Опыт эксплуатации ВЛ в мерзлых грунтах

технологических нарушений, связанных с пучением грунтов
ОАО «Фирма ОРГРЭС»
Каверина Р.С.
(495)993-00-17, kaverinars@mail.ru

пучинистые грунты и грунты с большими удельными сопротивлениями, резкие годовые

и суточные перепады температур.
Массовое строительство ВЛ в 1980–1990 годы в малоизученном в тот момент северном регионе, когда в работу вводилось зачастую более тысячи километров линий в год, создало ряд проблем их эксплуатации из-за неполного учета геологических и климатических условий территории при проектировании и сооружении ВЛ.

фундаментов опор из-за морозного пучения. В 1992–2000 г.г. институт
«Энергосетьпроект» (Москва)

проводил научно-исследовательские работы, направленные на выявление основных причин аварийного состояния ВЛ в районах Ноябрьских электрических сетей «Тюменьэнерго». Результаты исследований показали, что аварийное состояние опор ВЛ вызвано комплексным воздействием различных природных факторов - обводнением грунтов, деградацией мерзлоты в месте установки опор, морозным пучением, ветровыми нагрузками на элементы конструкций опор.

способ погружения с использованием лидерных скважин и дозабивкой последнего метра

сваи в ненарушенный грунт. При этом между стенкой скважины и поверхностью сваи возникает зона неуплотненного грунта. Под воздействием смерзания-оттаивания грунт на глубину его промерзания уплотняется в зоне от границы сезонного промерзания и выше. По мере увеличения площади соприкосновения уплотненных грунтов в зоне промерзания, усиливается действие касательных сил морозного пучения, и, как показывает опыт эксплуатации, через 5–6 лет в пучинистых грунтах начинается выход сваи – до 5 см за сезон.

ее ежегодного выхода растет за счет сил, приложенных к торцу

сваи и возникающих при расширении замерзающей жидкости в водонасыщенных грунтах, которые заполняют пространство лидерной скважины. Величина этих сил во много раз превышает вертикальную составляющую касательных сил морозного пучения и может превышать 50 тс на сваю. В результате ежегодный выход свай увеличивается до 20–25 см и более, фундамент теряет несущую способность, что может привести к падению опор под воздействием ветровых нагрузок .

На протяжении целого ряда лет специалисты «Тюменьэнерго», институтов
«Энергосетьпроект» (Москва), «Уралэнергосетьпроект» (Екатеринбург) и ОАО «Фирма ОРГРЭС» работают над проблемой морозного пучения фундаментов опор, и в настоящее время применяются опробованные методы и технологии для ее решения. .

процесс морозного пучения свайных фундаментов, однако акты вандализма ограничивают применение

этой технологии на неподконтрольных территориях в отсутствие надзора (фото 2).

метод эффективен для укрепления свай фундаментов при их выпучивании на

высоту до 1,5 метров и прекращает их дальнейшее пучение.

на местности с ровным рельефом (без косогоров, склонов и т.п.).

Монтаж такого фундамента не требует применения сваебоя и может быть выполнен даже в летнее время, но требует большего количества материалов по сравнению с монтажом типовых фундаментов.
В настоящее время существуют проекты и технические решения для поверхностных фундаментов всех используемых типов опор и оттяжек, разработанные институтом
«Уралэнергосетьпроект» (г. Екатеринбург), ОАО «Фирма ОРГРЭС» разработаны технологические карты на их монтаж.

типа «П110 -4» на лежневый фундамент с монтажом лежневого фундамента

ок
4 - Монтаж ные блоки (№ 1, №2, №3) 5

- Тяговый канат
6 - Опу скае мый провод с изолирующей подвес кой

- Тяговый м еханизм
- Отводной к анат -вере вка
- Тяговый м еханизм для отводного кана та

3

7

№2
№1

№3

2

Перестановка металлической свободностоящей промежуточной опоры ВЛ 110 кВ кВ ти1 па «П110 -4» на лежневый фундамент с монтажом лежневого фундамента

3

3

Схема демонтажа (монтажа) проводов на промежуточной опоре

«П110 -4» на лежневый фундамент с монтажом лежневого
фундамента
U-образный болт
с клин-коушем
Анкерная

плита
ПАЗ-2

Страховочная оттяжка

12,0 м

«П110 -4» на лежневый фундамент с монтажом лежневого
фундамента

типа "П220-2" на погружной (свайный) фундамент

кВ на погружной фундамент
Сваебойный агрегат
Кран
Переставляемая опора
Провода смонтированные на временную опору
Временная

ж/б опора

10,0 м

Ось ВЛ

4 ,0 м

Провода демонтированные

Канат капроновый

Новый свайный фундамент

Свая СВ35-10НР

кВ на погружной фундамент

для дозабивки свай фундамента до проектной отметки

дозабивки свай фундамента до проектной отметки
Сваебойный агрегат
Кран КС-3574
Переставляемая опора
Подкладки деревянные
Провода

смонтированные на временную опору
Временная ж/б опора

10,0 м

4,5 м

Ось ВЛ

4,5 м

4,0 м

Провода демонтированные

Канат капроновый

дозабивки свай фундамента до проектной отметки

дозабивки свай фундамента до проектной отметки

фундамента до проектной отметки
Переставляемая анкерная опора №3
Ось ВЛ
Разбивка котлованов под

временные опоры

Ось ВЛ

Промежуточная

опора №1

Промежуточная опора №2

Промежуточная опора №4

Промежуточна опора №5

Заземление проводов I цепи

3 0,0 м

2 0 , 0 м

2 , 0 м

Схема участка ВЛ, на которой проводятся ремонтные работы

фундамента до проектной отметки
Переставляемая анкерная опора №3
Ось ВЛ
Ось ВЛ
Промежуточная
опора №1
Промежуточная

опора №2

Промежуточная опора №4

Промежуточна опора №5

Заземление проводов I цепи

Узел 1

а фун дам ен т

Узел 1 Кр еп лен ие пр ово дов з

Заземление проводов I цепи

С тр оп № 1

К механ из му

За жи м мо нта жны й № 1

кли но вой МК

№2

С К-1 2-1 А

С тр оп №2

Схема временного крепления проводов к фундаментам промежуточных опор

фундамента до проектной отметки
Переставляемая анкерная опора №3
Ось ВЛ
3 0,0 м
Пробуренный

котлован

Ось ВЛ

ромежуточная

опора №1

Промежуточная опора №2

Промежуточная опора №4

Промежуточна опора №5

Заземление проводов I цепи

Кран г.п.25 тс

МРК-690

Временная ж/б
опора перед подъемом

Заземление проводов I цепи

4,7 м

1 4,0 м

Бурение котлована МРК-690

Схема участка ВЛ при бурении котлованов и монтаже временных железобетонных опор

до проектной отметки
Переставляемая анкерная опора № 3
Ось ВЛ
3 0,0 м
Временная

опора с оттяжкой, закрепленной на якорь

Ось ВЛ

Промежуточная опора №1

Промежуточная опора №2

Промежуточная опора №4

Промежуточная опора №5

Заземление проводов II цепи

Временная анкерная ж/б опора

Провода смонтированные на промежуточную опору в монтажных роликах М1Р

Провода смонтированные на промежуточную опору в монтажных роликах М1Р

U-образный болт клин-коуш
Анкерная плита (якорь)

Страховочная оттяжка

16 м

Заземление

проводов II цепи

12 м

Схема временной обводной цепи I и демонтаж проводов цепи II

фундамента до проектной отметки
Ось ВЛ
Временная опора с оттяжкой, закрепленной на

якорь

Ось ВЛ

Промежуточная опора №1

Промежуточная опора №2

Промежуточная опора №4

Заземление проводов II цепи

Провода смонтированные на промежуточную опору в монтажных роликах М1Р

Провода смонтированные на промежуточную опору в монтажных роликах М1Р

60 м

45 м

Трактор №1

Трактор №2

Кран

6,0 м

Тормозной трос

Ходовой трос

Заземление проводов II це

Промежуточная опора №5

Схема участка ВЛ с расстановкой механизмов при проведении работ по демонтажу (монтажу) анкерной опоры для ВЛ 220 кВ

фундамента до проектной отметки
60 м
45 м
Кран
Трактор №1
Трактор №2
2 м
Шарнир
Подкладки деревянные
Демонтируемая

анкерная опора

Ходовой трос

Тормозной трос

Демонтаж (монтаж) анкерной опоры

Демонтируемая анкерная опора

Сваебойный агрегат

Дозабивка свай
Схема демонтажа (монтажа) анкерной поры ВЛ 220 кВ краном и тракторами.
Дозабивка свай до проектной отметки сваебойным агрегатом

фундамента до проектной отметки

(220 кВ) сваями с развитой боковой поверхностью (крестовые сваи)

кВ) сваями с развитой боковой поверхностью (крестовые сваи)

кВ) сваями с развитой боковой поверхностью (крестовые сваи)

обеспечиваются применением термоусаживаемой оболочки ОСПТ «Reline» производства ЗАО
«Уральский завод полимерных

технологий «Маяк» ТУ 2247-001-75457705-2011.
ТУ 2247-001-75457705-2011 распространяется на оболочки для свай противопучинистые термоусаживаемые ОСПТ «Reline» (далее - ОСПТ), предназначенные для монтажа в средней части сваи (на величину деятельного слоя грунта) с целью снижения касательных сил морозного пучения на боковую поверхность сваи.
ОСПТ разработана в соответствии с РД 51- 00158623-10-95 РАО «Газпром»: «Инструкция по возведению и расчету анкерных противопучинных свай конструкции «ВНИИГАЗ NKK» для опор надземных трубопроводов в районах распространения вечной мерзлоты.
Противопучинистая термоусаживаемая оболочка для сваи ОСПТ — «Reline».
Температура длительной эксплуатации ОСПТ (в установленном состоянии) - от минус 63 С̊ до плюс 80 ̊С в грунтах различной агрессивности и влажности.
Допустимая температура окружающей среды при проведении строительно-монтажных работ составляет от минус 30 С̊ до плюс 50 ̊С.

«Reline», производства УЗПТ «Маяк», защищают свайный фундамент от морозного пучения

на весь период эксплуатации фундаментов (до 50 лет).

Для прокладки промышленных трубопроводов в условиях крайнего Севера РФ ЗАО УЗПТ «Маяк» производит противопучинные сваи серии СМОТ с противопучинной оболочкой ОСПТ «Reline» (Серия 1.411.3-11см.13). Специально разработанные сваи являются основой для опор надземных нефте- и газопроводов в районах вечной мерзлоты.

ОСПТ «Reline»

Тело сваи

слой вечной
мерзлоты

анкер

деятельный слой грунта

грунтах. Не использование мероприятий инженерной защиты от опасных геологических процессов.

В соответствии с СП 116.13330.2012 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения». Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003 противопучинные мероприятия подразделяют на следующие виды:
инженерно-мелиоративные (тепломелиорация и гидромелиорация);
конструктивные;
физико-химические (гидрофобизация грунтов, добавки полимеров, засоление и др.);
комбинированные
2 Конструктивные мероприятия:
проектировать сооружения на столбчатых и свайных фундаментах;
уменьшать число отдельно стоящих опор фундаментов с целью увеличения нагрузки на каждую опору;
уменьшать сечение столбчатых фундаментов и свай в пределах промерзающего слоя;
устраивать у железобетонных фундаментов наклонные боковые грани (до 2°-3°), обеспечивающие увеличение сопротивления фундамента действию касательных сил пучения;
применять для обмазки боковой поверхности фундаментов вязкие не смерзающиеся материалы и гидрофобные пропитки;
применять для наклеивания на боковые поверхности фундаментов полимерные пленки;
уменьшить шероховатость боковой поверхности фундаментов.

Выводы: