Prowadzenie prac budowlanych w sąsiedztwie istniejącej infrastruktury podziemnej, zwłaszcza tak wrażliwej jak gazociągi, wymaga zachowania szczególnych zasad ostrożności. Konieczne jest dostosowanie się do wytycznych operatora sieci oraz norm i rozporządzeń.
W trakcie wykonywania prac budowlanych polegających m.in. na wibracyjnym pogrążaniu grodzic należy zwrócić szczególną uwagę na kontrolę stanu istniejących gazociągów znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie realizowanych prac. Wbijanie grodzic generuje powstawanie fal wgłębnych oraz powierzchniowych poprzecznych (fale Lovea o polaryzacji poziomej) i podłużnych (fale Rayleigha o polaryzacji pionowej), które wpływają na istniejącą infrastrukturę bezpośrednio lub pośrednio powodując m.in. konsolidację lub upłynnienie gruntu, a tym samym jego osiadanie. Prędkość rozchodzenia się fal zależna jest od warunków ośrodka gruntowego. . Fale powierzchniowe mają wyraźnie dłuższy okres i mniejszą prędkość oraz znacząco większą energię niż fale przestrzenne (fale podłużne ok. 7%, poprzeczne ok. 26%, powierzchniowe ok 67%). Fale powierzchniowe mają charakter dyspersyjny – ich prędkość zależy od częstotliwości i w związku z tym propaguje z różnymi prędkościami w warstwach ośrodka o różnych właściwościach. Monitoring rurociągów jest bardzo ważnym elementem bezpieczeństwa prowadzenia prac geotechnicznych. Nadmierne drgania mogą być niebezpieczne dla infrastruktury podziemnej i powodować jej uszkodzenie. Prace związane z wibracyjnym instalowaniem grodzic w gruncie za pomocą wibromłotów generuje drgania o częstotliwości w zakresie 30-40 Hz, a zasięg strefy oddziaływania w typowych warunkach ma zasięg ok. 30 m.
Rys. 1. Sposób zanikania fal ze wzrostem odległości od jej źródła (za Woods R.D. 1968: Screening of Surface Waves in Soils, J. Soil Mechanics and Foundation Division 94(4), 951–979.)
Lokalizacja punktów pomiarowych
W trakcie prowadzenia prac budowlanych w sąsiedztwie istniejących gazociągów zaleca się prowadzenie ciągłego monitoringu na powierzchni gruntu bezpośrednio nad istniejącą infrastrukturą podziemną. Pomiary należy prowadzić za każdym razem, gdy odległość między gazociągiem a miejscem generowania drgań jest mniejsza iż 25 m. Lokalizację punktu pomiarowego należy zmieniać wraz z postępem robót. Lokalizacja puntu pomiarowego powinna być archiwizowana, aby możliwe było dopasowanie wartości rejestrowanych przez czujnik rejestrujący drgania do umiejscowienia urządzenia w terenie.
Urządzenie pomiarowe należy ustawić nad rurociągiem uwzględniając układ osi pomiarowych:
- oś X – wzdłuż osi gazociągu
- oś Y – w poprzek osi gazociągu,
- oś Z – pionowo.
Czujniki pomiarowe
Monitoring drgań prowadzić należy za pomocą specjalistycznych urządzeń przeznaczonych do pomiarów drgań. Urządzenia muszą posiadać aktualne, nie starsze niż 1 rok, certyfikaty kalibracyjne wystawione przez producenta urządzenia lub akredytowane laboratorium.
Parametry urządzenia pomiarowego:
- zakres częstotliwości pomiarowej: 1,0 – 100 Hz,
- zakres pomiarowy ≥ 100 mm/s,
- dokładność pomiarowa ≤ 0,5 mm/s,
- stopień ≥ IP67,
- łączność GPS,
- możliwość alarmowania SMS lub e-mail.
Minimalna częstotliwość próbkowania powinna wynosić fp ≥ 1kHz z zastosowaniem odpowiedniego dolnoprzepustowego filtru antyaliasingowego.
Rejestracji podlegają prędkości drgań w punkcie pomiarowym. Każdy rejestrowany plik danych powinien zawierać znacznik czasu odniesiony do strefy UTC. Dane powinny być gromadzone lokalnie na kartach pamięci wbudowanych w urządzenia pomiarowe, a także transmitowane na zdalne serwery zachowując tym samym bezpieczeństwo danych w przypadku urządzenia rejestrującego w terenie.
Urządzenia powinny być wyposażone w moduły GSM umożliwiające transmisję danych w czasie rzeczywistym, a także automatycznie generujące informację w formie SMS lub email o przekroczeniu dopuszczalnych poziomów wibracji.
W trakcie prowadzenia prac budowlanych system alarmowania powinien umożliwiać przekazywanie informacji o przekroczeniach dopuszczalnych progów do następujących osób:
- Kierownik Kontraktu
- Kierownik prac budowlanych danego odcinka
- Operator urządzenia generującego drgania.
Prowadzenie pomiarów i analiza wyników
Wyniki uzyskane w trakcie prowadzenia pomiarów należy poddać stosownej analizie pozwalającej na podejmowanie decyzji o dalszych krokach związanych z realizacją prac. Oprogramowanie wykorzystywane do analizy korzystać będzie, z przygotowanej w odpowiedni sposób, bazy danych. Baza danych zawierać powinna pomiary wykonywane w tracie ciągłego monitoringu oraz dodatkowe pomiary wykonane w konsekwencji nagłych wydarzeń zagrażających bezpieczeństwu konstrukcji.
Oprogramowanie, z którego korzysta Centrum Gromadzenia Danych musi być umożliwiać pracę w następujących modułach:
- Nastawczy, umożliwiający definiowanie kryteriów bezpieczeństwa oraz wartości progowych dla przynajmniej dwóch stanów: ostrzegawczego i alarmowego. Ponadto oprogramowanie powinno mieć możliwość zdalnej konfiguracji i dostępu osób upoważnionych np. do bieżącej konfiguracji i serwisu w tym również możliwość ustawienia wartości prędkości wyzwalania rejestracji (trigger).
- Analityczny, umożliwiający przetwarzanie i analizę wyników pomiarów zgromadzonych w bazie pod kątem informacji diagnostycznych. Z tym związana jest również odpowiednio wysoka moc obliczeniowa serwerów umożliwiająca dokonywanie analiz sygnałów on-line (w czasie rzeczywistym).
- Wsparcia decyzji, umożliwiający dokonywanie w czasie rzeczywistym porównań on-line ustalonych kryteriów bezpieczeństwa i wartości progowych z aktualnie rejestrowanymi poziomami prędkości drgań.
- Alarmowania i ostrzegania, przesyłający komunikaty w postaci np. maili, SMS-ów itp., bezpośrednio do operatorów nadzorujących prace budowlane i geotechniczne, a także do upoważnionych osób i/lub instytucji.
- Raportowania, umożliwiający prezentowanie danych w formie tabel i wykresów, ich eksport do plików tekstowych i innych formatów uznanych programów analizy danych. Interfejs użytkownika powinien być intuicyjny, zabezpieczony hasłem i dostępny jedynie dla zdefiniowanej grupy użytkowników.
- Auto-diagnostyczny, dokonujący w czasie rzeczywistym auto-diagnostyki systemu pomiarowego sprawdzając poprawność jego działania, poziom zasilania, stan czujników itp. Istotnym elementem jest informowanie użytkowników o nieprawidłowościach oraz konieczności napraw i serwisu.
Każdorazowo prowadzenie monitoringu i opracowanie programów pomiarowych powinno odbywać się w oparciu o przekazaną dokumentację techniczną, wytyczne operatorów infrastruktury podziemnej oraz wykorzystując wiedzę i doświadczenie zdobyte w obszarze prowadzenia pomiarów.
Więcej informacji:
https://www.metris.com.pl/p/74,pomiar_wibracji
