Обследование технического состояния технологической эстакады

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

Обследование технического состояния технологической эстакады на территории предприятия АО «Линде Уралтехгаз» по адресу: г. Екатеринбург, ул. Монтажников, 3.

Обследуемая эстакада возведена ориентировочно в 1960-х годах, имеет технологическое назначение, выполнена для производственных нужд предприятия. Эстакада представляет собой промышленное сооружение из отдельно стоящих вертикальных железобетонных анкерных опор, наземных промежуточных опор и горизонтальных металлических пролетных конструкций. Эстакада технологических трубопроводов с обследуемым участком имеет общую протяженность 236м и Г-образную форму в плане с прямым поворотом трассы на 90°, представлена основными анкерными опорами в количестве 19шт. и второстепенными промежуточными наземными опорами в количестве 10шт. Географические координаты объекта обследования 56°52'55.9"N / 60°32'15.8"E. На момент проведения обследования эстакада эксплуатировалась по прямому назначению, по ней проложены трассы технологических трубопроводов и электрические кабели в лотках.
Основные анкерные опоры О-1 ÷ О-9 эстакады под технологические трубопроводы применены унифицированные сборные железобетонные рамные типа II марки КОII-3 по типовой серии ИС-01-06, разработанной Харьковским Промстройниипроектом НИИЖБ АСиА СССР и утвержденной Госстроем СССР в 1963 году. Опоры КОII-3 представляют собой сборные железобетонные двухветвевые колонны по типовой серии КЭ-01-52, разработанной НИИЖБ Проектным институтом № 1 Главстройпроекта и утвержденной Госстроем СССР в 1962 году. Главные опоры О-1 ÷ О-9 воспринимают нагрузку от собственного веса, пролетных конструкций эстакады с опорными траверсными конструкциями, технологических коммуникаций (трубопроводов, электрокабелей) и элементов их закрепления (лотков, кронштейнов), а также климатические нагрузки (снеговые и ветровые), передают совокупную нагрузку на фундаменты и далее грунты основания. Помимо основного (преобладающего) вертикального вектора направления нагрузок опоры воспринимают в горизонтальной плоскости дополнительные нагрузки от ветра и от температурных расширений пролетных конструкций (трубопроводов).    
Конструктивно двухветвевая рамная опора КОII-3 выполнена из двух вертикальных колонн с тремя горизонтальными ригелями между ними на разных уровнях по высоте (Приложение 2, Лист 2-6). Колонны предусмотрены с габаритными размерами поперечного сечения 600×350мм, ригели 600×400(h)мм. Общие габаритные размеры сборной типовой рамной опоры КОII-3 5900×1900×600мм (высота×ширина×толщина). Рабочее армирование колонн представлено стальными стержнями Ø25мм периодического профиля класса A-III по ГОСТ 5781-82 в количестве 4шт. для каждой колонны с расположением по углам в поперечном сечении. Между данными стержнями вдоль длинной стороны колонны расположены дополнительные рабочие арматурные стержни Ø16мм периодического профиля класса A-III по ГОСТ 5781-82 в количестве 2шт. с каждой стороны колонны. Таким образом, рабочее армирование колонны опоры представлено стальными стержнями Ø25мм и Ø16мм класса AIII с вертикальной ориентацией в общем количестве 8шт. в поперечном сечении элемента. Данные вертикальные стержни объединены в арматурные каркасы Кр-1 (наружный для колонны опоры) и Кр-2 (внутренний) поперечными гладкими стержнями Ø8мм класса AI с горизонтальной ориентацией и шагом 300мм. Каркасы Кр-1 и Кр-2, в свою очередь, соединены между собой в объеме колонны аналогичными поперечными гладкими стержнями Ø8мм класса AI с горизонтальной ориентацией и шагом 300мм по высоте. Рабочее армирование горизонтальных ригелей предусмотрено стальными стержнями Ø14мм периодического профиля класса A-III по ГОСТ 5781-82 в общем количестве 8шт. для поперечного сечения с расположением по схеме: 4шт. в верхней зоне и 4шт. в нижней. Толщина защитного слоя рабочего армирования опоры предусмотрена типовой серией 25мм для стержней диаметром менее 20мм и 30мм для стержней диаметром более 20мм.
На поверхностях опор отмечались следы от опалубочных досок, что свидетельствует об их изготовлении непосредственно на строительной площадке.

По результатам устроенного шурфа фундамента опоры определено и принято, что фундаменты под сборные опоры О-1 ÷ О-9 выполнены монолитными железобетонными столбчатыми стаканного типа двухступенчатыми с развитой подошвой. Габаритные размеры подколонника фундамента в плане составляют 2800×1500мм, уширительной подошвы – 4200×2900мм, общая высота фундамента – 1900мм. Габаритные размеры ступеней плитной части 350×350мм. Глубина заложения подошвы фундаментов составляет 1,7-1,9м.
Фактические прочностные характеристики бетона опор и фундамента определялись неразрушающим косвенным ультразвуковым методом в соответствии с требованиями ГОСТ 17624-2012 при помощи электронного ультразвукового измерителя прочности строительных материалов «ПУЛЬСАР-2М». По результатам инструментальных измерений определено, что прочность бетона сборных опор О-1 ÷ О-9 и их монолитных фундаментов соответствует классу В15 (марка М200) по прочности на сжатие.
Таким образом, фактическое исполнение (габаритные размеры, параметры армирования, марка бетона) обследуемых опор О-1 ÷ О-9 в целом соответствует унифицированной опоре КОII-3 по типовой серии ИС-01-06.
Основные анкерные рамные опоры О-1 ÷ О-3 эстакады расположены вдоль условной оси 1 трассы главного трубопровода со средним шагом 12,2м, О-4 ÷ О-9 вдоль оси 2 с шагом 14,0м.
По опорам О-1 ÷ О-9 устроен основной несущий трубопровод, образуя ось эстакады под технологические трубопроводы. Несущий трубопровод представляет пролетную конструкцию и выполнен из стальной электросварной трубы Ø720мм с толщиной стенки 12*мм по ГОСТ 10704-91. Опирание трубы выполнено на верхний ригель опоры через швеллер №30 по ГОСТ 8240-97, установленный в горизонтальной ориентации стенкой вниз (полками вверх). Для обеспечения необходимого технологического уклона трубопровода при монтаже несущей трубы эстакады применялись дополнительные швеллеры, наборы стальных пластин и другие металлические элементы в непосредственном узле опирания главной трубы на верхний ригель сборных опор для соответствия проектному уровню. Между трубой и швеллером выполнены проставки из листа толщиной 12мм для усиления стенки несущей трубы в опорном узле и лучшего распределения нагрузки. Основной трубопровод закреплен неподвижно на анкерных рамных опорах О-1 ÷ О-9 эстакады. Для компенсации тепловых расширений металлической несущей трубы предусмотрены температурные блоки технологической эстакады, разделенные компенсаторными узлами в общем количестве 3шт. Разделение температурных блоков эстакады в количестве 4шт. предусмотрено прямыми сальниковыми компенсаторами несущего трубопровода. На участке обследования эстакады расположены компенсаторные узлы в количестве 2шт.: в области основной опоры О-1 по оси 1 и О-6 по оси 2. На данных опорах смонтированы сварные консольные металлические конструкции из швеллеров №16 по ГОСТ 8240-97 с выносом горизонтальной консоли на величину 3,0м для устройства подвижного в продольном направлении по оси эстакады компенсаторного узла главного технологического трубопровода Ø720мм.
По главному несущему трубопроводу эстакады выполнены опорные многоуровневые конструкции, расположенные поперечно оси эстакады и предназначенные для прокладки (подвешивания или непосредственного опирания) технологических трубопроводов и электрических кабелей с их размещением в лотках и на консольных кронштейнах. Опорные многоуровневые (многоярусные) конструкции с траверсами смонтированы по несущей трубе эстакады со средним шагом 6-7м с принципиальным расположением непосредственно над каждой железобетонной опорой О-1 ÷ О-9 и непосредственно между ними на пролетном участке (в пролете равноудаленно от анкерных рамных опор). Основные элементы данных опорных сварных конструкций на несущем трубопроводе выполнены в виде вертикальных стоек и горизонтальных траверс из стальных швеллеров №12 (1 уровень) и №16 (2 уровень) по ГОСТ 8240-97, а также стального равнополочного уголка 90×9мм (3 уровень) по ГОСТ 8509-93. Основные траверсы закреплены на 2-х стойках (каждая полка имеет 2 опоры) и представлены горизонтально расположенными балками со свободными концами, консольно выступающими наружу от оси главного трубопровода. Опорные траверсы по трубопроводу эстакады по оси 1 от опоры О-1 до О-3 выполнены трехуровневыми, по оси 2 от опоры О-4 до ПО-5* – одноуровневыми, по оси 2 от опоры О-6 до О-8* - двухуровневыми, над опорой О-9 – одноуровневая. Первый (нижний, базовый) уровень опорных конструкций выполнен из вертикальных стоек (швеллера №12) в количестве 2шт., приваренных к несущей трубе эстакады и горизонтальной траверсы – швеллера №12 ориентировочной длиной ~1,3м. Второй уровень (средний ярус) по оси 1 имеет стойки в количестве 2шт. из уголка 90×9мм, приваренные к горизонтальному швеллеру нижнего уровня, а также траверсу из аналогичного уголка 90×9мм длинной 1,9м. Для размещения дополнительного лотка под электрокабели выполнено уширение наращиванием траверсы 2 уровня путем приваривания уголка 32×4мм и устройства консоли длиной 370мм. Второй уровень по оси 2 имеет траверсу длиной 1,3м из швеллера №16 и стойки из швеллера №12, приваренные к нижерасположенной базовой траверсе 1 уровня. Верхний третий уровень опорной конструкции выполнен из двух стоек (швеллер №16), опирающихся на верхнюю траверсу с закреплением сваркой к главному трубопроводу эстакады. Горизонтальная траверса 3 уровня выполнена балкой длиной 1,6м из швеллера №16. По оси 2 на опорных конструкциях выполнена боковая (наружная) консоль длиной 450мм из уголка 90×9мм, приваренная к стойке 1 уровня для размещения лотка под электрические кабели. Данная консоль образует наружный подуровень (дополнительно под базовым). Для прокладки силовых электрических кабелей по пролетным конструкциям эстакады смонтированы заводские боковые консоли в 2 уровнях по высоте с наружным закреплением их к несущему трубопроводу.
Помимо технологических коммуникаций на анкерных сборных опорах смонтированы площадки обслуживания, лестницы, консоли, обоймы и другие конструктивные элементы.

Промежуточные опоры ПО-4* ÷ ПО-8* представлены бетонным фундаментным блоком типа ФБС марки 24.5.6 по ГОСТ 13579-78 с установленными швеллерами №20 по ГОСТ 8240-97 в количестве 2шт. в горизонтальной (плашмя) или вертикальной (стоймя) ориентации. Блоки ФБС уложены по грунту с частичным заглублением в землю на величину до 200мм.
По результатам инструментальных измерений определено, что прочность бетона блоков ФБС промежуточных опор соответствует классу В12,5 по прочности на сжатие. Класс бетона по прочности на сжатие блоков ФБС по ГОСТ 13579-78 должен приниматься не более В15 и не менее: В3,5 - для блоков из тяжелого и легкого бетонов; В12,5 - для блоков из плотного силикатного бетона.
Второстепенные промежуточные опоры ПО-4* ÷ ПО-8* расположены между основными опорами О-4 ÷ О-9 вдоль оси 2 трассы трубопровода на ориентировочно равноудаленном расстоянии от соседних анкерных рамных опор со смещением (погрешностью) до 0,5м. По оси 2 расположены трубопроводы Ø219мм в количестве 2шт. (подающий и обратный трубопроводы теплоснабжения) с нижним расположением: на сборных железобетонных рамных опорах О-4 ÷ О-9 трубы опираются на нижний ригель через швеллеры №20 по ГОСТ 8240-97 в количестве 2шт. с горизонтальной и вертикальной ориентацией; на пролетных участках между анкерными опорами проходят через промежуточные ПО-4* ÷ ПО-8* со свободным опиранием на них.
При проведении натурного обследования, в ходе сплошного осмотра доступных поверхностей строительных конструкций технологической эстакады были выявлены следующие дефекты и повреждения:

    - недостаточная толщина (менее проектной величины 30мм по типовой серии) защитного бетонного слоя стержней армирования сборных железобетонных рамных опор О-1 ÷ О-9; оголение конструктивных поперечных стержней, хомутов колонн и ригелей;
    - разрывные трещины с шириной раскрытия до 3,0мм в колоннах и ригелях сборных опор О-4 ÷ О-9 вдоль рабочих и конструктивных стержней армирования конструкции;
    - локальные сколы бетона в области граней колонн и ригелей, а также на нижней поверхности ригелей рамных опор О-1 ÷ О-3, О-5 ÷ О-9; отмечались характерные сколы на нижних гранях вернего ригеля большинства рамных опор, образовавшиеся предположительно из-за неправильной строповки сборных конструкций при монтажных работах (например, при подъеме для установки в стакан фундамента);
    - дефект бетонирования в виде локальной непровибрированности бетона, пустоты и раковины на гранях колонны опоры О-9 с оголением стержней рабочего и конструктивного армирования;
    - дополнительная непредусмотренная существенная нагрузка от опирания технологической площадки через металлическую стойку на опору О-9; поперечная вертикальная силовая трещина с шириной раскрытия до 2,0мм в верхнем ригеле опоры в области опирания стойки площадки;
    - следы обильного и систематического намокания бетона на нижних поверхностях верхних и средних ригелей рамных опор О-1, О-2, О-5 ÷ О-9 с частичным разупрочнением (снижением прочности) бетона защитного слоя и его отслаиванием;
    - поверхностная сухая коррозия (начальной стадии) металлических закладных деталей (пластин) и рабочих стержней армирования колонн сборных опор О-6, О-7, О-9 на участках сколов угловых граней и пустот с их локальным оголением без существенного уменьшения поперечного сечения арматурных стержней (не более 3% от рабочего сечения);
    - развитая влажная коррозия (с образованием слоистой поверхностной структуры) рабочих стежней и конструктивных отдельных хомутов на участках локального оголения арматурных стержней на нижней поверхности средних и верхних ригелей рамных опор О-6, О-7, О-9 в области сколов (отслоения) защитного бетонного слоя с уменьшением площади поперечного сечения поврежденных стержней на величину до 30% (с сохранением 70% рабочего сечения);
    - неравноудаленное (смещенное на расстояние до 0,5м) расположение блоков ФБС наземных промежуточных опор ПО-4* ÷ ПО-8* между анкерными рамными опорами О-4 ÷ О-9;
    - сплошная поверхностная коррозия, а также местная язвенная, пролетных конструкций эстакады (главного несущего трубопровода, металлических элементов опорных многоуровневых траверсовых конструкций, дополнительных консолей, технологических площадок и лестниц), опорных швеллеров промежуточных опор ПО-4* ÷ ПО-8*,   а также расположенных технологических трубопроводов и лотков под электрические кабели, без существенного снижения поперечного сечения элементов (не более 5% от рабочего сечения);
    - незначительные локальные погнутости и нарушение правильных геометрических форм (прямолинейности) второстепенных металлических элементов эстакады (опорных и поддерживающих конструкций для прокладки трубопроводов и лотков, технологических площадок и лестниц), а также непосредственно технологических трубопроводов и лотков под электрокабели.

Выявленные дефекты и повреждения в результате обследования сборных опор О-1 ÷ О-9 эстакады вызваны преимущественно нарушением толщины защитного бетонного слоя армирования железобетонных конструкций (менее проектного значения 30мм) и прямым негативным воздействием природно-климатических факторов (атмосферные осадки, влажность, низкая температура).
В настоящее время дефекты и повреждения опор имеют умеренное развитие, не являются критическими, способны уменьшить общий срок эксплуатации сборной конструкции в целом. Недостаточный защитный слой и локальные участки оголения рабочего армирования снижают частично огнестойкость конструкции. Учитывая доступное расположение опор эстакады на открытом воздухе и на открытой территории (фактические условия работы) пониженные показатели огнестойкости конструкций не оказывают существенного влияния на эксплуатацию технологической эстакады. Таким образом, выявленные дефекты и повреждения сборных опор О-1 ÷ О-9 не приводят к нарушению работоспособности, их нормальная эксплуатация с функционированием технологической эстакады возможны. По совокупности результатов обследования техническое состояние рамных опор О-1 ÷ О-9, в соответствии с классификацией по ГОСТ 31937-2011, в настоящее время оценивается как работоспособное.
Дефекты и повреждения металлических пролетных конструкций эстакады вызваны преимущественно негативным воздействием природно-климатических факторов (атмосферные осадки, влажность, ультрафиолетовое излучение) и утратой защитного антикоррозионного покрытия с поверхностей стальных элементов. Поражение коррозией несущих металлических пролетных конструкций (главного трубопровода, многоуровневых опор) оценивается как незначительное, поверхностное. Техническое состояние металлических пролетных конструкций эстакады, в соответствии с классификацией по ГОСТ 31937-2011, в настоящее время оценивается как работоспособное.
В ходе проведения обследования основных анкерных рамных опор О-1 ÷ О-9 эстакады каких-либо характерных дефектов и повреждений (кренов, завалов, перекосов, косых и диагональных трещин), прямо или косвенно свидетельствующих о недостаточной несущей способности системы фундаменты-грунты основания, выявлено не было. Таким образом, в настоящее время техническое состояние фундаментов опор О-1 ÷ О-9, в соответствии с классификацией по ГОСТ 31937-2011, оценивается по результатам обследования как работоспособное.