CC BY
120
И.А. Ермаков
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ МОСКОВСКИХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
~ШУ• сожалению, при эксплуатации канализационных сетей города происходят аварии
-ж\ канализационных коллекторов, что приводит к сбросам сточных вод в водоемы. Рассмотрев описания аварийных ситуаций канализационной системы в Москве, встречающиеся в открытой печати, можно предложить систематизацию видов аварий и причин возникновения аварийных ситуаций. При этом под аварией будет пониматься нарушение технологического процесса эксплуатации коллекторного канализационного тоннеля, вызываемое потерей герметичности выработки, для ликвидации такого нарушения потребуется проведение специальных работ. В данном обзоре не будут рассматриваться аварийные ситуации на насосных и перекачных станциях. Основное число аварий происходит вследствие нарушения требований техники и технологии ведения строительных и эксплуатационных работ, предусмотренных в технических и технологических проектах. Источником аварийных ситуаций в таком случае является беспечность и пассивность исполнителей, несовершенство организации работ, отклонения в технологическом регламенте строительства.
Наиболее часто аварии происходят с элементами обделки коллектора.
Многочисленными исследованиями и на практике установлено, что разрушение обделки коллектора связано с несколькими причинами: разрушение бетона вследствие агрессивного воздействия SO2 или других элементов; разрушение бетонной крепи вследствие изменения характера и направления нагрузки; разрушение трещин в бетоне напорными водами извне; несовершенство стыковых соединений сегментов обделки; неравномерный режим работы безнапорных канализационных коллекторов вследствие применения гидродинамических способов прочистки последних.
Разрушение стальных и чугунных труб вызвано в основном усталостью материала, возникающей при частом изменении нагрузки и направления ее действия, от вибраций и колебаний труб, усугубляющейся конструктивной неоднородностью материала труб, несоблюдением режима эксплуатации и неблагоприятными геологическими условиями. Усталостные изломы возникают скрыто и наступают в более напряженно работающих частях труб. Много аварий происходит в местах резьбовых соединений. Разрушения труб в муфтовых соединениях происходят, как правило, от напряжений, превышающих допустимые. От значительных тангенциальных напряжений возникают трещины по телу муфты. При этом поперечные сломы происходят посередине муфты, а продольные - по образующей. Иногда элементы муфтовых соединений разрушаются от неправильной термообработки - это заметно по характеру сломанных деталей, если на торцах последних в поперечном направлении заметны мелкозернистые включения.
Также имеют место аварии в местах сварных соединений. Причиной которых чаще всего являются низкая ударная вязкость сварного шва по сравнению с ударной вязкостью металла трубы; посторонние включения в металле швов, расслоения; наличие окисных пленок в зоне шва; отсутствие соосности в приваренных соединениях, что приводит к резкому уменьшению рабочей площади поперечного сечения и создает условия для быстрого образования предельных усталостных напряжений.
Железобетонные конструкции канализационных коллекторов могут разрушаться вследствие коррозии и износа арматуры и разрушения бетонов.
Анализ сведений о произошедших авариях на канализационных сетях г.Москвы позволил описать наиболее часто встречающиеся сценарии аварийных ситуаций.
Сгруппируем аварии по некоторым наиболее часто встречающимся видам:
1) аварии, причинами которых являются засорения сетей и последующие работы по очистке труб;
2) аварии, причинами которых являются изношенность и плохое качество труб;
3) аварии, причинами которых являются сдвижения и деформации вмещающего массива пород.
Аварии, при засорении канализационных сетей.
Последствия засорения канализационных сетей крупногабаритным мусором, последующее отложение жира и ила может привести к потере проходимости коллектора. В этом случае применяются различные методы прочистки: металлическим диском, резиновым мячом и каналоочистительной машиной, которая создает в засоренных сетях повышенное давление. В последнем случае возможно резкое увеличение давления, создаваемого в безнапорном коллекторе, что приводит к возникновению растягивающих напряжений и образованию трещин в обделке коллектора. Внутрь коллектора начинают проникать песок и вода, глинистые частицы, что приводит к образованию вывалов и просадке грунта, к разрушению коллектора и выбросу нечистот на поверхность.
Аварии, возникающие из-за ошибок при проектировании, в частности, при применении обычных строительных бетонов с В/Ц>0,4.
При применении неагрессивностойких материалов обделки тоннеля вследствие газовой агрессии СО2 возможно разрушение бетонной обделки, появления трещин и свищей. Впоследствии в трещины и свищи начинает проникать вода извне, затем в трещины проникают песок или глинистые частицы, около коллектора образуются провалы поверхности, что в свою очередь вызывает обрушение грунта и разрушение коллектора.Как и в первом случае, разрушение коллектора ведет к изливу нечистот на поверхность и временному подтоплению территории, зданий и сооружений.
Аварии, происходящие вследствие глубинных ополз-невых сдвигов склонов рек. (Одна из характерных аварий такого типа произошла в 1978 г. на трассе Правобережного Чертановского канала, на склоне правого берега реки Москвы в районе Каширского шоссе).
Оползневый сдвиг пород может привести к разрыву железобетонной рубашки тоннеля по всему периметру коллектора. Оползневый сдвиг является причиной возникновения воронок и просадки грунта. Воронки заполняются сточными водами, происходит подтопление поверхности и сброс сточных вод в русла рек и водоемы. Происходит заражение поверхностных вод и поверхности земли.
Аварии, происходящие под железнодорожным полотном, под полотном трамвайных путей и т.д. вследствие динамического воздействия вибрационных нагрузок.
От постоянных вибраций происходит изменение угла внутреннего трения пород, что вызывает их текучесть. Массив окружающих пород в целом теряет устойчивость. Возникает раскрытие швов между сегментами обделки. В коллектор через раскрытые швы начинает поступать вода, следом просачиваются песок и глинистые частицы. Вокруг фильтрующего шва образовывается провал пород. Конструкция коллектора разрушается, происходит аварийный выброс продукта, следствием которого является подтопление территории и загрязнение окружающей среды, втш
— Коротко об авторе -------------------------------
Ермаков И.А. - студент гр. СП-1-05.
Научный руководитель: Кузина А.В., асс. Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
