Визуально-измерительный контроль фундаментов РВС (резервуаров вертикальных стальных)

В данной статье раскрывается информация о проведении визуально-измерительного контроля фундаментов резервуаров вертикальных стальных.

Оценка состояния и фундамента резервуара. Комплекс работ по обследованию оснований и фундаментов резервуаров включает в себя:

-          обследование при частичной технической диагностике резервуаров;

-          обследование при полной технической диагностике резервуаров, определение причин развития недопустимых деформаций фундаментов и оснований.

1.         Состав работ по обследованию оснований и фундаментов при частичной технической диагностике:

-          подготовка к проведению обследования основания (фундамента);

-          анализ проектной и исполнительной документации на устройство фундамента и основания, а также результатов, проведенных ранее геодезических наблюдений за основанием (фундаментом);

-          составление Программы обследования;

-          измерение деформаций основания (фундамента);

-          визуальное обследование фундамента в доступной для обследования зоне;

-          составление отчета, включающего заключение по результатам обследования.

При полной технической диагностике выполняются все те же работы что и при частичной, только с добавлением обмерных работ (при отсутствии исполнительной документации на фундамент) и инструментального обследования фундамента.

2.         Подготовка к обследованию основания (фундамента) включает в себя:

-          проверку наличия, или создание при ее отсутствии, съемочной геодезической сети;

-          проверку наличия и работоспособности существующих или установка новых деформационных марок;

-          определение расположения коммуникаций, трубопроводов, оборудования внутри обвалования резервуара.

Перед началом измерений высотных отметок, кренов необходимо:

-          проверить наличие и работоспособность (освидетельствовать) или установить исходные знаки высотной и плановой основ — реперы (один и более) находящиеся на расстоянии не более 200 м от обследуемого резервуара;

-          освидетельствовать или установить деформационные марки.

Привязка реперов должна приводиться к Балтийской системе высот. При отсутствии привязки ее необходимо выполнить в составе подготовительных работ. Деформационные марки должны быть выполнены в виде закладных деталей, установленных на горизонтальной поверхности фундамента с шагом 6 м с предварительной разметкой окрайки днища.

3.         Анализ проектной документации включает в себя:

Определение типа фундамента, толщины песчаной подушки; величины нагрузки на фундамент, проектных требований к характеристикам бетона (прочности на сжатие, морозостойкости и т. д.). При анализе результатов проведенных ранее геодезических наблюдений за деформациями основания (фундамента) должно быть установлено наличие/отсутствие ранее обнаруженных недопустимых деформаций основания (фундамента).

4.         Составление Программы обследования

На основании анализа проектной и исполнительной документации, результатов проведенных ранее геодезических наблюдений, с учетом расположения коммуникаций, трубопроводов, оборудования внутри обвалования резервуара диагностическая организация разрабатывает Программу обследования.

5.         Измерение деформаций основания (фундамента). Деформации основания (фундамента) измеряются геодезическими методами. При измерениях должны быть определены:

-          вертикальные перемещения по периметру резервуара: осадки, просадки, подъемы;

-          крен резервуара.

Вертикальные перемещения измеряют методом геометрического нивелирования по реперам и деформационным маркам. Целью нивелирования основания и днища резервуара в процессе его эксплуатации является получение информации о состоянии основания и днища, выявление недопустимых по величине осадок основания и хлопунов днища для принятия мер по их устранению. Нивелированию подлежат окрайка днища по наружному периметру резервуара, фундамент лестницы и фундамент под запорную арматуру у резервуара. Построив график зависимости осадки от времени, можно прогнозировать стабилизацию осадки или дальнейшее ее развитие. Нивелированием днища внутри резервуара определяют высоту хлопунов днища и координаты их расположения. В первые четыре года после ввода резервуара в эксплуатацию рекомендуется ежегодно проводить нивелирование окрайки днища в абсолютных отметках и результаты заносить в журнал нивелирования окрайки днища. Через 4 года, как правило, осадка основания стабилизируется, поэтому в последующие годы достаточно проводить контрольные нивелирования окрайки днища один раз в 5 лет или каждый раз при очередном диагностическом контроле. Одним из распространенных методов для измерений вертикальных перемещений фундаментов на сильно сжимаемых, оттаивающих и просадочных грунтах является нивелирование III класса. Измерение осадок фундаментов состоит в периодическом повторном нивелировании марок, установленных на сооружении, от исходных (практически неподвижных) реперов.Процесс организации и измерения осадок фундаментов нивелированием III класса складывается из следующих этапов:

1.         Размещение и установка знаков высотной основы.

2.         Выбор геодезических инструментов.

3.         Производство нивелирования III класса.

4.         Камеральная обработка результатов нивелирования.

Размещение и установка знаков высотной основы. Для измерения осадок сооружений на их частях устанавливают деформационные марки — геодезические знаки (металлические пластины с перекрестием, визирные цели и т. п.), жестко укрепленные на конструкции. В качестве исходных высотных знаков для нивелирования могут служить две группы грунтовых реперов, закладываемых в 50–70 м по разные стороны от сооружения. В случае невозможности установить грунтовые реперы можно обойтись двумя группами стенных реперов, закладываемых на старых зданиях (со стабилизировавшейся осадкой).

Выбор геодезических инструментов. Для измерения осадок фундаментов можно применять все типы нивелиров, обеспечивающих точность нивелирования III класса, т. е. нивелиры со зрительными трубами, имеющими 30–35 — кратное увеличение, и с уровнями (при трубе), имеющими цену деления 12–15" на 2 мм дуги. Для контактных уровней цена деления может быть понижена до 30" на 2 мм дуги. Рейки 1-, 2- и 3-метровой длины должны быть двухсторонними, шашечными (желательно с полусантиметровыми делениями) и с уровнями. Могут также применяться штриховые рейки с двумя шкалами. Погрешности в нанесении дециметровых штрихов и в положении пятки рейки не должны превышать 0,5 мм. Перед началом работ нивелир должен быть поверен, а рейки исследованы при помощи контрольного метра.

Производство нивелирования III класса. Нивелирование для измерения осадок выполняется короткими лучами при расстояниях от нивелира до рейки от 4 до 30 м; при этом инструмент устанавливают в середине так, чтобы высота визирного луча над почвой или над препятствиями была не менее 0,3 м. Нивелирование можно выполнять в любое время дня и ночи. Работы следует прекращать только при сильном ветре и дожде, в жаркую погоду, порождающую конвекционные токи воздуха, и в сильный мороз (-20°С и ниже). В первом цикле нивелирование выполняют дважды, при этом второй (дублирующий) цикл производят немедленно вслед за первым. Расхождения в отметках, полученных из двух таких нивелировок одноименных марок, не должны превышать 3 мм. Как правило, нивелирование ведут замкнутыми ходами или в прямом и обратном направлениях при двух горизонтах инструмента по маркам. При производстве нивелирования особое внимание должно быть обращено на устойчивость инструмента. Нивелирование в каждом цикле наблюдений выполняют по одним и тем же направлениям, в связи с чем, на площадке фиксируются постоянные места установки инструмента.

Нивелирная съемка должна выполняться каждый раз в одних и тех же точках, закрепленных марками во время гидравлического испытания после строительства. Величины осадок основания резервуара определяют, сравнивая результаты нивелирования с постоянной абсолютной отметкой репера. Могут быть использованы грунтовые реперы или реперы, заложенные в стенах здания или сооружений.

При получении в ходе нивелирования значений абсолютной осадки более 200 мм обязательно требование по подтверждению измеренных значений высот независимыми нивелирными ходами от трех реперов. Абсолютные значения высотных отметок передаются на точки измерений от репера.

Для резервуаров, опирающихся на песчаную подушку (не имеющих фундамента), и при отсутствии деформационных марок значения разностей высотных отметок и кренов фундамента резервуара принимают равными соответствующим значениям, определенным для наружного контура окрайки днища путем геодезических измерений. Число точек измерений отметки окрайки должно быть не менее 8, но не реже, чем через 6 м, обход против хода часовой стрелки. При измерении высотных отметок и кренов фундамента (основания) по окрайке днища резервуара при частичной и полной технической диагностике нивелирная рейка устанавливается вплотную к стенке (уторному шву) резервуара. Крен резервуара определяется по отношению разности отметок диаметрально противоположных точек к расстоянию между ними. Схема измерения величины неравномерной осадки основания (фундамента) приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема измерения величины неравномерной осадки основания резервуара.

Камеральная обработка результатов нивелирования

После уравнивания высотной сети вычисляют отметки (высоты) деформационных марок и определяют следующие характеристики:

1)        определяют величину абсолютной, или полной, осадки S марок как разность отметок, полученных относительно репера, расположенного за воронкой осадок сооружения и принимаемого за неподвижный, в текущий моментвремени (Н_тек) и в начале наблюдений (Н_нач):

S = Н_тек — Н_нач;                                                                                                             (1)

2)        подобным образом находят осадку между предыдущим и последующим циклами наблюдений:

S_n-1, n= H_n — H_n-1,                                                                                                         (2)

где n — очередной цикл наблюдений;

3)        определяют неравномерность осадок фундамента (основания) в текущем цикле:

∆S_1–2 = (S₂ — S₁)n,                                                                                                        (3)

где 1, 2 — номера осадочных марок;

4)        определяют среднюю осадку всего сооружения или отдельных его частей как среднее арифметическое из суммы осадок всех n его точек:

                                                                                                              (4)

5)        определяют наклон фундаментов (крен):

                                                                                                                   (5)

6)        вычисляют величину относительного прогиба 2f вдоль оси фундамента:

                                                                                                     (6)

где S₁, S₃ — осадки точек 1 и 3, фиксированных на краях фундамента,

S₂ — осадка точки 2, расположенной между точками 1 и 3,

l — расстояние между точками 1 и 3.

7)        определяют скорость деформации:

                                                                                                                         (7)

где t — период наблюдений, S_n — осадка некоторой марки n.

Визуальное обследование фундамента

При визуальном обследовании в доступных для обследования местах выявляются:

-          наличие зазора между окрайкой днища и фундаментом;

-          трещины в бетоне;

-          отслоение защитного слоя бетона вследствие коррозии арматуры;

-          сколы, выбоины на поверхности бетона;

-          наличие деструкции бетона;

-          потеки ржавчины на бетоне;

-          участки бетона, пропитанные нефтью;

-          зоны разрушения бетона вследствие его коррозии;

-          наличие коррозии арматуры;

-          целостность стержней арматуры.

По результатам визуального обследования составляется ведомость дефектов железобетонных конструкций с указанием положения и характеристик дефектов.

Инструментальное обследование фундамента. При инструментальном обследовании фундамента производится измерение величины зазора между окрайкой днища и фундаментом, определение геометрических размеров дефектов бетона (ширина раскрытия трещин, глубинасколов и т. п.).

Обмерные работы. Обмерные работы выполняются при отсутствии исполнительной документации с целью определения вертикальных размеров фундамента. По результатам обмерных работ составляется план фундамента и разрез.

Составление отчета, включающего заключение по результатам обследования. По результатам проведенных работ составляются акты и отчеты, на основании которых производят заключение. При оценке состояния фундамента эксплуатирующегося резервуара как ограниченно работоспособного по причине превышения деформациями необходимо выполнить ремонт фундамента и/или усиление основания. При оценке состояния фундамента резервуара как аварийного дальнейшая его эксплуатация не допускается без выполнения ремонта и/или усиления основания.

Литература:

1.         Приказ Ростехнадзора от 26 декабря 2012 г № 780 «Об утверждении Руководства по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов»;

2.         СП 13–102–2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.

3.         РД 03–606–03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю»

4.         СП 50–101–2004 Проектирование и устройство фундаментов и оснований зданий и сооружений.

5.         СП 50–102–2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов

6.         СП 52–101–2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

7.         ПБ 08–624–03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности.

8.         ИТН 93. Инструкция по техническому надзору, методам ревизии и отбраковке трубчатых печей, резервуаров, сосудов и аппаратов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

9.         РД 08–95–95 Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов.

10.     РД 153–112–017–97 Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров.

11.     РД 39–30–1284–85 Руководство по обследованию и дефектоскопии вертикальных стальных резервуаров.

12.     ТД 23.115–96 Технология геодезического обследования стальных вертикальных резервуаров.