Проектирование опор ЛЭП и фундаментов

Исходные данные для проектирования

Типовые унифицированные опоры ЛЭП не всегда подходят для конкретной трассы: часть требований они просто не закрывают. Если этого требуют особенности линии или трассы, конструкцию опоры меняют или разрабатывают новую. В индивидуальном проекте можно учесть всё, от дизайна конструкции до возможного способа монтажа.

Опоры ЛЭП и фундаменты к ним проектируют, исходя из таких данных:

• результаты инженерно-геологических изысканий;
• сейсмичность района строительства;
• назначение, конструктивные и технологические особенности опор и фундаментов, условия их эксплуатации;
• нагрузки на стальные многогранные опоры и фундаменты;
• существующая застройка и влияние на неё нового строительства;
• экологические требования;
• размеры земельных участков под конструкции ВЛ;
• технико-экономическое сравнение возможных вариантов, по которому выбирают наиболее выгодный.

Конструктивные особенности многогранных опор ЛЭП

У стальных многогранных опор ВЛ напряжением 110–500 кВ стенка должна быть толщиной не менее 5 мм. Нижний диаметр стойки (он же диаметр фланца) зависит от типа и габаритов фундамента. В зависимости от высоты стойка собирается из одной, двух или нескольких секций. Длина секции (отправочного элемента), как правило, не больше 12 м: более длинные неудобно перевозить.

Секции соединяют двумя способами: фланцевым и телескопическим. Длину телескопического стыка ориентировочно принимают равной полутора–двум диаметрам соединяемых секций (около 1,8 среднего диаметра). Из-за допуска на длину стыка при монтаже длина готовой стойки может отклониться от проектной, и это учитывают при проектировании: допустимое отклонение составляет 10–12 % длины стыка. У оцинкованных опор с телескопическим соединением есть детали для стягивания секций и плотной посадки. Стягивать секции рекомендуется постепенно нарастающей нагрузкой (шаг зависит от диаметра секций), пока секции не перестанут смещаться друг относительно друга.

Во фланцевых соединениях болты располагают по окружности (в стыках секций стойки между собой и с фундаментом) или по контуру прямоугольника (в узлах примыкания многогранных траверс к стойке). Если секции соединены на фланцах, смонтированная стойка получает ровно ту высоту, которая задана проектом.

Классификация многогранных опор ВЛ та же, что у типовых металлических опор ЛЭП по ПУЭ. По конструкции опоры бывают на оттяжках или свободностоящие. Свободностоящие делятся на одностоечные и многостоечные (двух- и трёхстоечные), а двухстоечные могут быть портальными с внутренними связями, гибкими или жёсткими. По типу соединения секций опоры делят на телескопические и фланцевые. Траверсы оцинкованных опор могут быть многогранными, решётчатыми или изолирующими.

Многогранные траверсы соединяют со стойкой фланцем. Их можно крепить перпендикулярно либо наклонно вверх или вниз, делать прямыми или изогнутыми. Решётчатые траверсы болтовые: и к стойке, и между собой их элементы крепятся на болтах. Изолирующие траверсы изолируют провода и служат для крепления их к опоре; к стойке такие траверсы присоединяют специально разработанными узлами на сварных и болтовых соединениях.

Провода фаз крепят к траверсам через изоляторы или напрямую к изолирующим траверсам. Если через изоляторы, то гирлянда может быть вертикальной, V-образной или Λ-образной. V-образные гирлянды располагают поперёк оси ВЛ в междуфазном пространстве, а Λ-образные — вдоль оси ВЛ.

Проектирование фундаментов опор ЛЭП

Фундамент под опору ЛЭП подбирают индивидуально: решение зависит от грунтовых условий и от нагрузки, которую передаёт конкретная опора. Чаще всего встречаются такие варианты:

• одиночные стальные сваи-оболочки;
• одиночные буронабивные сваи;
• свайные фундаменты из винтовых свай с металлическим ростверком;
• свайные фундаменты из стальных свай-оболочек с металлическим ростверком;
• сваи (винтовые, забивные, буронабивные или стальные сваи-оболочки) с монолитным железобетонным ростверком;
• монолитные фундаменты.

Сваи применяют разных видов: свая-оболочка; свая-оболочка, усиленная двумя ригелями; вибропогружная свая-оболочка; буронабивная свая; многосвайный фундамент из буронабивных свай; винтовые сваи с монолитным или металлическим ростверком.

Количество свай и их размеры назначают так, чтобы максимально использовать прочность материала свай и свойства грунтов основания при расчётной нагрузке, допускаемой на сваю. Длина свай зависит от грунтовых условий, уровня нижней части ростверка и возможностей имеющегося оборудования. Фундаменты из одиночных буронабивных свай или стальных свай-оболочек диаметром от 0,7 до 2,5 м могут заглубляться на 15–20 м (в зависимости от нагрузок и грунтов), но лучше всего подходит глубина 4–6 м. В фундаментах с ростверком свай большого диаметра (не менее 500 мм) рекомендуется ставить по две, три, четыре, шесть и более, а свай малого диаметра (менее 500 мм) и винтовых — по две, четыре, восемь, двенадцать и более. Длину свай в свайных фундаментах рекомендуют до 12 м.

Конструирование фундаментов многогранных опор

Конструкцию закрепления многогранной опоры и его размеры выбирают в зависимости от величины и направления нагрузок на фундамент (в том числе монтажных) и от технологии строительства. У одностоечных многогранных опор усилия концентрируются на кольцевой базе ствола, поэтому основной расчётной нагрузкой на фундамент становится изгибающий момент на уровне поверхности грунта. Чтобы воспринять большие изгибающие моменты, рекомендуют свайные фундаменты из одиночных свай большого диаметра (свай-оболочек или буронабивных свай) либо многосвайные фундаменты, где сваи разнесены как можно дальше друг от друга. Расстояние между осями свай должно быть не менее трёх диаметров сваи, а для винтовых свай — не менее трёх диаметров лопасти.

Буронабивные сваи большого диаметра проектируют преимущественно одиночными. Стальные сваи-оболочки в зависимости от нагрузок делают одиночными или свайными кустами (две, три, четыре, шесть и более свай), а винтовые сваи проектируют как свайные кусты. Если от свай-оболочек или от буронабивных свай большого диаметра нужна большая несущая способность, рекомендуется увеличивать глубину погружения, а не диаметр. В песках, а также в твёрдых, полутвёрдых и тугопластичных глинистых грунтах рекомендуется закрепление без ригелей. Стальные сваи-оболочки в этих случаях погружают с минимальным нарушением структуры грунта: без выемки грунта или с устройством скважины диаметром, равным диаметру сваи-оболочки.

Если в фундаменте есть ригели, их устанавливают перпендикулярно равнодействующей нагрузок на опору. При одинаковом тяжении проводов и тросов в смежных пролётах направление равнодействующей совпадает с биссектрисой угла, смежного с углом поворота трассы ВЛ.

Ростверк в зависимости от конструкции закрепления делают монолитным железобетонным или металлическим. Железобетонный придаёт фундаменту жёсткость и уменьшает давление на грунт при больших изгибающих моментах; металлический применяют для фундаментов из стальных свай-оболочек и винтовых свай. Ростверк можно расположить ниже уровня земли: это улучшает эстетику и экологичность (на поверхности высаживают зелёные насаждения) и сокращает землеотвод, но тогда подземные элементы нужно дополнительно гидроизолировать и защищать от коррозии.

На пучинистых грунтах предусматривают меры, которые предотвращают влияние сил морозного пучения или уменьшают его. Если в грунте есть органо-минеральные и органические слои, нижние концы свай погружают глубже этих слоёв, а расчёт ведут по схеме высокого свайного ростверка, не учитывая их несущей способности.