А.ГОРНОСТАЕВ, главный конструктор отдела института "Фундаментпроект"
Безопасная эксплуатация изотермических резервуаров для хранения аммиака прежде всего зависит от надежности и устойчивости оснований и фундаментов.
Строительство резервуаров на всех предприятиях по производству минеральных удобрений осуществлялось по единому принципу. Резервуары устанавливались на железобетонной плите толщиной от 0.5 до 1 м с проветриваемым проходным подпольем высотой 1.8 м. Плита опиралась либо на столбчатые стойки, либо на свайные фундаменты.
Вокруг резервуара выполнялась отмостка и водоотводной лоток с зумпфом, откуда дождевые и паводковые воды откачивались насосом в очистные сооружения.
Вокруг резервуара выполнялась ограждающая стенка из железобетона, либо дамба обвалования.
Требования к материалам фундаментов в соответствии с нормативными документами предъявлялись следующие:
Техническое освидетельствование изотермических резервуаров, в том числе и их оснований фундаментов в г. Россоши, Невинномысске, Тобольске, Салавате, Гродно, Воскресенске, Нижнекамске, Дорогобуже, показало, что проектные решения не в полной мере отвечают условиям эксплуатации резервуаров.
Кроме того, в процессе строительства проектные решения изменялись, что приводило к ухудшению параметров оснований и фундаментов.
При техническом освидетельствовании оснований и фундаментов резервуаров выполнялись следующие работы:
Характерной особенностью изотермических резервуаров является то, что в них хранится низкотемпературная жидкость с температурой минус 34 град.С. Это должно определять выбор параметров материала, железобетона ростверка, свай и стоек.
Железобетонные конструкции фундаментов при наличии проветриваемого подполья работают в жестком переменно-температурно-влажностном режиме. Со стороны жидкости минус 34oС и переменной температуры в течение года со стороны воздуха подполья.
Требования нормативных документов по морозостойкости к бетонным и железобетонным конструкциям определяем переходом температуры воздуха через 0o C два раза в год: весной и осенью.
Однако, при проведении технического освидетельствования установлено, что в весенне-осенние периоды переход через 0oC происходит по 10-12 раз. Нулевая изотерма в железобетоне в этот период перемещается в толщу и по поверхности также до 10 раз.
На многих обследованных фундаментах обнаружены интенсивные процессы выщелачивания с образованием "сталактитов" длиной до 10 см.
Выщелачивание бетона приводит к потере его прочности и коррозии арматуры. Особенно заметно выщелачивание бетона в местах строительных швов и по периметру плиты анкерных болтов. Конструкция крепления на ростверки анкерных болтов неудачна.
На всех обследованных резервуарах в неудовлетворительном состоянии находятся водоотводные сооружения. Бетонные отмостки вокруг резервуаров, водоотводные лотки частично или полностью разрушены. В связи с чем дождевые и паводковые воды не отводятся за пределы сооружения, а накапливаются в основании. Повышается влажность грунтов основания. Например, в Новомосковской АК "Азот" влажность грунтов основания под резервуаром повысилась в 2 раза. Происходит потеря несущей способности грунтов, а соответственно и несущая способность свай.
Кроме того, повышение влажности грунтов основания приводит к увлажнению бетона стоек и свай в ходе контакта с грунтом, и, как следствие, - к морозному разрушению бетона.
Морозное разрушение бетона свай, стоек, ограждаюшей стенки в зоне контакта с грунтом под действием переменного температурно-влажностного режима наблюдается на всех обследованных к настоящему времени изотермических хранилищах.
ВЫВОДЫ
Инженерно-геологические изыскания, в отличие от существующих норм, должны быть значительно расширены в части получения характеристик грунтов основания на большую глубину и составления прогноза изменения их характеристик во времени (учитывая влияния химического производства) с использованием современных геологических и геофизических методов.
Для эксплуатируемых сооружений за год (а то и более) до начала проведения комплексного технического освидетельствования необходимо проведение обследования основания с учетом специфики района (сейсмика, в/м грунты, подрабатываемые территории, оползневые явления, закарстованность и т.д.) и проведения годовых режимных наблюдений за состоянием грунтов, подземных вод и др.
При разработке проекта оснований изотермических резервуаров необходимо предусматривать инженерный мониторинг, включающий: устройство опорной глубокой скважины, гидрологической скважины, термометрических скважин, глубинных марок, марок на железобетонных конструкциях, сваях, стойках и по площади ростверка.
Систему акустической эмиссии необходимо дополнить системой теплового контроля за температурным режимом в толще железобетонных конструкций.
При проектировании фундаментов хранилищ необходимо учитывать реальные изменения температурного поля внутри строительных конструкций (фундаментная плита, ограждающие стенки и др.), а также в грунтах в течение года и предусмотреть защиту их от морозной деструкции.
На эксплуатируемых сооружениях предусмотреть мероприятия, снижающие или полностью исключающие разрушение конструкций от морозной деструкции.
При проектировании хранилищ особое внимание следует уделить водоотводным мероприятиям, в том числе и устройству дренажных систем.