содержание агрессивных веществ, в том числе анализ на наличие и концентрацию хлор-ионов Cl^-, сульфатов SO^- ₄, углекислоты, определение значения рН может быть выполнено согласно ГОСТ 9.039-74.

Трещины в конструкциях фиксируют с указанием их глубины, протяженности, направления и раскрытия с учетом возможного изменения этих параметров во времени.

На основании полученных данных определяют наиболее опасные с точки зрения воздействия агрессивной среды участки обследуемого коллектора, оценивают техническое состояние конструкций коллектора и проводят разработку рекомендаций по восстановлению работоспособного состояния конструкций. Для разработки рекомендаций используют построенные экспериментально-расчетные номограммы, характеризующие вероятностные поля безотказности конструкций коллектора для инженерных коммуникаций в процессе эксплуатации для различных уровней эксплуатационной надежности при потере запаса по несущей способности. Номограммы связывают между собой вероятностные величины «степень коррозии», «продолжительность эксплуатации» и вероятностные величины стохастического процесса «деградации конструкции в эксплуатационный период», учитывающего кинетику накопления повреждений и изменение несущей способности под агрессивным воздействием внешней и внутренней сред и действующих нагрузок.

Исходя из полученных результатов введены критерии оценки технического состояния железобетонных конструкций коллектора: I - исправное; II - работоспособное; III - ограниченно работоспособное; IV - недопустимое; V - аварийное. Критериями перехода конструкций из одной категории технического состояния в последующие, вплоть до аварийного, являются: трещинообразование, отслоение защитного слоя бетона и коррозия арматуры в несущем элементе конструкции. Граничными условиями перехода является величина коррозии арматуры: 2% - переход из I во II категорию технического состояния; 7% - переход из II категории в III; 15% - то же из III в IV; 25% - переход из IV категории в V.

Например, как это может быть определено с использованием номограмм, представленных на чертеже.

Предположим, что железобетонный коллекторный тоннель эксплуатируется в течение 36 лет.

Натурные обследования коллектора показали, что состояние бетонных конструкций в различных местах тоннеля значительно различается.

Если степень коррозии арматуры в несущем элементе конструкции составляет от 5% до 7%, то вероятность того, что конструкция находится во второй (работоспособной) категории технического состояния, будет не более 0,02.

С наибольшей вероятностью 0,5 следует, что если степень коррозии арматуры в несущем элементе конструкции составляет от 7% до 15% и конструкция находится в третьей (ограничено работоспособной) категории технического состояния и с вероятностью 0,1 может находиться в этой категории еще 8-10 лет, после чего с большой вероятностью перейдет в IV недопустимую категорию.

При достижении степени коррозии арматуры от 2 до 7 процентов разрабатывают рекомендации и технологию проведения профилактического или текущего ремонта конструкций.

При достижении степени коррозии арматуры от 7 до 15 процентов разрабатывают рекомендации и технологию проведения текущего или капитального ремонта конструкций.

При достижении степени коррозии арматуры от 15 до 25 процентов разрабатывают рекомендации и технологию проведения капитального ремонта конструкций или реконструкции сооружения. При достижении степени коррозии арматуры свыше 25 процентов разрабатывают технологию по немедленной реконструкции или ликвидации сооружения.