СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ И КРЕПЛЕНИЯ К НИМ СТАЛЬНЫХ ОПОР ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
REINFORCEMENT METHOD OF FOUNDATIONS AND ATTACHMENT OF STEEL POWER TRANSMISSION TOWERS TO THEM

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к усилению фундаментов и узлов крепления к ним опор линий электропередачи и других подобных сооружений.
В нашей стране эксплуатируется несколько миллионов стальных опор на линейных объектах энергетики, железнодорожного транспорта, промышленных предприятий и др. Средний срок эксплуатации этих опор составляет 30-40 лет, при нормативных сроках 40-50 лет. По материалам обследований, после 30-40 лет эксплуатации значительная часть фундаментов под стальные опоры линий электропередачи требуют ремонта и усиления. Аналогичное положение с повреждениями фундаментов под стальные опоры линий электропередачи существует и в других странах. Например, в США после 25 лет эксплуатации 1% фундаментов стальных опор требует ремонта и усиления. Стоимость затрат на ремонтные работы по этим фундаментам в США составляет $600 миллионов в год.
Причинами разрушения фундаментов стальных опор и элементов крепления к ним являются разрушение структуры бетона от воздействия процесса «замораживание-оттаивание», карбонизация защитного слоя бетона и коррозия арматуры, разрушение структуры бетона и коррозия арматуры от воздействия агрессивных сред, электрокоррозия арматуры и крепежных элементов в зоне воздействия полей постоянного тока и ряд других. Все перечисленные причины разрушения бетона действуют на него только во влажной среде и, особенно, при переменном режиме «увлажнение-высыхание», который характерен для сооружений, эксплуатируемых на открытом воздухе, из-за интенсивного воздействия на них атмосферных осадков, стекающих по опоре на фундамент. Эти стоки, в большинстве случаев, агрессивны по отношению к бетону и арматуре, так как содержат растворы солей и частицы пыли, которые аккумулируются на элементах стальных опор, площадь которых составляет десятки квадратных метров. Поэтому, как следует из материалов обследований, основной объем разрушения бетона, коррозии арматуры и крепежных элементов приходится на надземную и, частично, верхнюю зону подземной части фундаментов до глубины 0,5-0,8 метра.
Надежность узла крепления стальной опоры к фундаменту определяется принятым для всех типов опор креплением при помощи анкерных болтов (К.П.Крюков, Б.П.Новгородцев. «Конструкции и механический расчет линий электропередачи», Ленинград, «Энергия», 1979 г., стр.164-165, рис.7-29). Такое крепление также подвергается интенсивной коррозии и не вандалоустойчиво, что особенно важно для районов, где существует опасность террористических актов.
Перечисленное свидетельствует о том, что фундаменты, а конкретно их надземные и, частично, подземные части, а также узлы крепления к ним стальных опор являются слабым звеном в системе передачи технологических нагрузок на основание и разработка способов их усиления, повышения долговечности - актуальная техническая проблема, требующая своего решения. Решение этой проблемы и является целью настоящего изобретения.
Известно техническое решение по изобретению «Способ восстановления целостности железобетонных опор и ремонтная рубашка для разрушенных железобетонных опор для линий электропередачи» RU 2312188 C1, 03.02.2006. По этому изобретению для восстановления целостности разрушенного фундамента предусматривается устройство сужающейся к низу рубашки из твердеющего раствора, которую выполняют с использованием клиновидной опалубки. Повышение живучести отремонтированного фундамента обеспечивается формой ремонтной рубашки (покатыми склонами), по которым вода скатывается в почву.
Это техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, имеет следующие недостатки:
- согласно этому решению практически восстанавливается только разрушенный защитный слой бетона (см. фиг.1 описания изобретения), так как ремонтная рубашка, толщина которой к низу уменьшается до нуля, не может быть использована для размещения арматуры необходимой компенсации потери несущей способности фундаментом от разрушения бетона и коррозии арматуры;
- это техническое решение не выполняет поставленной задачи по повышению живучести восстановленного фундамента за счет скатывания атмосферных осадков по боковым граням с обратным уклоном, так как по этим граням скатывается такое же количество воды, что и в фундаментах с вертикальными боковыми гранями, а горизонтальная, верхняя поверхность фундамента остается не защищенной от увлажнения и размораживания;
- на наклонные боковые грани восстановленного фундамента будут действовать усилия от морозного пучения грунта, так как любые виды гидрофобных обмазок только снижают касательные усилия, передаваемые от морозного пучения грунта на вертикальную поверхность фундамента. При обратном уклоне боковых граней на них будут действовать нормальные усилия от морозного пучения грунта, которые в несколько раз превышают касательные усилия;
- не решается проблема восстановления несущей способности крепежных элементов (анкерных болтов), ослабленных коррозией.
Цель настоящего изобретения - устранение недостатков известного способа, решение проблемы восстановления несущей способности фундамента и крепления к нему стальной опоры, защиты от атмосферных воздействий, повышение долговечности.
Поставленная техническая задача решается тем, что:
- поврежденную часть фундамента усиливают несущей обоймой, которая увеличивает несущую способность ослабленного сечения фундамента не менее чем на 30%, согласно результатам исследований несущей способности железобетонных элементов, усиленных обоймами (В.В.Тереник, А.О.Борисов. Усиление сжатых, железобетонных колонн обоймами. «Жилищное строительство», №2, 2010 г., стр.24-25), а при недостаточной несущей способности тела фундамента она компенсируется несущей способностью самой обоймы;
- до бетонирования несущей обоймы зазор между опалубкой, фундаментом и грунтом основания уплотняют слоем сминаемого материала с высотой слоя, не менее величины морозного пучения грунта;
- при необходимости усиления крепежных элементов стальных опор к фундаменту при бетонировании несущей обоймы, кроме конструктивного армирования несущей обоймы устанавливают в ней анкерную арматуру, для дополнительного усиления крепления опоры к фундаменту;
- после бетонирования обоймы, по периметру верхней части фундамента выполняют отлив из коррозиестойкого материала;
- крепежные элементы фундамента и отлив защищают от повреждений и коррозии ударопрочным, морозостойким, твердеющим ремонтно-строительным материалом, который укладывают с уклоном от центра фундамента к его краям.
Технический результат от внедрения заявленного способа усиления фундаментов и крепления к ним стальных опор линий электропередачи достигается тем, что
- исключается воздействие сил от морозного пучения грунта на нижнюю часть несущей обоймы за счет сжатия сминаемого материала между нижним торцом обоймы и грунтом;
- компенсируется снижение несущей способности крепежных элементов опоры из-за коррозии или повреждений креплением к базе опоры выпусков арматурных элементов из несущей обоймы;
- защищаются от воздействия агрессивных атмосферных осадков, стекающих по стальной опоре, верхняя и боковые поверхности фундамента коррозиестойким отливом;
- защищаются от коррозии и актов вандализма крепежные элементы и отливы от механических повреждений твердеющим, ударопрочным и морозостойким материалом с уклонами от центра фундамента к его краям.
Таким образом, внедрение предложенного изобретения обеспечит повышение надежности и долговечности усиливаемых фундаментов и крепления к ним стальных опор линий электропередачи при любых повреждениях этих конструкций, так как при выполнении работ по усилению исключается увлажнение поверхностей фундаментов и от атмосферных осадков, стекающих по опоре, а конструктивные элементы усиления имеют расчетную долговечность не менее 50 лет, равную расчетному сроку эксплуатации оцинкованных стальных опор. Этот способ усиления позволит ликвидировать слабое звено в системе передачи технологических нагрузок на основание.
Предложенный способ усиления фундаментов и крепления к ним стальных опор линий электропередачи поясняется фиг.1, где изображен разрез усиливаемого фундамента с крепежными элементами.
Усиление фундамента 1 начинают с устройства котлована 2 на необходимую глубину и разборки разрушенного бетона 3. Затем по периметру фундамента 1 выполняют инвентарную опалубку 4, нижнюю часть зазора между ней, фундаментом 1 и дном котлована 2 уплотняют сминаемым материалом 5. После чего в этот зазор устанавливают конструктивную арматуру 6 и, при необходимости, дополнительные арматурные выпуски 7 для усиления крепежных элементов и бетонируют несущую обойму 8. Затем по верху усиленного фундамента 1, по его периметру, монтируют отливы 9, которые защищают вместе с крепежными элементами 10 от повреждений и коррозии покрытием 11. После завершения работ по усилению фундамента на его боковые поверхности наносят антикоррозионное покрытие 12 и производят обратную засыпку котлована.
Экономический эффект от внедрения предложенного изобретения заключается в сокращении затрат на ремонтные работы по фундаментам под стальные опоры, которые могут быть полностью исключены в течение всего расчетного срока эксплуатации электросетевого объекта или другого аналогичного объекта.
Возможность внедрения предложенного изобретения подтверждается технологичностью и конструктивной простотой выполнения работ по усилению фундаментов и крепления к ним стальных опор, которые могут производиться без отключения линий, силами ремонтного персонала электросетевых предприятий, с использованием средств малой механизации.