Макродиагностика зданий и сооружений

Слесарев В.А., Слесарев С.В. // Энергетик, Москва, 2005г., №10, с.22-23 // "Макродиагностика зданий и сооружений - эффективный метод повышения промышленной безопасности ТЭС"

В последние годы происходит интенсивное старение основных фондов промышленных предприятий России, вызванное существенным сокращением ввода новых мощностей. Большинство промышленных объектов введено в 60 – 90-х годах прошлого века, поэтому строительные конструкции их сейчас эксплуатируются в зоне ускоренного износа, что вызывает увеличение количества аварий на опасных производственных объектах страны. Такое же положение сложилось и с техническим состоянием зданий и сооружений ТЭС.

Для снижения влияния этих факторов на безопасность и повышения надежности эксплуатации опасных производственных объектов в Российской Федерации в последние годы принят ряд Законов и Постановлений правительства. Это Федеральный Закон “О промышленной безопасности опасных производственных объектов “№ 116-ФЗ и целый ряд Правительственных постановлений по вопросам декларирования промышленной безопасности, экспертизы промышленной безопасности и других. Требования этого Закона и Постановлений распространяются на все основные здания и сооружения ТЭС, которые идентифицированы как опасные производственные объекты.

Основное требование промышленной безопасности этих объектов – сведение к минимуму возможности аварий путем проведения анализа всех систем с целью определения слабых звеньев, влияющих на общую безопасность. Одним из условий сохранения работоспособности ТЭС является исключение аварий зданий и сооружений и прогнозирование их остаточного ресурса для принятия мер по ремонту, усилению или остановки работы объекта.

Постановлениями Правительства РФ повышены требования уровня безопасности зданий и сооружений до уровня безопасности, действующих для технологических устройств подведомственных Госгортехнадзору России. Такой подход позволяет ликвидировать слабое звено в системе промышленной безопасности ТЭС, которое определялось разными уровнями безопасности эксплуатации зданий, сооружений и технологического оборудования.

При проектировании, изготовлении и эксплуатации устройств подведомственных Госгортехнадзору России определяющими были критерии надежности и безопасности, сроки безопасной эксплуатации, четкое регламентирование сроков диагностики, которые контролировались органами вневедомственного контроля. При проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений ТЭС проблемы долговечности, системной надежности, сроков безопасной эксплуатации не учитывались, а сроки диагностики технического состояния носили рекомендательный характер. Система контроля на всех стадиях создания и эксплуатации была, как правило, ведомственная, что во многом определило её не эффективность. В результате уже в течение первых 10 – 20 лет эксплуатации появляются отказы строительных конструкций при нормативных сроках эксплуатации объектов 30 – 50 лет. Это свидетельствует о различных уровнях долговечности и надежности элементов, обеспечивающих безопасность зданий и сооружений, о наличии опасных, слабых мест.

Высокая степень износа строительных конструкций и практическое отсутствие регулярных обследований в последние 15 лет, требуют принятия срочных и эффективных мер по определению уровня промышленной безопасности ТЭС, а также определения не только качественных, но и количественных характеристик их состояния в соответствии с директивными документами Правительства Российской Федерации и Госгортехнадзора России.

В этих условиях наиболее целесообразно использовать метод макродиагностики строительных конструкций зданий и сооружений, который позволяет получать объективную информацию об уровне их безопасности быстро и с минимальными затратами. Этот метод разработан на основании анализа результатов аварий, опыта обследования строительных конструкций промышленных объектов и ТЭС. Основой метода макродиагностики являются следующие положения:

• До 90% аварий зданий и сооружений происходит по причине различных ошибок персонала, так называемого “человеческого фактора”. Эти ошибки имеют место на всех стадиях сооружения и эксплуатации объекта и, как правило, выявляются при детальном внешнем осмотре опытными экспертами.
• Аварии строительных конструкций очень редко происходят мгновенно. Им обычно предшествует ряд характерных, видимых нарушений или деформаций элементов, которые также выявляются экспертами по внешним признакам.
• Высокая степень унификации компоновочных и конструктивных решений, однородность технологических воздействий на строительные конструкции зданий и сооружений ТЭС дали возможность выявить в процессе многочисленных обследований перечень наиболее опасных, имеющих наибольшее количество отказов, конструкций и деталей. Это элементы покрытий и подкрановые пути главных корпусов, стеновые панели и детали их крепления, элементы зданий и сооружений водоподготовки, подвергающиеся воздействиям агрессивных сред и другие. Целенаправленный детальный осмотр таких опасных мест при макродиагностике повышает эффективность работ.
• Наличие и стадии развития физического износа строительных конструкций могут фиксироваться по внешним признакам при макродиагностике с выделением участков, где эти нарушения представляют опасность для безопасности строительных систем.

Ясно, что при макродиагностике зданий и сооружений ТЭС могут быть выявлены все виды нарушений, предаварийного состояния и физического износа, определяющих уровень безопасной эксплуатации объектов. Результаты этих работ позволят оперативно принимать меры по устранению повреждений, влияющих на прочность и устойчивость конструкций, их надежность и долговечность, а также планировать объемы текущих ремонтов и инструментальной диагностики конструкций, по которым требуются расчеты сроков безопасной эксплуатации из-за опасного физического износа. Как показал опыт обследований строительных конструкций ТЭС, опасный физический износ наблюдается в 5 – 15 % элементов. Поэтому инструментальная диагностика должна проводится только по конструкциям, имеющим физический износ, с определением характеристик необходимых для расчетов сроков остаточного ресурса. К таким характеристикам относятся величина слоя карбонизации бетона, степень коррозии арматуры и металлоконструкций и другие.

Таким образом, при имеющемся отставании в обследовании зданий и сооружений ТЭС и недостаточном финансировании работ по их содержанию, повышение уровня промышленной безопасности может быть достигнуто за счет использования метода макродиагностики всех строительных объектов комплекса ТЭС. Этот метод основан на использовании опыта и знаний экспертов высокой квалификации, способных идентифицировать уровень технического состояния зданий и сооружений по внешним признакам, используя оптические, лазерные приборы и приборы неразрушающего контроля для определения параметрических характеристик строительных систем. На примере нашей фирмы, это специалисты с многолетним опытом проектирования, авторского надзора и исследования строительных объектов комплекса ТЭС.

Эффективность макродиагностики определяется способностью эксперта увидеть и оценить причины и характер опасных нарушений на основании его опыта и знаний.

Важным условием обеспечения высокого уровня промышленной безопасности зданий и сооружений ТЭС являются проблемы определения и соблюдения сроков проведения обследований. Известно, что своевременно не выявленные и не устраненные нарушения строительных конструкций накапливаются и, при неблагоприятных стечениях воздействий, приводят к авариям. Определено, что чем на более поздней стадии принимается решение по поддержанию работоспособности, тем большую цену за это нужно платить. Так, например, если уровень затрат при профилактическом ремонте составляет незначительную часть от стоимости конструкции, то при устранении локальных повреждений стоимость работ увеличивается в квадратичной зависимости, а при капитальном ремонте или замене конструкции на действующем предприятии стоимость работ увеличивается уже в кубической зависимости. Поэтому своевременное выявление и устранение нарушений строительных конструкций не только повышает безопасность, но и снижает стоимость работ по их обслуживанию.

Оптимальным сроком первого обследования строительных конструкций считается 0,4с – 0,75с, где с – вероятность наступления первого отказа или расчетный срок эксплуатации здания, сооружения. При фактическом выявлении отказов уже через 10 – 20 лет после начала эксплуатации ТЭС сроки первых обследований не должны быть больше 5 – 10 лет. Периодичность обследований зданий и сооружений зависит от динамики деструктивных процессов и, по-нашему мнению, для объектов энергопредприятий, находящихся в эксплуатации более 30 – 40 лет должна быть не больше 5 лет с законодательным утверждением обязательности этих сроков.

Выводы

1. Повышение уровня промышленной безопасности ТЭС может быть достигнуто при помощи макродиагностики технического состояния зданий и сооружений, которая обеспечит получение объективной информации об уровне безопасности строительных конструкций в короткие сроки и при низком уровне затрат.
2. По результатам макродиагностики объектов ТЭС могут быть приняты меры по предотвращению аварийных ситуаций, определены необходимость и объем инструментальных исследований.
3. При разработке технического регламента по эксплуатации энергетических установок следует назначить нормативные значения уровней риска, сроков безопасной эксплуатации зданий и сооружений ТЭС и других характеристик, обеспечение которых требует Федеральный Закон “О промышленной безопасности опасных производственных объектов”. В этом регламенте также следует привести нормативные сроки и периодичность работ по диагностике технического состояния зданий и сооружений обязательные для исполнения. Считаем, что с учетом степени износа строительных конструкций, срок между обследованиями не должен превышать 5 лет.