Обследование сооружения кабельной эстакады

Обследование сооружения кабельной эстакады по адресу: Свердловская область, г. Нижний Тагил, Восточное шоссе, 43.
Заказчик — АО «УНТК».
Натурное визуально-инструментальное обследование проводилось в целях проверки соответствия выполненных строительных конструкций рабочей проектной документации, а также оценки их технического состояния. Проверялось соответствие габаритных размеров и прочностных характеристик обследуемых строительных конструкций. При этом проводилось сплошное визуальное и локальное инструментальное обследование доступных строительных конструкций очистных сооружений и кабельных эстакад, выявление дефектов и повреждений по внешним признакам с необходимыми измерениями и их фотофиксацией.
В ходе проведения работ была назначена нумерация опор от 1 до 35, отсчет начат от опор, расположенных около существующего резервуара-накопителя. Схема расположения опор и их нумерация дана техническом заключении. Установлено, что кабельные эстакады представляют из себя стальные пространственные конструкции: опоры (стойки), пролетные конструкции (фермы), покрытия и железобетонные основания. Трасса кабельной эстакады состоит из четырех прямолинейных участков с тремя поворотами.
Обследование фундаментов.
Железобетонные фундаменты кабельной эстакады выполнены в количестве 35 штук шести типов: Ф1 (17 шт.), Ф2 (4 шт.), Ф3 (1 шт.), Ф4 (2 шт.), Ф5 (3 шт.), Ф6 (8 шт.).
Фундаменты типа Ф1 расположены под опорами №1, 2, 4-8, 10-12, 15, 17, 19, 20, 22-24, Ф2 располагаются под опорами №3, 16, 18, 21, фундамент Ф3 выполнен под поворотной опорой №9, фундаменты типов Ф4 расположены на поворотах трассы под опорами №13, 14, Ф5 под опорами №25, 28, 32, фундаменты Ф6 №26, 27, 29-31, 33-35. Шаг между осями фундаментов составляет от 11960мм до 15030мм.
Согласно результатам натурного обследования, фундаменты типа Ф1 представляют собой монолитные железобетонные фундаменты с двумя ступенями: габаритные размеры первой составляют 900×1200×1800мм (b×l×h), второй – 1200×1800×300мм (b×l×h). Стальные базы опор (стоек) №1,2, 4-8 обетонированы с получением дополнительной ступени с габаритными размерами 500×1000×400мм (b×l×h). Фундаменты типа Ф2 выполнены монолитными железобетонными столбчатыми. Габаритные размеры первой ступени, видимой над отметкой уровня земли, составляют 1200×1200мм (b×l). А также, стальная база опоры №3 обетонирована до размеров 1000×1080мм (b×l). Фундамент опоры №9 отнесен к типу Ф3 и имеет Г-образную форму в плане, воспринимает усилие от двух стальных опор (стоек). Выполнен монолитным железобетонным, имеет габаритные размеры по длинным сторонам – 1960мм и 1660мм, по торцам – 700мм. Железобетонные монолитные столбчатые фундаменты типа Ф4 представлены в количестве 2-х штук на поворотах трассы, имеют Г-образную форму в плане и размеры по длинным сторонам – 1700мм, по торцам – 700мм. Высота первой ступени составляет 1600мм, второй – 280мм. Фундаменты типа Ф5 и Ф6 являются монолитными железобетонными и имеют размеры плитной видимой части 1800×1800мм и 1200×1800мм (b×l) соответственно.
Вертикальное армирование фундаментов Ф1-Ф4 выполнено стержнями Ø14АIII.
В результате инструментального испытания прочности бетона железобетонных фундаментов Ф1-Ф6 установлено, что его класс по прочности не ниже В15.
Фундаментные болты в основаниях типов Ф1, Ф2, Ф5, Ф6 выполнены марки М20, а в Ф3, Ф4 – М27.
Фундаменты воспринимают нагрузку от бокового давления грунта, собственного веса, веса стальных конструкций опор и ферм эстакады, покрытия, веса инженерных коммуникаций, снегового покрова.
Натурным обследованием выявлены следующие несоответствия выполненных работ проектной документации и повреждения:
Не завершен монтаж железобетонных конструкций – отсутствуют фундаменты и опоры по проектным осям 24, 25, 64 (альбом шифра 15799-46-КМД);
Фактически не выполнена обмазочная гидроизоляция поверхностей фундаментов опор №1-35, соприкасающихся с грунтом;
100% фундаментных болтов опор №1-3, 6, 9-35 повреждены поверхностной коррозией.
Обмазочная гидроизоляция поверхностей железобетонных конструкций выполняется с целью не допустить капиллярного проникновения грунтовых вод в тело бетонного камня, так как при попеременном замораживании и оттаивании находящаяся в порах вода способствует постепенному механическому разрушению структуры бетона, что снижает долговечность фундаментов. Срок службы фундаментов, не имеющих боковой гидроизоляции, значительно снижается.
Поверхностная коррозия фундаментных болтов приводит к уменьшению поперечного сечения, как следствие, снижению жесткости закрепления узла опоры и фундамента, а также к снижению долговечности конструкций.
Основываясь на полученных в результате обследования данных и изученной проектной документации, можно сделать вывод о том, что фактически выполненные железобетонные фундаменты по габаритным размерам и примененным материалам стали соответствуют запроектированным конструкциям. А габаритные размеры плитной части фундаментов типов Ф5 и Ф6 соответствуют проектным значениям для Рм1, Рм2, что говорит о том, что данные фундаменты выполнены свайными с монолитным железобетонным плитным ростверком.
Обследование колонн.
Стальные опоры кабельной эстакады выполнены из прокатных профилей и имеют составное сечение. Всего фактически представлено 5 типов опор в количестве 42 штук: ОП1 (6 шт.), ОП2 (1 шт.), ОП3 (28 шт.), ОП4 (1 шт.), ОП5 (3 шт.), в том числе опоры ОП1* (1 шт.) и ОП3* (1 шт.), имеющие дополнительную стальную подставку для добора стойками необходимой высоты. Опоры имеют аналогичный фундаментам шаг по осям от 11960мм до 15030мм.
Опоры типов ОП1 располагаются под номерами №1, 2, 4, 5, 6-8, имеют высоту от 4795мм до 4830мм и представляют собой стальные стойки из двух ориентированных полками вовнутрь швеллеров №20, объединенных планками из швеллеров №8. Для опирания пролетных конструкций на стойку (опору) в верхнем сечении установлены стальные опорные равнополочные уголки 110×12мм и стальные листы. Опора ОП1*, расположенная под номером №8, имеет подставку из швеллеров №12 и стальных уголков 110×12мм. Опора №3 отнесена к типу ОП2: имеет высоту 4910мм и в сечении имеет две пары швеллеров №20, объединенных планками из швеллеров №8, а между собой – решеткой из равнополочных уголков 50×5мм. В верхнем сечении установлены два швеллера №20, образующих коробчатое сечение. Установлено, что опоры типов ОП1 и ОП2 имеют жесткий узел крепления к фундаментам основания через стальные базы в нижнем сечении опор, которая на момент осмотра были обетонированы.
Опоры (стойки) типа ОП3 располагаются под номерами 9, 10-12, 13 (2 шт.), 14 (2 шт.), 15, 17, 18 (2 шт.), 19, 20, 22-24, 25 (2 шт.), 26, 27, 29-31, 32 (2 шт.), 33-35. Опоры имеют высоту 4500мм и в сечении представляют собой стальные стойки из двух ориентированных полками вовнутрь швеллеров №20, объединенных планками из швеллеров №8. К оголовку опор установлены стальные равнополочные уголки 110×12мм и прокатные листы. Стойки крепятся к фундаментам при помощи стальных баз из следующих элементов: опорной плиты t=20мм, траверс t=10мм, опорных планок t=25мм. Опора ОП3*, расположенная под номером №20, имеет подставку из швеллеров №12 и стальных уголков 110×12мм.
Тип опоры ОП4 расположен на фундаменте с порядковым номером №9. Высота от обреза фундамента до верха конструкций опоры составляет 5240мм. Опора ОП4 выполнена из двух швеллеров №20, объединенных планками из швеллеров №8, имеет приваренные к оголовку элементы – стальной равнополочный уголок 110×12мм и пластину. База выполнена из следующих элементов: опорной плиты t=20мм, траверс t=10мм, опорных планок t=25мм.
Типы ОП5 присвоены опорам №16, 21 и 28. Они имеют высоту от обреза фундамента до верха стойки 4500мм и состоят из двух пар швеллеров №20, ГОСТ 8240-97, ориентированных попарно полками вовнутрь, каждая пара (стойка) объединяется по высоте планками из швеллеров №8, а между собой пары (стойки) стягиваются решеткой из стальных равнополочных уголков 50×5мм. Для опирания пролетных конструкций (ферм) к оголовку стоек присоединены швеллеры №20, ГОСТ 8240-97, которые объединяет стальной лист, а по нему установлены два швеллера №20, образующих коробчатое сечение. Базы опор выполнены из следующих элементов: опорной плиты t=20мм, траверс t=10мм, опорных планок t=25мм. Опора №18 (тип ОП5) смещена относительно центра своего железобетонного фундамента.
Узел закрепления опор №1-35 к фундаментам – жесткий, через стальные базы. Фактически жесткость закрепления опор №9-35 не обеспечена из-за не затянутых фундаментных болтов в базах.
В результате проведенной геодезической съемки были выявлены отклонения опор кабельной эстакады от вертикали в верхнем сечении следующих значений:
№1: в плоскости рамы – 51мм, из плоскости рамы – 2мм;
№2: в плоскости рамы – 6мм, из плоскости рамы – 37мм;
№3: в плоскости рамы – 42мм, из плоскости рамы – 33мм;
№4: в плоскости рамы – 8мм, из плоскости рамы – 4мм;
№5: в плоскости рамы – 13мм, из плоскости рамы – 28мм;
№6: в плоскости рамы – 4мм, из плоскости рамы – 61мм;
№7: в плоскости рамы – 7мм, из плоскости рамы – 38мм;
№8: в плоскости рамы – 19мм, из плоскости рамы – 52мм.
Согласно таблице 4.9 СП70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» предельные отклонения осей стальных колонн длиной от 4000мм до 8000мм от вертикали не должны превышать ±10мм. В пределах нормативного допуска находятся отклонения от вертикали только для опоры №4.
Все соединения стальных элементов между собой выполнены сварными и болтовыми. Согласно проведенным испытаниям, конструкции кабельной эстакады выполнены из стали класса С245.
Стальные опоры кабельной эстакады воспринимают нагрузки от собственного веса, веса пролетных конструкций и покрытия, инженерно-технических коммуникаций и снеговую нагрузку.
Натурным обследованием выявлены следующие несоответствия выполненных работ проектной документации и повреждения:
Опоры кабельных эстакад №1-3, 5-35 имеют сверхнормативные отклонения осей от вертикали в верхних сечениях;
Поверхностная коррозия стальных конструкций и узлов их сопряжения опор №1-35;
Отсутствуют стальные конструкции опор по проектным осям 24, 25, 64 (15799-46-КМД);
В базах стальных опор №9-35 не затянуты гайки фундаментных болтов.
Предельные отклонения опор от вертикали в верхнем сечении, регламентируемые СП70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции», нормируются для точности монтажа последующих конструкций, а также исключения возникновения эксцентриситета приложения эксплуатационных нагрузок. При проведении расчетной оценки учитывались отклонения в виде эксцентриситета. Результаты расчета показали, что деформации в виде отклонений от вертикали опор в верхнем сечении не приведут к исчерпанию несущей способности опор.
Поверхностная коррозия стальных элементов и узлов их сопряжения может привести к уменьшению поперечного сечения, снижению прочности и устойчивости, долговечности строительных конструкций.
Сопряжение опор №1-35 с фундаментами предусмотрено жестким – незатянутые гайки фундаментных болтов в базах стоек изменяют расчетную схему рамы (стойки+ферма), а также влияют на снижение устойчивости конструкций.
Обследование стальных конструкций (Пролетные конструкции ферм).
Стальные фермы (пролетные конструкции) смонтированы четырех типов в количестве 22 штук: ПК1 (12 шт.), ПК2 (5 шт.), ПК3 (2 шт.), ПК4 (3 шт.). Фермы ПК1 располагаются в пролетах №1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, 16-17, 17-18, 23-24, фермы ПК2 в пролетах №10-11, 12-13, 15-16, 21-22, 22-23, фермы ПК3 расположены в пролетах №13-14, 19-20, а фермы Ф4 в №20-21, 24-25 и 25-26.
Длина ПК1 составляет от 14280мм до 15070мм, ПК2 – от 11980мм до 12490мм, ПК3 – 15910-15930мм, ПК4 – 18000-18050мм.
В общем виде все пролетные конструкции (фермы) ПК1-ПК4 имеют в сечении прямоугольный контур с размерами для 600×700мм (b×h), образованный из стальных элементов: верхнего и нижнего пояса, решетки, состоящей из раскосов и стоек:
Фермы ПК1-ПК3: верхний и нижний пояс из стальных равнополочных уголков 75×6мм, раскосы и стойки из равнополочных уголков 50×5мм, планки t=6мм, а также в местах установки стоек предусмотрен раскос между ними из уголка 50×5мм;
Фермы ПК4: верхний и нижний пояс из стальных равнополочных уголков 90×5мм, раскосы из равнополочных уголков 50×5мм, стойки - 50×5мм, раскосы по стойкам - 50×5мм.
Пролетные конструкции (фермы) ПК1-ПК4 опираются на опоры №1-35, узел закрепления – шарнирный.
Все соединения стальных элементов между собой выполнены сварными и болтовыми. Согласно проведенным испытаниям, конструкции кабельной эстакады выполнены из стали класса С245.
Натурным обследованием выявлены следующие несоответствия выполненных работ проектной документации и повреждения:
Несоответствие выполненных ферм ПК1-ПК4 разработанным проектным решениям;
Поверхностная коррозия стальных конструкций и узлов их сопряжения;
Отсутствуют стальные фермы между опорами №11-12, 14-15, 18-19, 26-35.
Поверхностная коррозия стальных элементов и узлов их сопряжения может привести к уменьшению поперечного сечения, снижению прочности и устойчивости, долговечности строительных конструкций.
Обследование покрытия.
По фермам до опоры №7 выполнено покрытие пролетных конструкций кабельной эстакады для защиты инженерных сетей от погодных воздействий. Покрытие выполнено односкатным из балок, стоек, стропил из равнополочных уголков 75×6мм и прогонов из швеллера №10. Конструкции перекрыты асбестоцементными листами до опоры №7. Стальные стойки конструкции покрытия установлены до опоры №23.
При проведении работ был выявлены следующие дефекты:
Отсутствует часть стальных конструкций покрытия;
На поверхностях смонтированных конструкций покрытия присутствуют продукты коррозии (ржавчина).
Поверхностная коррозия стальных элементов и узлов их сопряжения может привести к уменьшению поперечного сечения, снижению прочности и устойчивости, долговечности строительных конструкций.
В соответствии с выполненными проверочными расчетами, пространственные конструкции кабельной эстакады (опоры + фермы) воспринимают фактические нагрузки от собственного веса, снеговые и ветровые нагрузки. При приложении планируемых нагрузок от кабелей в размере 100кгс/м запас прочности для внецентренно сжатых элементов, изгибаемых в двух плоскостях, составляет: опора №13 – 40,68%, опора №15 – 53,64%. Запас прочности с учетом планируемых и фактических нагрузок для элементов ферм: верхний пояс ферму между опорами №13-14 – 29,26%, раскос фермы между опорами №13-14 – 44,38%, верхний пояс фермы между опорами №20-21 – 25,29%, раскос фермы между опорами №20-21 – 32,01%.