Фундаменты для мачт, башен и опор ЛЭП: типы, выбор по грунту, закладные

Какие фундаменты бывают под мачты, башни и опоры ЛЭП

Конструкция передаёт основанию не только вес, но и горизонтальную силу и момент от ветра, гололёда и натяжения проводов. Именно момент чаще всего определяет размеры фундамента: высокая лёгкая конструкция может потребовать более мощного основания, чем более низкая и тяжёлая. Типы фундаментов различаются тем, как они противодействуют моменту:

Подробнее: опоры освещения, опоры контактной сети, опоры ЛЭП, башни связи.

Как выбрать фундамент по грунту и нагрузке

Выбор начинается с нагрузок (высота, площадь оборудования или проводов, ветровой и гололёдный районы по ДБН В.1.2-2:2006, тип опоры) и грунта (слои, уровень воды, промерзание, пучинистость, агрессивность). Затем фундамент проверяют по двум группам предельных состояний (ДБН В.2.1-10): по несущей способности и по деформациям; для башен важен и допустимый крен, который задаёт производитель оборудования. Ветровое давление W0 для областных центров — в статье Ветровые районы Украины, а о выборе высоты — в статье Высота мачты и башни.

На анкерных, угловых и концевых опорах ЛЭП к ветровой нагрузке добавляется разность натяжения проводов, поэтому их фундаменты, как правило, крупнее.

Закладные детали и анкерные болты: из чего состоит узел

Закладная — это группа анкерных болтов, которую кондукторы (шаблоны) удерживают в проектном положении, пока бетон набирает прочность. Фланец опоры надевают на болты и затягивают гайками, поэтому отверстия фланца должны совпадать с болтами без подгонки. Типоразмеры — в статье о фундаментных закладных; закладные серий ФПО, ФПМ и ФКМ можно заказать отдельно от опор. Для представления о размерах: закладная ФПМВ-810-1200 мачты ПМВ-20 (см. Прожекторные мачты) — 16 анкеров М36 длиной 1200 мм на окружности диаметром 810 мм; башни связи 25–40 м — 12–20 болтов М36–М42 (см. Башни связи).

Что важно в узле:

• верхний и нижний кондукторы держат расстояние между анкерами и их вертикальность и не дают каркасу сместиться при бетонировании;
• фланец опирают на выравнивающие гайки или выровненную поверхность, зазор при необходимости подливают безусадочным раствором;
• кабельная труба и вывод заземления должны быть на месте до бетонирования; резьбу до монтажа защищают от брызг бетона, а её защиту от коррозии над бетоном задаёт проект.

Допуски при установке закладных

Допуски на положение анкеров задают проект фундамента и чертёж опоры. Для фланца важнее, чтобы болты не сместились друг относительно друга, чем чтобы группа точно легла на ось: отверстие во фланце лишь немного больше болта. Поэтому закладную собирают и заливают с кондукторами. Каждый болт проверяют, результат заносят в исполнительную схему, а отклонения исправляют до монтажа опоры, не подгоняя фланец на месте.

Ориентир — национальное руководство ДСТУ-Н Б В.2.6-203:2015, таблица приёмочного контроля бетонных конструкций, строка о расположении анкерных болтов:

Это общие значения для бетонных конструкций, а не норма для группы болтов под фланец: взаимное положение болтов ограничивает зазор в отверстии фланца, и его задаёт чертёж. Руководство рекомендательное и не заменяет проект, а более жёсткий допуск из чертежей имеет приоритет.

Инженерно-геологические изыскания: что нужно до проектирования

Без изысканий свойства грунта приходится задавать ориентировочно, а это риск перерасчёта или недостаточно прочного основания. Изыскания должны дать разрез со слабыми прослойками, свойства грунтов по полевым и лабораторным испытаниям, уровень грунтовых вод (имеющийся и возможный наивысший), агрессивность среды по отношению к бетону и металлу, глубину промерзания, пучинистость и сейсмичность.

Проектировщику помимо отчёта нужны нагрузки в основании: продольная сила, момент и поперечная сила; для башен нашего ряда продольная сила и момент приведены на странице Башни связи.

Пример подбора: башня связи 30 м на слабом грунте

Условный пример. Для башни 30 м в нашем каталоге есть два исполнения: с оборудованием 200 кг и моментом в основании 346 кН·м и с оборудованием 320 кг и моментом 1113 кН·м. Продольная сила отличается менее чем вдвое (35 и 65 кН), а момент — более чем втрое: именно он решает, какой нужен фундамент. На площадке верхние метры — насыпной и пластичный грунт, ниже плотный песок, грунтовые воды залегают неглубоко. Рассуждаем так:

• плита или столб на малой глубине отпадают: подошва легла бы в слабый слой ниже уровня грунтовых вод, а неравномерная осадка дала бы недопустимый для антенн крен;
• остаются сваи до плотного песка: одна свая большого диаметра под фланец или куст свай с ростверком, в который заливают закладную (между осями свай, как правило, не менее трёх диаметров сваи); для меньшего момента рассматривают одну сваю, для большего — более глубокую сваю или куст свай;
• из-за неглубокого залегания грунтовых вод ростверк гидроизолируют, а бетон применяют повышенной водонепроницаемости.

Контроль бетона и закладных до установки опоры

Фундамент проверяют до установки опоры по тому же руководству ДСТУ-Н Б В.2.6-203:2015:

• перед бетонированием основание, арматуру и закладные изделия принимают как скрытые работы, а закладную раскрепляют так, чтобы давление смеси её не сдвинуло;
• смесь должна соответствовать классу прочности, морозостойкости и водонепроницаемости из проекта; разжижать смесь водой на площадке запрещено;
• бетон укладывают горизонтальными слоями равной толщины, а вибратор не опирают ни на арматуру, ни на закладные изделия;
• в жару (выше 25 °C) уход начинают сразу после укладки: бетон держат под влажным покрытием или под непрерывным распылением воды, а не поливают периодически, как правило, до набора примерно 70 % проектной прочности;
• в мороз (среднесуточная температура ниже 5 °C, минимальная ниже 0 °C) нужны зимние меры; при температуре ниже минус 10 °C для густоармированных конструкций, арматуры диаметром более 24 мм, жёстких прокатных профилей и металлических закладных частей металл отогревают до положительной температуры, а смесь возле него уплотняют вибратором дольше (не менее чем на 25 % по сравнению с летним бетонированием); прочность в мороз, как правило, контролируют по образцам, изготовленным у места укладки.

Монтаж опоры начинают, когда испытания образцов подтвердят проектную прочность. Единого срока нет: проектный возраст бетона обычно 28 суток, а в холодную погоду бетон набирает прочность медленнее.