Odkrywamy nieodkryte

Elektrownia Wodna „Włocławek”

Cel badań

Celem całości badań jest: rozpoznanie struktury ośrodka gruntowego pod względem ciągłości i jednorodności pod betonowymi płytami umocnień dna poniżej i powyżej zapory oraz pionowych dylatacji ścian umocnień brzegu od wody górnej i dolnej zapory.

I etap – część nadwodna

Badaniom podlega ośrodek wzdłuż pionowych dylatacji betonowych ścian lewego brzegu w części nad poziomem zwierciadła wody.

II etap – część podwodna

Ośrodek pod betonowymi płytami umocnień wody dolnej i górnej

Metodyka pomiarów

Specyficzne miejsce pomiaru oraz wiele nieznanych czynników zewnętrznych wymusiło skonstruowanie specjalnego szczelnego i wytrzymałego zbiornika „batyskafu” dla zastosowania w tych trudnych warunkach radarowego systemu pomiarowego. Bezpośrednio do pomiaru użyto zestawu dipolowych ekranowanych anten szczelnie zamkniętego w batyskafie.

Zestaw ten pozwolił na wykonanie pomiaru do odpowiedniej głębokości penetracji (prześwietlenie elementu betonowego oraz ośrodka pod nim) i uzyskanie odpowiedniej rozdzielczości obrazu (identyfikacja ścięć, nieciągłości, wymyć, wypłukań, pustek itp.) i innych niekorzystnych zjawisk. Efektywna poprzeczna szerokość penetracji wiązki promieni wynosi ok. 1,0m.

W związku z dużym przewyższeniem skali przekroje radarowe pokazują dużą deniwelację poziomu płyt w stosunku do ich rzeczywistego ułożenia spowodowaną zalegającymi na dnie przeszkodami bądź pofałdowaniem płyt.

DYLATACJE

Ze względu na niewielką długość przekrojów radarowych interpretacja ich była nieco utrudniona przede wszystkim ze względu na określenie zasięgu identyfikowanych efektów radarowych. Jednak zasadnicze zmiany zarówno w ośrodku gruntowym jak i w strukturze betonu zostały okonturowane. Do najistotniejszych niekorzystnych zjawisk występujących na przekrojach radarowych zaliczamy: strefy nieciągłości ośrodka gruntowego oraz struktury betonu (mikro pęknięcia, mikro szczeliny, ubytki , niewidoczne zbrojenie), strefy zawilgoceń spowodowane infiltracją przez grunt od góry bądź nieszczelnymi dylatacjami lub ubytkami struktury betonowej. W głównej mierze pionowa infiltracja wgłębna może następować na kontakcie dwóch słabo ze sobą współpracujących ośrodków jakimi są grunt i beton. Stąd też widoczne na przekrojach radarowych intensywne efekty radarowe skoncentrowane są na tej granicy i korzystając z uprzywilejowanych dróg filtracji migrują głębiej trafiając na wkładki mniej przepuszczalne tworząc horyzonty o zwiększonym zawilgoceniu, zawodnieniu.

Na stan struktury betonu, ośrodka gruntowego, szczelności dylatacji nie pozostają bez wpływu mechaniczne drgania przenoszone przez konstrukcje podczas pracy turbozespołów. Oddziałują one w większym stopniu na sąsiadujący z elektrownią mur oporowy niż na kierownice, które są oddalone od osi elektrowni.

Na jakość gruntu znajdującego się poza murem oporowym wpływ poza wymienionymi już wcześniej mają również wahania zwierciadła wody, które na jego poziomie w przypadku nieszczelnych dylatacji powodują sufozyjne wymycia. Zjawisko to w efekcie prowadzi do sukcesywnego osiadania i pionowego przemieszczania się wzdłuż muru mas gruntu generując ścięcia w ośrodku i obniżanie się powierzchni terenu.

WODA GÓRNA

Generalnie przekroje radarowe wykonane na płytach ponuru wskazują na dobry ich stan. Poza miejscami niewielkich osiadań i pofałdowań powierzchni płyt zlokalizowano dwie strefy wskazujące na rozluźnienie ośrodka pod płytami. W strefach tych zaznaczono również nieciągłości struktury samych płyt co może być przyczyną infiltracji pod płyty. Zmiany związane z pofałdowaniem mogły powstać w wyniku zmiennej hydrodynamiki procesu załączeń i wyłączeń turbin, a co za tym idzie skokową zmianą naporu i przepływu wody na wlotach do turbin.

WODA DOLNA

Przekroje radarowe pokazują, że jakość betonowych płyt poszuru ich struktura i posadowienie wykazują dużą zmienność wskazując na kilka niekorzystnych zjawisk. Podstawowym zjawiskiem występującym na przekrojach radarowych jest duża zmienność w niwelacji powierzchni płyt. Liczne pofałdowania, przegłębienia oraz zmiany w samej strukturze betonowych płyt świadczą o silnie oddziaływujących na nie czynnikach związanych z wygaszaniem energii spracowanej w elektrowni wody. Strefy bezpośrednio przy murze oporowym i przepławce poza konstrukcyjnym skosem wykazują przegłębienia, w których ze względu na znaczną głębokość dochodzi do zaniku sygnału radarowego. Niektóre identyfikowane efekty radarowe mogą pochodzić od omijania zalegających na dnie przeszkód i innych utrudnień.

Podsumowanie

1. Uzyskano informacje o budowie strukturalnej płyt betonowych i ich podłoża określając ich obecny stan pod względem ciągłości i jednorodności.
2. Zidentyfikowano typowe, destrukcyjnych zjawiska występujące w badanym ośrodku (rozluźnienia, osiadania, pustki, pęknięcia, korozyjne ubytki betonu).
3. Dylatacje i ośrodek gruntowy poza nimi w większości przypadków poddawany jest działaniu destrukcyjnych czynników typu (nieszczelności, infiltracja, sufozja, drgania itp.).
4. Skorodowane krawędzie zdylatowanych sekcji betonowych mogą powodować infiltrację przez potencjalne nieszczelności.
5. Współpraca na kontakcie betonu z gruntem jest potencjalną drogą infiltracji wgłębnej z powierzchni i tworzenia na warstwach mniej przepuszczalnych horyzontów, stref o podwyższonej wilgotności.
6. Zidentyfikowno zbrojenie konstrukcyjne elementów betonowych i strefy o wątpliwym jego występowaniu bądź skorodowaniu.
7. Stan dylatacji, płyt i podłoża na ponurze jest zdecydowanie lepszy niż na poszurze.
8. Praca turbozespołów i wytworzone drgania mechaniczne mają niekorzystny wpływu na badane strefy.
9. Zidentyfikowane negatywne zjawiska mogą nie mieć większego wpływu na prawidłowe funkcjonowanie zapory jednak dają odpowiedź na temat jej stanu technicznego.