Разработка серий унифицированных конструкций опор и фундаментов. История и современность

В настоящем разделе дана информация о сериях унифицированных конструкций, разработанных НИЛКЭС с момента основания лаборатории по настоящее время, включая интерактивные ссылки на разработанные проекты.

1. С начала 1960-х до конца 1990-х годов

В Северо-Западном отделении Института «Энергосетьпроект» силами научно-исследовательской лаборатории конструкций электросетевого строительства (НИЛКЭС), специально организованной для разработки унифицированных конструкций, были выпущены типовые серии железобетонных и металлических (решетчатых и многогранных) опор ВЛ 35-330 кВ. В том числе серия специальных переходных решетчатых опор высотой до 100 м. Предложены железобетонные опоры для ВЛ 750 кВ. Разработкой типовых серий опор 500 кВ и решетчатых опор 750 кВ – занимались в «Отделении Дальних Передач Института «Энергосетьпроект».
Унификация опор, выпущенная в 60-х, была дополнена ее оптимизированным вариантом в 80-х годах предыдущего столетия.
Для всех типов опор были разработаны унифицированные фундаменты, в числе которых были как железобетонные (грибовидные подножники, свайные закрепления), так и металлические конструкции. Тогда же была выпущена типовая серия фундаментов из винтовых свай и механизмов для их погружения.
Разработка специальных опор для Больших переходов – яркий пример индивидуального проектирования. Проектирование конструкций больших переходов, пролеты которых, в соответствии с ПУЭ, превышают 700 м, а высота конструкций – свыше 100 м, всегда выполняются индивидуально, с учетом всех особенностей конкретного объекта. Однако многие типы таких опор были многократно применены в рамках других объектов (стали «типовыми»).

2. С 2003 года по настоящее время

2.1. Современный статус типовых проектов прошлого века

Существенные изменения в электроэнергетической отрасли произошли в 2003 году – вышла седьмая редакция Правил устройства электроустановок ПУЭ-7. С целью увеличения надежности ВЛ в новом документе были существенно пересмотрены правила сбора климатических нагрузок и изменены методики сбора нагрузок на опоры, провода и тросы, уточнены многие эмпирические коэффициенты. Если в предыдущих версиях ПУЭ вероятность превышения расчетных климатических нагрузок принималась в зависимости от напряжения ВЛ – 1 раз в 5, 10 или 15 лет, то в ПУЭ-7 расчетные нагрузки берутся с вероятностью их превышения 1 раз в 25 лет. В связи с этим, прямое использование типовых конструкций с указанной в унификации областью их применения (расчетные пролеты в зависимости от сочетания климатических нагрузок, параметров проводов и тросов) стало неправомерным и все типовые конструкции были переведены в разряд «материалов для проектирования», то есть потеряли статус типовых.
Конструктивные решения типовых опор по-прежнему можно использовать при строительстве. Однако для уточнения области их применения проектные организации обязаны производить перерасчеты таких конструкций с учетом требований действующих норм. Для получения оптимальных, с точки зрения стоимости строительства и эксплуатации ВЛ, конструктивных решений опор накоплен опыт модернизации типовых (усиления отдельных элементов) или разработки новых видов опор (индивидуальное проектирование).

2.2. Базовые серии многогранных опор ВЛ 110-500 кВ и фундаменты для их закрепления

Современные опоры ВЛ из многогранного профиля появились в нашей стране в начале 2000-х годов после приобретения заводами гибочных прессов, которые дали возможность изготавливать конические стойки многогранного сечения с высокой точностью. Это позволило объединять секции телескопическим стыком (без фланцев). Ранее была возможность изготовления только стоек с параллельными гранями (первый типовой проект многогранных опор в России был разработан с учетом этой технологии). Современные многогранные опоры ВЛ 110 кВ были выпущены Опытным заводом «Гидромонтаж», опоры ВЛ 220 кВ – отделением НТЦ ФСК ЕЭС (СибНИИЭ), опоры ВЛ 330 и 500 кВ – в «СевЗап НТЦ» силами НИЛКЭС («СевЗап НТЦ» – новое название Северо-западного отделения института «Энергосетьпроект»).
Перечень проектов многогранных опор базовой серии для ВЛ 330-500 кВ и фундаментов. Для закрепления опор базовой серии разработаны фундаменты из металлических свай – оболочек (вибропогружаемых и опускаемых в пробуренный котлован), буронабивных железобетонных свай большого диаметра.

2.3. Серия фундаментов из винтовых свай нового поколения для закрепления решетчатых и многогранных опор ВЛ 35-500 кВ

Автором всех типовых проектов винтовых свай и организатором их активного внедрения в военное, энергетическое и гражданское строительство стал д.т.н. Виктор Николаевич Железков. Он больше 25 лет проработал в нашей лаборатории НИЛКЭС.
Усовершенствование конструкции винтовой сваи с момента выхода первого типового проекта, проведение большого количества испытаний, позволило разработать уточненные методики расчета свай (СТО 56947007-29.120.95-050-2010 «Нормы проектирования фундаментов из винтовых свай»), позволяющие получить существенную экономию при строительстве. В то же время, изготовление и проверка на практике новых образцов оборудования для погружения свай при активном сотрудничестве авторов конструкций винтовых свай с заводом «Стройдормаш» привело к выпуску Универсальной Буровой Машины (УБМ-85) для завинчивания свай. Этот агрегат создает большой крутящий момент (не менее 8,5 тм), может быть в колесном или гусеничном исполнении. Никаких вспомогательных механизмов для проведения работ по погружению винтовых свай не требуется.
НИЛКЭС разработана серия фундаментов из винтовых свай для закрепления всех типов башенных и многогранных опор ВЛ 35-500 кВ (проект 20006тм). Проект содержит пояснительную записку и чертежи фундаментов (одно-, двух-, трех, четырех- и шестисвайных) под решетчатые и специальные конструкции под многогранные опоры.

2.4. Серия грибовидных фундаментов под оттяжки опор для замены анкерных плит с вынесением узла крепления оттяжек над поверхностью земли

Узел крепления оттяжек опор к анкерным плитам, расположенным на глубине порядка 3 м, уязвим с точки зрения возможности разрушения от коррозии. В связи со сложностью диагностирования реального состояния этих узлов было принято решение о разработке специальных фундаментов под оттяжки (проект 20008тм), которые изготавливаются в тех же формах, что и сборные подножники, но их армирование рассчитано на растягивающие усилия, которые действуют в оттяжках опор. Предложены фундаменты под различные нагрузки. Дана таблица заменяемости с типовыми анкерными плитами.

2.5. Серия унифицированных железобетонных секционированных опор ВЛ 110 кВ и фундаментов к ним

Новые железобетонные секционированные опоры по проекту 16.006 (входят в каталог опор) разработаны для решения вопроса доставки длинномерных стоек к месту строительства. В процессе разработки были найдены оптимальные решения по узлам соединения секций (внутренние фланцы, не выходящие за габариты стойки), по применению арматурных канатов и высокопрочного бетона.
Конструкции новых стоек имеют повышенные, относительно изготавливаемых по ГОСТ 2267-85.1, значения несущей способности и долговечности. Расчетный момент в заделке достигает 75 тм, вместо 45-55 тм в существующих стойках. Кроме того, разработана конструкция узла соединения стоек с фундаментами, за счет чего появилась возможность поднять высоту подвески проводов на опорах и увеличить тем самым длину пролета.

По материалам проекта выпущен СТО ПАО Россети «Руководство по проектированию и применению железобетонных опор ВЛ 110 кВ из центрифугированных секционированных стоек», состоящий из трех частей:
• Часть 1. Руководство по проектированию ВЛ
• Часть 2. Технологические карты на сборку и установку опор и фундаментов
• Часть 3. Типовая инструкция по эксплуатации опор