СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ЦЕНТРИФУГИРОВАННОЙ ОПОРЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
METHOD FOR RECOVERY OF BEARING CAPACITY OF REINFORCED CONCRETE CENTRIFUGED SUPPORT OF POWER TRANSMISSION LINE

Изобретение относится к ремонту центрифугированных опор линий электропередачи и может быть использовано при ремонтно-восстановительных работах на железобетонных опорах воздушных линий электропередачи, подстанциях и других объектах, где используются эти конструкции. В России эксплуатируются в течение 20-50 лет около 100000 км линий электропередачи и 500 подстанций напряжением 110 - 700 кВ, на которых использованы такие железобетонные опоры. По данным натурных испытаний опор с различными сроками эксплуатации определено, что из-за различных деструктивных процессов происходит снижение их несущей способности на 0,5-0,7% в год. Это приводит к увеличению количества отказов по причине разрушения железобетонных опор, число которых, по статистическим данным, составляет 6,03% от всего количества отказов, включая технологические. По результатам обследований ежегодно заменяется около 10000 железобетонных опор новыми для предотвращения их аварийного разрушения. Замена существующих опор, имеющих повреждения, требует значительных финансовых затрат, сопряжена с необходимостью выполнения трудоемких работ с использованием специализированной и грузоподъемной техники, отключением потребителей на период работ, приобретения и транспортирования новой и временной опор, демонтажа и транспортирования поврежденной и временной опоры и других. Поэтому актуальной является проблема восстановления несущей способности существующих опор, которая и является целью настоящего изобретения.
Известно техническое решение по усилению железобетонных опор [1], по которому упрочнение корневой части столба производят путем наклейки полимерных волокон адгезионным полимером. Усиление по этому способу не может существенно повысить несущую способность опоры и не перекрывает существующие трещины. Способ не может быть использован для восстановления несущей способности опор линий электропередачи, у которых несущая способность снижена до 50% и более.
Известен также способ восстановления бетонных мачт, поврежденных трещинами [2], по которому полость пустотелой стойки заполняют смолой на всю высоту, трещины инъецируют и поверхность выравнивают ремонтным раствором. Этот способ позволяет увеличить несущую способность мачты не более чем на 5-7%, учитывая незначительное поперечное сечение внутренней полости, и имеет, в основном, косметический характер.
Известен и широко применяется способ усиления опор линий электропередачи, имеющих дефекты, при помощи железобетонных и металлических бандажей [3], стр.152. Этот способ принят за прототип настоящего изобретения.
Недостатками способа усиления опор линий электропередачи, принятого за прототип, являются:
- усиление отдельных повреждений или дефектов, а не восстановление несущей способности опоры в целом;
- известный способ усиления нетехнологичен, трудоемок и не обеспечивает совместную работу элементов усиления с бетоном опоры из-за усадки бетона бандажа, примыкания металлического бандажа к конической поверхности опоры и имеет низкую долговечность самих конструкций усиления;
- усиление отдельных повреждений не решает принципиальные вопросы предотвращения дальнейшего разрушения опоры, например, от замерзания воды в полости подземной части, дальнейшего образования продольных трещин от неравномерной температурной деформации кольцевого сечения бетона, увеличения величины раскрытия трещин и коррозии арматуры от замерзания в них воды и других;
2
- известный способ усиления не является универсальным и обуславливает необходимость замены опор при наличии целого ряда дефектов. Например, при ширине продольных трещин более 0,3 мм и их длине более 3 м, при наличии раковины или сквозного отверстия площадью более 25 см, при толщине бетонной стенки опоры меньше проектной из-за обвала бетона внутрь опоры и других. Причем ко времени выявления перечисленных нарушений опоры, как правило, находятся в эксплуатации.
Цель изобретения - устранение недостатков известного способа и восстановление несущей способности и долговечности существующих опор, включая те, которые по существующим критериям подлежат замене.
Поставленная техническая задача решается тем, что с внешней стороны опоры выполняют сплошную усиливающую оболочку из конструктивного, безусадочного фибробетона на всю высоту опоры или ее части. За счет высоких прочностных характеристик фибробетона, адгезии материала оболочки с поверхностью бетона существующей опоры несущая способность усиливающей оболочки имеет величину, сопоставимую с несущей способностью неповрежденной опоры. При необходимости несущая способность опоры может быть дополнительно повышена установкой арматуры, которую закрепляют к опоре перед бетонированием усиливающей оболочки. Срок безопасной эксплуатации восстановленной опоры составит 40-50 лет, так как показатель морозостойкости фибробетона превышает 300 циклов, а показатель прочности на растяжение при изгибе превышает 15 МПа, что исключает образование любых трещин в усиливающей оболочке. Существующая опора при устройстве сплошной оболочки из безусадочного фибробетона как бы консервируется и будет продолжать воспринимать часть эксплуатационной нагрузки. Кроме того, предложенным методом восстановления несущей способности опор линии электропередачи предусматривается заполнение бетоном полости в их подземной части для исключения разрушения от замерзания воды и выполняют дренажное отверстие для удаления случайных вод из полости надземной части.
Технический результат достигается тем, что:
- поврежденные или ослабленные участки наружной поверхности существующей опоры, включая подземную часть, усиливают сплошной оболочкой из безусадочного, конструктивного фибробетона, укладываемого в одностороннюю замкнутую опалубку, образующую с наружной стороны опоры замкнутое кольцевое пространство;
- укладку фибробетона производят одновременно на всю толщину оболочки усиления по ее периметру;
- бетонирование оболочки усиления производят с использованием скользящей опалубки, к которой прикреплены кольцевые рабочая и вспомогательная площадки. Все элементы этой системы перемещают домкратами вдоль существующей опоры по высоте;
- изготовление и подачу к месту укладки мелкозернистого фибробетона производят мобильным растворонасосом, который располагают у восстанавливаемой опоры;
- подземную полость в существующей опоре заполняют мелкозернистьм бетоном или, при необходимости, фибробетоном через отверстие, просверленное над поверхностью грунта. В это отверстие устанавливают дренажное устройство для отвода случайных вод из внутренней полости надземной части опоры.
Предложенный способ восстановления несущей способности железобетонных центрифугированных опор линии электропередачи поясняется чертежом, где изображены:
1. ремонтируемая центрифугированная опора;
2. бетонное заполнение подземной полости;
3. дренажное устройство;
4. кольцевой котлован;
5. скользящая опалубка;
6. устройство для подъема скользящей опалубки;
7. усиливающая оболочка из фибробетона;
8. рабочая площадка;
9. площадка для ухода за бетоном.
Усиление опоры (1) начинают с ее временного раскрепления растяжками, при необходимости, сверления в стенке отверстия над поверхностью грунта, через которое подземную полость опоры заполняют мелкозернистым бетоном (2). Затем в отверстии закрепляют дренажное устройство(3). После этого отрывают кольцевой котлован (4) для определения степени разрушения подземной части опоры (1), очищают поверхность бетона подземной части опоры, монтируют скользящую опалубку (5), кольцевую рабочую площадку (8) и устройство для подъема скользящей опалубки (6), которое закрепляют к опоре хомутами. Одновременно в непосредственной близости от восстанавливаемой опоры устанавливается мобильный растворонасос с гибким шлангом для изготовления из готовой сухой смеси и подачи мелкозернистого фибробетона для укладки его в усиливающую оболочку (7). Толщину кольцевого зазора между опалубкой (5) и поверхностью бетона опоры (1) устанавливают при помощи специальных упоров, устанавливаемых в верхней части опалубки (5). По мере заполнения кольцевого зазора и твердения фибробетона производят циклический подъем скользящей опалубки (5) при помощи подъемного устройства (6). После подъема рабочей площадки до высоты около 2,5 метра над поверхностью грунта производят монтаж площадки для ухода за бетоном (9), с которой производят выравнивание бетона оболочки (7), ее увлажнение или покрытие специальными составами. Путем последовательного повторения циклов подъема скользящей опалубки (5) производят бетонирование усиливающей фибробетонной оболочки (7) на необходимую высоту. Затем спускают и демонтируют скользящую опалубку, площадки, подъемное устройство и засыпают кольцевой котлован (4).
Техническое решение восстановления несущей способности центрифугированных опор линии электропередачи имеет следующие преимущества:
- исключается в большинстве случаев, необходимость замены поврежденных существующих опор, что существенно (в 3-5 раз) снижает стоимость и трудоемкость ремонтно-восстановительных работ по повышению надежности опор линий электропередачи;
- восстанавливается или даже увеличивается за счет установки дополнительной арматуры проектная несущая способность опор, утраченная в результате повреждений или физического износа;
- ремонтно-восстановительные работы по усилению опор, в большинстве случаев, могут производиться без отключения потребителей, так как основная часть опор, подлежащих усилению, имеет повреждения до высоты 6-8 метров от поверхности грунта, что позволяет по предложенной технологии производить работы вне опасной зоны;
- обеспечивается надежность и долговечность опор после восстановления из-за применения в качестве усиливающей оболочки конструктивного фибробетона, прочностные характеристики которого (прочность на сжатие более 60 МПа) и устойчивость при атмосферных воздействиях (морозостойкость более 300 циклов) гарантируют срок безопасной эксплуатации в течение 30-40 лет;
- устраняется опасность разрушения подземной части от замерзания воды;
- существенно повышается устойчивость опор, усиленных фибробетонной оболочкой, против террористических актов или других повреждений от воздействия внешних факторов, так как показатель ударной выносливости конструктивного фибробетона в 5-10 раз превышает этот показателе обычного бетона при объемном содержании фибры 1-1,5%.
Источники информации
1. Патент Японии №JP 3488191 В2, кл. Е04Н 12/12, Е04G 23/02, опубл. 19 августа 2000 г.
2. Патент Германии № DE 10317075 В3, класс Е04G 23/02, опубл. 11 апреля 2003 г.
3. Проэктор Е.Г., Анастасиев П.И. и другие. Защита кабельных и воздушных ЛЭП от коррозии. М., 1990 г., стр.152. (Прототип).