Причальные сооружения типа «больверк» широко распространены в России. Многие из них были построены более 40 лет назад и требуют реконструкции. Рассказываем, как системы автоматизированного мониторинга помогают выявлять нарушения эксплуатационного режима, контролировать осадку и своевременно проводить ремонтные мероприятия.
«Больверк» — это причальное сооружение, состоящее из тонкой вертикальной стенки и анкерных устройств. Большинство из имеющихся причальных сооружений этого типа относятся к III классу (высота стенки до 20 м). В настоящее время срок службы причальных сооружений данного класса подходит к концу. Постоянно растущий товарооборот отражается на габаритах морского флота, что также влияет на характеристики причальных сооружений, в частности, на увеличение глубин у существующих причалов. Вопрос реконструкции причальных сооружений типа «больверк» является актуальным по причине растущего числа причалов, не отвечающих современным требованиям, а также имеющих превышенный расчётный срок службы, физический и моральный износ.
Использование систем автоматизированного мониторинга на этапах строительства, реконструкции и эксплуатации, позволит повысить безопасность и надёжность всех процессов, а также своевременно проводить ремонтные мероприятия. Современные программные платформы с подключёнными к ним датчикам позволяют в режиме реального времени единовременно регистрировать изменения всех основных характеристик сооружения, а также оценивать влияние различных комбинаций нагрузок на основные элементы причала и его основания.
Одним из факторов, влияющих на развитие дефектов в основании и конструкциях причальных сооружений типа «больверк», является превышение установленных эксплуатационных нагрузок. Зачастую при передаче причала арендатору наблюдаются грубые нарушения режима эксплуатации, которые могут привести к недопустимому снижению несущей способности или устойчивости сооружений, разрушению отдельных конструкций или нарушению нормальной работы оборудования. Чаще всего нарушения режима эксплуатации не приводят к мгновенному проявлению дефектов, но они постепенно накапливаются, что существенно сокращает срок службы причала.
Размещение системы автоматизированного мониторинга на причале типа «больверк» позволяет в режиме реального времени наблюдать за текущим техническим состоянием сооружений, действующими на них нагрузками, а также процессами, являющимися следствием этих нагрузок. Эксплуатирующая организация мгновенно получит информацию о нарушении эксплуатационного режима арендатором, что позволит пресечь подобные случаи, а также взыскать с арендатора неустойку.
На рисунке 1 приведена схема расположения контрольно-измерительной аппаратуры на строящемся причале типа «больверк». Весь объём измерительного оборудования, располагаемого в зоне движения эксплуатационного транспорта, может быть скрыт и защищён от механических воздействий и движущегося транспорта.
Рисунок 1 — Схема расположения КИА на строящемся причале типа «больверк»
Контроль за осадками причала осуществляется с помощью сети автоматизированных гидростатических нивелиров. Датчики позволяют определять осадки сооружений с высокой точностью, соответствующей I классу нивелирования. Датчики давления грунта, расположенные под покрытием в обратной засыпке, контролируют нагрузки и фиксируют превышения на всех этапах технологического цикла. Накладные датчики деформации позволяют выполнить измерения относительной деформации анкерных тяг, а датчик силы, расположенный на распределительном поясе, отражает численное значение величины натяжения тяг.
Для определения угла наклона железобетонных свай под действием нагрузок предусмотрена установка инклинометра на сваю. Скважинный инклинометр, оснащённый кольцевыми маркерами, предоставляет уникальную возможность измерения боковых перемещений и деформаций грунта, а также его осадок на различных глубинах для создания профиля осадки в данной точке. В свою очередь, скважинный инклинометр, расположенный в непосредственной близости со шпунтовой стенкой, позволяет определить смещение каждой её точки по горизонтали, позволяя построить высокоточный профиль фактического её положения. В связи с тем, что грунты с различной степенью водонасыщенности обладают различными физико-механическими свойствами, предлагается размещение вертикальных скважин с установленными в них датчиками давления воды. Установка двух и более подобных скважин в створе позволит с высокой точностью выполнять построение кривой депрессии, а также судить о поровом давлении в основании сооружения. Для контроля уровня воды предлагается установка бесконтактного уровнемера.
На рисунке 2 приведена схема расположения контрольно-измерительной аппаратуры на существующем причале типа «больверк». В данном варианте в большей степени применяется контрольно-измерительная аппаратура, которая установлена в скважины причала. Установка инклинометров и датчиков силы возможна в случае вскрытия распределительного пояса или железобетонных свай в рамках реконструкции причала.
Рисунок 2 — Схема расположения КИА на существующем или реконструируемом причале типа «больверк»
Различные комбинации контрольно-измерительной аппаратуры позволяют контролировать основные элементы причала и отражать их текущее техническое состояние.
Для развёртывания автоматизированной системы мониторинга причала подходит платформа SODIS Building M, которая позволяет оперативно извещать персонал о нарушении режима эксплуатации, снижении несущей способности или устойчивости сооружений, разрушении отдельных конструкций, а также для своевременного анализа протекающих в сооружениях процессов с целью предотвращения их развития и заблаговременного планирования компенсационных мероприятий.
