ФУНДАМЕНТ ОПОРЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ДОЛГОВЕЧНОСТИ
FOUNDATION OF POWER TRANSMISSION LINE SUPPORT AND METHOD TO INCREASE ITS DURABILITY

Изобретение относится к фундаментам опор линий электропередачи или других аналогичных сооружений, эксплуатируемых на открытом воздухе, и способу повышения долговечности таких фундаментов.
В Российской Федерации эксплуатируется и находится в стадии строительства несколько сотен тысяч стальных опор воздушных линий электропередачи различного напряжения. Закрепление таких опор в грунте осуществляется преимущественно при помощи сборных железобетонных грибовидных фундаментов под унифицированные металлические опоры ВЛ 35-500 и 750 кВ высотой 2700-3200 мм, которые состоят из плиты и стойки (К.П.Крюков, Б.П.Новгородцев, «Конструкция и механический расчет линий электропередачи», Ленинград, «Энергия», 1979 г., стр.287, рис. 9-12, 9-13). Такие фундаменты производились в течение десятков лет и производятся в настоящее время заводами железобетонных конструкций РФ и стран СНГ. По условиям монтажа и эксплуатации опор фундаменты сооружают с возвышением верхней части стойки на 150-200 мм над землей. Долговечность таких грибовидных фундаментов, согласно типовым проектам, предусматривается обеспечивать путем применения для их изготовления бетона с особыми свойствами, такими как: морозостойкость F150-200, водонепроницаемость W4-8. При этом проектная и фактическая, по материалам обследований, величина защитного слоя бетона до рабочей арматуры стоек в этих фундаментах составляет 20-30 мм.
Однако, как показывают результаты обследований, значительная часть фундаментов под опоры линий электропередачи уже через 20-25 лет имеют повреждения надземной части, включая крепежные элементы, и верхних частей подземной части на глубину 0,5-0,8 метра, которые требуют ремонта или усиления. Кроме того, применяемая болтовая система крепления опор к фундаментам не вандалоустойчива, что снижает надежность эксплуатации линий электропередачи. Повреждаемость фундаментов опор и элементов крепления этих опор требует больших затрат на ремонтно-восстановительные работы для обеспечения безопасной эксплуатации линий электропередачи.
Низкая долговечность фундаментов, которая значительно ниже нормативной, объясняется неблагоприятными условиями их эксплуатации, многократным воздействием циклов увлажнение-высыхание, замораживание-оттаивание при увлажнении их атмосферными осадками, стекающими по стойкам опор на фундамент, а также из-за конструктивных недостатков фундаментов, таких как недостаточная величина защитного слоя бетона, до рабочей арматуры стойки, отсутствие устройств, защищающих от увлажнения надземную часть, которые снижают их долговечность.
Периодическое увлажнение поверхностей фундаментов стоками с опор, которые аккумулируют атмосферные осадки на элементах решетки опоры, площадью несколько десятков квадратных метров, является одним из основных факторов разрушения бетона и коррозии арматуры фундаментов. Эти стоки растворяют отложения агрессивных к бетону солей и выносят частицы пыли на поверхности фундамента, особенно в районах промышленных предприятий, морских побережий, засоленных грунтов и др.
Повреждения фундаментов при этом проявляются в виде разрушения структуры бетона от замораживания-оттаивания, агрессивного воздействия кислых стоков, карбонизации защитного слоя бетона, коррозии крепежных элементов и арматуры, электрокоррозии и др.
Все перечисленные виды разрушения бетона и арматуры фундаментов представляют опасность снижения несущей способности только при систематическом увлажнении поверхностей фундамента атмосферными осадками, стекающими с опор. Этим подтверждается тот факт, что для повышения долговечности фундамента опоры линии электропередачи необходимо разработать специальные конструктивные решения и способы защиты его от разрушения при воздействии неблагоприятных факторов.
Известно решение проблемы повышения устойчивости фундамента линии электропередачи против воздействия неблагоприятных факторов по изобретению «Железобетонный фундамент для опор воздушных линий электропередачи», RU 2304665 C1, E02D 27/42 от 06.02.2006 г. Фундамент по этому изобретению содержит опорную плиту и расположенную на ней стойку, а верхняя часть стойки на глубину до 1 метра выполнена из бетона, морозостойкость которого и водонепроницаемость выше морозостойкости и водонепроницаемости бетона остальной стойки. Оголовок стойки выполнен в виде пирамиды.
Данное известное решение принято в качестве прототипа для заявленного фундамента.
Поставленная задача по разработке способа защиты фундамента опоры линии электропередачи от увлажнения атмосферными осадками и повышения его долговечности, решается путем использования известного при строительстве надземных частей зданий способа защиты от увлажнения бетонных или каменных конструкций путем выполнения отлива из оцинкованной кровельной стали (Л.Ф.Шубин, «Промышленные здания», Москва: Стройиздат, 1986 г., стр.230, рис.29.11). Этот способ принят в качестве прототипа для заявленного способа повышения долговечности фундамента опоры линии электропередачи.
Это позволяет сделать вывод, что заявленные изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному изобретению в области фундаментостроения. На основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке «способа» критерию «новизна».
Недостатками известного фундамента являются:
- усложнение технологии его изготовления из двух видов бетона, которые имеют отличные друг от друга характеристики режимов твердения, скорости набора прочности, усадки, необходимости заполнения форм в два приема и сложности контрольных операций по определению объемов бетона с различными характеристиками в изделии;
- увеличение стоимости фундамента, так как стоимость модифицированного бетона в несколько раз превышает стоимость бетона с повышенными характеристиками по морозостойкости и водонепроницаемости, используемого при изготовлении типовых конструкций фундаментов опор линий электропередачи;
- устройство верха оголовка в виде пирамиды не защищает поверхность фундамента от увлажнения при стекании атмосферных осадков, так как количество их остается таким же, как и у типовых конструкций фундаментов;
- пирамидальная форма оголовка стойки фундамента усложняет монтаж опоры и требует изменения ее базовой части.
Недостатками известного способа защиты от увлажнения стеновых конструкций является тот факт, что этот способ используется как элемент покрытия и не решает таких проблем, как защита крепежных элементов, характерных для фундаментостроения.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков известного фундамента опоры линии электропередачи и способа защиты фундамента от увлажнения сточными водами, а также защита от коррозии и повреждений крепежных элементов для повышения их долговечности, вандалоустойчивости и снижение эксплуатационных затрат.
Поставленная цель по повышению долговечности фундамента достигается тем, что величину защитного слоя бетона до рабочей арматуры в верхней, наиболее подверженной разрушению, части стойки увеличивают до 40-70 мм. Это обеспечивает гарантированный срок эксплуатации фундаментов не менее чем в 50 лет согласно рекомендациям Евронорм и других международных организаций по долговечности железобетонных конструкций (Л.М.Пухонто, «Долговечность железобетонных конструкций инженерных сооружений», Москва, 2004 г., стр.350-351, таблицы 10.1 и 10.2). Для исключения ослабления несущей способности стойки в ее нижнем сечении, с наибольшей величиной изгибающего момента и, учитывая отсутствие на глубине 2,5-3 метра влияния неблагоприятных воздействий на прочностные характеристики бетона, величину защитного слоя бетона до рабочей арматуры в этом сечении принимают равной 30 мм, как и в типовых конструкциях фундаментов опор линий электропередачи.
Таким образом, долговечность фундаментов унифицированных опор линии электропередачи может быть повышена до 2 раз на основе предложенного изобретения с сохранением геометрических размеров, характеристик бетона, армирования и технологии изготовления, при помощи изменения величины защитного слоя бетона до рабочей арматуры по высоте стойки в зависимости от условий работы бетона по ее высоте.
Поставленная цель по способу повышения долговечности фундамента путем защиты его от увлажнения, защиты крепежных элементов от коррозии и актов вандализма достигается тем, что по периметру верхней поверхности стойки выполняют отливы из водостойкого, коррозиестойкого материала, например, из оцинкованной стали с полимерным покрытием. Затем монтируют опору по обычной технологии с болтовым креплением к фундаменту, защищают отливы и элементы крепления от повреждений и коррозии твердеющим, морозостойким ремонтно-строительным составом типа «ЕМАКО», который укладывают с уклоном от центра к боковым граням стойки.
Заявленный фундамент опоры линии электропередачи и способ повышения его долговечности поясняется чертежом, где на фиг.1 показан разрез по фундаменту со схемой армирования стойки и элементы, поясняющие осуществление способа защиты его от увлажнения и повышения долговечности.
Фундамент состоит из плиты 1, стойки 2, рабочей арматуры стойки 3, имеющей защитный слой бетона вверху «а» и внизу «б». Причем величина защитного слоя бетона «а» больше величины «б».
К элементам, поясняющим способ защиты от увлажнения фундамента и защиты крепежных элементов, относятся: отлив 4, опора 5, крепежный элемент 6, монтажная подливка 7, защитное покрытие 8.
Повышение долговечности фундамента обеспечивается увеличением величины защитного слоя бетона «а» до рабочей арматуры 3 в верхней части стойки 2 до 40-70 мм, где он работает под воздействием интенсивных деградационных процессов: увлажнение-высыхание, замораживание-оттаивание, воздействия кислых стоков с опоры и др. Такое увеличение величины защитного слоя не снижает несущую способность стойки, так как в ее верхних сечениях действуют минимальные изгибающие моменты от горизонтальных нагрузок.
Для исключения снижения несущей способности стойки 2 в месте примыкания ее к плите 1, где действует максимальный изгибающий момент в стойке, величина защитного слоя бетона в этом сечении «б» принимается минимально допустимой, равной 30 мм, с учетом отсутствия воздействий, вызывающих разрушение бетона и коррозию арматуры. При этом изменение величины защитного слоя бетона до рабочей арматуры 3 стойки 2 может быть выполнено плавным, как это показано на чертеже, или ступенчато, в зависимости от принятой технологии арматурных работ.
Способ повышения долговечности фундамента опоры линии электропередачи заключается в защите его поверхностей от увлажнения атмосферными осадками, стекающими с опоры, осуществляется следующим образом. На верхней поверхности стойки 2, по ее периметру располагают отливы 4 из водостойкого, коррозиеустойчивого материала, элементы которых выступают за грани боковых поверхностей стойки 2. Затем монтируют на монтажных подкладках опору 5, закрепляют ее к стойке 2 крепежными элементами 6 и заполняют зазор между отливом 4 и опорой 5 твердеющей морозостойкой смесью типа «ЕМАКО» 7. Далее защищают отливы 4 и крепежные элементы 6 такой же смесью 8, которую укладывают с уклоном от центра стойки к ее боковым граням.
Таким образом, сочетание предложенных конструкции фундамента и способа защиты его от увлажнения позволят повысить долговечность фундаментов опор линий электропередачи до 50 лет и снизить эксплуатационные затраты на ремонтно-восстановительные работы за счет увеличения сроков между ремонтами более чем в 2 раза.
Возможность промышленного внедрения и получения экономического эффекта от предложенного изобретения «Фундамент опоры линии электропередачи и способа повышения его долговечности» вытекает из использования для его реализации известных технологий, конструктивных решений и материалов, новое сочетание которых и обеспечивает получение заявленного технического и экономического результата.