Фундаменты. Закрепление опор в грунте

В зависимости от конструкции опор закрепление (заделка) их в грунт может быть выполнено по-разному. Свободностоящие стальные опоры башенного типа имеют фундаменты в виде железобетонных подножников или бетонных блоков. Стойки металлических и железобетонных опор с оттяжками устанавливают на железобетонные фундаменты, а оттяжки крепят за анкерные плиты. Фундаментом деревянных и железобетонных опор, устанавливаемых непосредственно в грунт, служит низ стойки, иногда усиленный ригелями.

Глубина заложения фундамента зависит от плотности и глубины промерзания грунта. Кроме того, при расчетах учитывают нарушение структуры грунта (например, грунт при засыпке котлованов имеет гораздо меньшую прочность, чем до разработки). В зависимости от прочности и сложности разработки все грунты подразделяют на одиннадцать групп (категорий): от I (лёсс, растительный слой и др.) до XI (кремнистые сланцы, скальные породы и т.д.).

Рис.18. Установка опор без фундаментов:

а - в пробуренный котлован без ригеля,

б - то же, но с ригелей в верхней части котлована,

в - с ригелями в нижней и верхней частя котлована, отрытого экскаватором,

г, д - водонасыщенный грунт с устройством банкетки и в подстилающий слой;

1 - стойка.

2 - сухой грунт,

3 - ригель.

4 - банкетка.

5 - водонасыщенный грунт,

6 - уровень грунтовых вод.

7 - торф

Закрепление свободностоящих опор в грунте без фундаментов. В настоящее время все промежуточные свободностоящие опоры ВЛ 1-220 кВ (кроме металлических), а также анкерно-угловые деревянные и железобетонные опоры ВЛ до 35 кВ со штыревыми изоляторами устанавливают непосредственно в грунт без фундаментов.

Котлованы для этих опор разрабатывают буровыми машинами с буровыми головками диаметром на 5-10 см больше устанавливаемой стойки. Таким образом, стойку 1 (рис.18, а) закрепляют в практически ненарушенном грунте 2, обладающем значительно более высокими механическими характеристиками, чем нарушенный грунт засыпки. Чтобы усилить заделку, в верхней части котлована устанавливают дополнительно один (рис.18, б) или два ригеля 3. Ригель размещается в специально выполненной узкой щели и, как стойка, опирается на грунт с ненарушенной структурой.

При разработке котлованов экскаватором для усиления заделки опор ригели устанавливают также в нижней части котлована (рис.18, в). Если под слоем сухого грунта находится водонасыщенный грунт 5, стойки 1 обычно устанавливают выше уровня 6 грунтовых вод и укрепляют насыпной банкеткой 4 (рис.18, г).

В слабых и заторфованных грунтах заделку одностоечных опор усиливают дополнительными короткими железобетонными приставками, установленными рядом со стойкой и соединенными с ней металлическими хомутами, а также поверхностными плитами, закрепленными на стойке U-образными стяжками. При большой толщине торфа 7 (рис.18, д) стойку 1 заглубляют в подстилающий слой грунта и укрепляют банкеткой 4.

Использование буровых машин с головками диаметром 800- 900 мм позволяет размещать ригели некоторых типов опор без доработки котлованов.

Глубина заделки опор в грунт зависит от его характеристики. Так, в твердых грунтах глубина заделки может быть уменьшена на 10-15%; при этом прочность оказывается достаточной.

Основные типы фундаментов. Для опор ВЛ применяют монолитные, сборные и свайные железобетонные фундаменты. Монолитные железобетонные фундаменты используют редко из-за трудоемкости их изготовления и большого расхода материала. В основном их сооружают в слабых обводненных грунтах или под специальные опоры больших переходов.

Сборные фундаменты, изготовленные в заводских условиях, поступают на трассу ВЛ в виде готовых к установке конструкций (сваи, подножники) или отдельных деталей (плиты, стойки), соединяемых болтами или сваркой на месте установки. Наиболее распространенным типом фундаментов под металлические опоры являются сборные - подножники грибовидной формы (рис.19), устанавливаемые под опорные башмаки стволов. Подножники состоят из опорной плиты 1 и стойки 2 (вертикальной или наклонной) с анкерными болтами 3 и покрыты гидроизоляцией из асфальто-битумного лака. В слабых грунтах подножники устанавливают с ригелями.

Фундаменты опор с оттяжками имеют вместо анкерных болтов один штырь, являющийся осью шарнирного крепления ствола опоры к подножнику.

Рис.19.Подножник:

1 - опорная плита

2-стойка,

3-анкерныйболт

Для установки тяжелых двухцепных опор ВЛ 220 и 330 кВ, а также опор ВЛ всех напряжений в слабых грунтах разработаны специальные фундаменты с навесными пригрузочными плитами.

Широко используются также свайные фундаменты, которые обладают меньшей массой, чем грибовидные, и позволяют исключить земляные работы, а также резко повысить уровень механизации при сооружении ВЛ. Их применение особенно эффективно в слабых и водонасыщенных грунтах. Закрепление свайных фундаментов в грунте обеспечивается главным образом трением боковых поверхностей свай о грунт и частично сопротивлением грунта сжатию на уровне острия свай.

Унифицированные сваи имеют поперечные размеры от 25x25 до 40x40 см и длину 6 м и изготовляются из предварительно-напряженного железобетона. В верхней части свай имеются два анкерных болта, к которым крепят опорные башмаки стволов. При погружении свай в грунт к этим же болтам крепят рабочий орган вибровдавливающего агрегата.

Разработана конструкция специальной "сваи-стакана" с конусным наконечником и плоскими закрылками, предназначенной для установки в нее сверху центрифугированной стойки диаметром до 0,6 м. Сваю погружают в грунт на такую глубину, чтобы ее верхняя часть была над поверхностью земли не более 0,1 м. Предложены также конструкции винтовых свай с чугунным винтовым наконечником, с самораскрывающимися анкерами и комбинированных набивных свай с направляющим стержнем.

При больших нагрузках используют свайный куст, состоящий из нескольких свай и переходного элемента от оголовков свай к опорным башмакам опоры - ростверка. Ростверк обычно изготовляют в виде бетонной или металлической конструкции с отверстиями для свай.

Для устройства фундаментов в сложных климатических и геологических условиях, в слабых грунтах и на болотах используют специальные поверхностные, малозаглубленные и плавающие фундаменты. В монолитных скальных породах анкерные болты иногда закрепляют непосредственно в скале (без фундаментов).