Лежневый фундамент для опор

Обновлено: 14.05.2024

Лежни в строительстве – это деревянные или железобетонные изделия с большим поперечным сечением, располагаемые горизонтально и служащие опорой для различных конструкций. Их основное назначение – распределение точечных вертикальных нагрузок на большую площадь опирания. Лежни используют при обустройстве фундамента, пола, потолка здания, стропильной системы. Если в частном строительстве обычно применяют деревянные изделия (бревна, брусья), то при сооружении многоэтажных жилых зданий, объектов промышленного и инженерного назначения используются их железобетонные аналоги.

Особенности материалов, используемых для изготовления лежней

Лежни, независимо от области их применения, изготавливаются из тяжелых бетонов, соответствующих ГОСТу 26633-2015. При производстве этих ЖБИ применяют бетонные смеси со следующими характеристиками:

прочность – не ниже В30;
водостойкость – W6;
морозостойкость – F200-300.

Если ЖБИ планируется эксплуатировать в агрессивных средах, то для их изготовления используют сульфатостойкие бетоны. Но даже в обычные бетонные смеси добавляют пластифицирующие и другие добавки, которые придают устойчивость изделиям к воздействию масел и других агрессивных веществ.

Для армирования изделий применяют сварные или вязаные каркасы из прочных арматурных сталей, способные выдерживать значительные постоянные и ударные нагрузки, благодаря чему ЖБИ могут использоваться в сейсмоопасных регионах.

Классификация лежней по назначению

Различают лежни марки Л, применяемые в мостостроении, и марки ЛЖ, рассчитанные на использование в энергетическом и промышленном строительстве.

Железобетонные лежни Л – характеристики и области применения

ЖБИ данного типа, выпускаемые в соответствии с серией 3.503.1-96, имеют прямоугольное или тавровое поперечное сечение. Применяются в качестве фундаментной опоры в местах сопряжения мостовых конструкций и путепроводов с грунтом. Также они могут использоваться для строительства пешеходных переходов через автомобильные и железные дороги.

Изделия этой марки могут иметь с одной стороны выпуски арматуры, позволяющие прочно крепить лежни к другим элементам эстакад или мостов. На лежни укладывают переходные плиты, поверх которых настилают асфальтобетон.

Изделия ЛЖ – конструкционные особенности и области применения

ЖБИ марки ЛЖ – унифицированные изделия, применяемые при устройстве фундаментов блочных трансформаторных подстанций напряжением 35-500 кВ. Эта продукция, соответствующая серии 3.407-157.1, имеет Т-образную форму поперечного сечения. Высота буквы «Т» – 500 мм, ширина пяты – 400 мм.

Широкая часть тавра укладывается на грунт, а на узкую монтируют плиты, служащие фундаментом для установки силовых трансформаторов и другого энергетического оборудования. Изделия создают между землей и плитами воздушную прослойку, которая предотвращает появление конденсата на поверхности плит и повышает электробезопасность оборудования. Еще одна функция ЖБИ марки ЛЖ – поглощение вибраций, характерных для работы мощных электроустановок.

Преимущества электротехнических лежней ЛЖ:

высокая прочность благодаря использованию при производстве тяжелого бетона с характеристиками, которые соответствуют запланированным условиям эксплуатации;
стойкость к вибрациям;
устойчивость к образованию и развитию очагов любых видов коррозии.

Для энергооборудования с различными размерами подбирают ЖБИ подходящей длины, которые обеспечивают устойчивое опирание оборудования и эффективное распределение вертикальных нагрузок на основание. Электротехнические изделия ЛЖ также используются на производственных предприятиях для устройства прочных оснований под тяжелое промышленное оборудование.

Василий Боровицкий, заместитель главного инженера ОАО «Тюменьэнерго» г. Тюмень

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. Эти проблемы приходится решать специалистам компании «Тюменьэнерго», в хозяйстве которой протяженность воздушных линий напряжением 35–220 кВ составляет более 17 тыс. км по трассе и около 24,5 тыс. км по цепям. В 1992–2000 гг. 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) и эксплуатационных нагрузок, как статических (от веса проводов, горизонтального тяжения на анкерно-угловых опорах), так и динамических, возникающих при ветровых нагрузках и приводящих к низкочастотным колебаниям системы «провод – гирлянда изоляторов – конструкция опоры – свайный фундамент».
Наиболее серьезный ущерб ВЛ тюменского региона наносит повреждение фундаментов опор из-за морозного пучения, а также разрушение бетона свай из-за резких перепадов температур и воздействия агрессивной среды в местах разлива нефти, обводнения с примесями химических компонентов, используемых в процессе нефтедобычи.

РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА СВАЙ

Бетон фундаментных свай разрушается под воздействием окружающей среды, например, в местах разлива нефти, обводнения с примесями химических компонентов и т.п., влагонасыщенной почвы и резких перепадов температур.

Фото 1. Ремонт фундаментов опор

Для ремонта, который проводится по методике, предложенной институтом «Уралэнергосетьпроект», применяется труба диаметром 720 мм с толщиной стенки 8 мм, разрезанная вдоль пополам. Длина трубы определяется длиной разрушенной части плюс 0,5 м. Перед производством работ поверхность сваи очищается от земли, половинки труб соединяются с помощью болтового или сварного соединения и планок. Труба бетонируется, для чего используется бетон марки М400, смесь уплотняется вибрированием. Наружную поверхность трубы покрывают битумом в два слоя.
Многолетнее применение данного метода ремонта показывает его эффективность и небольшую стоимость.

МОРОЗНОЕ ПУЧЕНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Для погружения свай в грунт до заданной глубины применяется буроопускной 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 (рис. 1).

При выдавливании сваи из ненарушенного грунта (из зоны дозабивки) величина 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 сотрудники «Тюменьэнерго», институтов «Энергосетьпроект» (Москва) и «Уралэнергосетьпроект» (Екатеринбург) совместно работают над проблемой морозного пучения фундаментов опор, и в настоящее время применяются опробованные методы и технологии для ее решения.

Обваловка грунтом фундаментов опор

Фото 2. Обваловка грунтом фундаментов опор

Метод обваловки фундаментов опор на высоту, исключающую оттаивание зоны сезонного промерзания грунта, применяется на ВЛ, находящихся вблизи карьеров, в которых ведется разработка и намыв грунта.

Установка термостабилизаторов – сезонно-охлаждающих устройств (СОУ) вблизи свай фундамента

Фото 3. Установка термостабилизаторов – сезонно-охлаждающих устройств (СОУ) вблизи свай фундамента

Стабилизация температурного режима вечномерзлых грунтов обеспечивает устойчивость грунтовых и свайных оснований объектов. Использование СОУ, в которых в качестве хладагента используется газообразный аммиак, позволяет остановить процесс морозного пучения свайных фундаментов, однако акты вандализма ограничивают применение этой технологии на неподконтрольных территориях в отсутствие надзора.

Усиление фундаментов крестовыми сваями

Фото 4. Усиление фундаментов крестовыми сваями

выбуривается лидерная скважина на глубину три метра;
свая опускается в лидерную скважину и забивается до отметки плиты сваи 1 метр над уровнем поверхности;
производится сборка тяги анкерного устройства (допускается применение звеньев промежуточных регулируемых типа ПРР 30-1 с разрушающей нагрузкой 30,0 тс);
на плиту сваи устанавливается кондуктор-удлинитель, внутрь которого пропускается тяга анкерного устройства, свая дозабивается на глубину три метра в ненарушенный грунт (плита сваи находится на дне пробуренной скважины);
после отсоединения кондуктора-удлинителя монтируется узел крепления анкерного устройства на фундаменте укрепляемой опоры и соединяется с тягой анкерного устройства через регулируемое устройство;
после регулировки устройства в сборе лидерная скважина засыпается выбуренным грунтом.

Применение винтовых свай

Фото 5. Применение винтовых свай

Винтовые сваи, выпускаемые ООО «Завод винтовых свай» (г. Алапаевск), заслуживают внимания после устранения замечаний по их доработке – герметизации. В «Тюменьэнерго» планируется при реконструкции ВЛ в качестве эксперимента выполнить единичные фундаменты с применением винтовых свай для дальнейшего наблюдения и определения их эффективности.

Сооружение поверхностных (лежневых) фундаментов и перестановка опор

Фото 6. Сооружение поверхностных (лежневых) фундаментов и перестановка опор

В настоящее время существуют проекты и технические решения для поверхностных фундаментов всех используемых типов опор и оттяжек, разработанные институтом «Уралэнергосетьпроект» (г. Екатеринбург).
Поверхностные фундаменты применяются 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 в энергокомпании действует долгосрочная программа перевода фундаментов опор воздушных линий электропередачи, подверженных морозному пучению, на поверхностный тип установки на лежнях.

Экстремальные климатические условия заставляют тюменских энергетиков пересматривать традиционные методы эксплуатации и обслуживания воздушных линий. В ОАО «Тюменьэнерго» постоянно ведутся экспериментальные исследования инновационных технологий, испытания современной техники и оборудования, опробование новых методов работы, чтобы в итоге обеспечить стабильное энергоснабжение потребителей.

Полезная модель относится к временному строительству и может быть использована для возведения поверхностных фундаментов, при строительстве или восстановлении искусственных сооружений в капитальном и военном мостостроении на слабых обводненных грунтах. Технической задачей полезной модели является увеличение несущей способности лежневого фундамента, расширение области применения в слабых грунтах и на мелководье, увеличении сроков эксплуатации конструкций устраиваемых на лежневых фундаментах, исходя из военно-технических требований временного восстановления. Техническая задача решается за счет того, что лежневый фундамент, содержащий щебеночную подготовку, на которую уложены лежни из дерева или железобетона, отличающийся тем, что дополнительно слабый грунт армируется путем сооружения параллельных пар элементов усиления, на головки которых уложена щебеночная подушка и лежни, причем лежни укладываются, только в местах, где сформированы элементы усиления. Представленная конструкция лежневого фундамента удовлетворяет военно-техническим требованиям и может использоваться в качестве фундамента опор временных мостов.

Известен лежневый фундамент, состоящий из щебеночной подушки и деревянных лежней, принимаемый за прототип и состав работ по его сооружению, включающий подготовку площадки, отсыпку щебня, укладку лежней сплошным настилом [1].

Недостаток известного фундамента низкая несущая способность на слабых (пучинистых) и в мокрых грунтах, ограничение по применению на мелководье реки, короткий срок эксплуатации.

Технической задачей полезной модели является увеличение несущей способности лежневого фундамента, расширение области применения в слабых грунтах и на мелководье, увеличении сроков эксплуатации конструкций устраиваемых на лежневых фундаментах, исходя из военно-технических требований временного восстановления [2].

Техническая задача решается за счет того, что лежневый фундамент, содержащий щебеночную подготовку, на которую уложены лежни из дерева или железобетона, отличающийся тем, что дополнительно слабый грунт армируется путем сооружения параллельных пар элементов усиления [3], на головки которых уложена щебеночная подушка и лежни, причем лежни укладываются, только в местах, где сформированы элементы усиления.

На мелководье рек, деревянные лежни заменяют железобетонными шпалами или небольшими плитами.

Фундамент иллюстрируется на фигуре 1 и фигуре 2.

На фигуре 1 изображен лежневый фундамент, где обозначены:

несущий геомассив	1;
элемент усиления грунта	2;
щебеночная подушка	3;

лежень	4;
балка опирания надстройки опоры	5.

Устройство элементов усиления грунта 2 осуществляется по схеме, приведенной на фиг.2, а подсыпка щебеночной подушки 3 и укладка лежней 4 выполнятся в местах формирования элементов усиления 2.

Представленная конструкция лежневого фундамента удовлетворяет военно-техническим требованиям и может использоваться в качестве фундамента опор временных мостов.

1. Б.М.Григорьев, С.Н.Соловьев «Временное восстановление железнодорожных мостов» Санкт-Петербург, ВТУ ЖДВ РФ 2003 год, стр.171.

2. Технические условия проектирования военных железнодорожных мостов. Москва, 1986 год.

3. И.В.Рубцов, В.И.Митраков, О.И.Рубцов «Закрепление грунтов земляного полотна автомобильных и железных дорог» Научное издание: - Москва: АСВ, 2007 год, стр.136.

Лежневый фундамент, содержащий щебеночную подготовку, на которую уложены лежни из дерева или железобетона, отличающийся тем, что дополнительно слабый грунт армируется путем сооружения параллельных пар элементов усиления, на головки которых уложена щебеночная подушка и лежни, причем лежни укладываются только в местах, где сформированы элементы усиления.

Суть такова можно ли ЛЕЖНИ (тип ЛЖ) по СЕРИИ 3.407.1-157 заглублять в грунт на глубину до 6см.
И если нельзя то согласно какого документа.

Просто строитель не хотят копать под ЛЕЖНИ, а просят перепланировать раздел ГТ и планировку территории с 1% привести к 0,3%.

Утверждают тем что на лежень ЛЖ6.0 придется подсыпать около 6см.

Есть документ ТИ-064 САМАРА согласно которого лежни укладываются на спланированную территорию

Может кто-то подсказать:
1. Узел установки данных лежней? Просто установка на спланированную поверхность (либо подушка щебень, песок), устанавливаемое оборудование к закладным пластинам лежня монтируется сваркой. Так?
2. На лежни планируется устанавливать оборудование размерами примерно 2х2м в плане, высота 2,5м, весом примерно 2,5 т. Есть опасения что данная конструкция в итоге может "опрокинуться". Как можно подтвердить надёжность расчетами?

Спасибо за чертёж!
Нет, не ДГР. Сварная металлоконструкция (площадка на четырёх стойках) с оборудованием подстанции (разъединители, выключатели. ).
Вы лежни подбирали с учетом возможного опрокидывания, как то рассчитывали?

Насчет опрокидывания - НЕТ.
Конструкция своя или завода (к примеру ЗЭТО).
Т.к. сами заводы дают установку оборудования на лежни, то опрокидывание мы исключаем. Если не идет проектного изменения высоты расположения.

Понял. По конструкции не знаю. Можно попробовать и в этом направлении вопрос решить, но хотя бы ради интереса подобный расчет посмотреть-сделать хочется.

Есть опасения что данная конструкция в итоге может "опрокинуться". Как можно подтвердить надёжность расчетами?

Что то не понял что от чего перевернется? Момент удерживающий надо сравнить с моментом переворачивающим? А что его будет переворачивать - ветер, сейсмика? Или надо просчитать разность осадок фундамента и его крен?

Верно.
Чаще все оборудование ставится на парных лежнях.
В случае если идет установка на одном, вот тут и надо рассматривать возможность опрокидывания.

На лежни планируется устанавливать оборудование размерами примерно 2х2м в плане, высота 2,5м, весом примерно 2,5 т. Есть опасения что данная конструкция в итоге может "опрокинуться". Как можно подтвердить надёжность расчетами?

• Для северных регионов России характерны большая обводненность и заболоченность местности, 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.

Наиболее серьезный ущерб воздушным линиям электропередачи северного региона наносит повреждение 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.

• Для погружения свай в грунт до заданной глубины применяется буроопускной 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.

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. .

Для уменьшения подъема фундаментов при пучении грунта проводят следующие

- обваловка фундаментов опор на высоту, исключающую оттаивание зоны сезонного

промерзания грунта (применяется на ВЛ, находящихся вблизи

карьеров, в которых

ведется ведется разработка и намыв грунта), фото 1.

- стабилизация температурного режима вечномерзлых

грунтов установкой сезонно-

охлаждающими устройствами (СОУ) . Использование СОУ, в которых в качестве хладагента используется газообразный аммиак, позволяет остановить процесс морозного пучения свайных фундаментов, однако акты вандализма ограничивают применение этой технологии на неподконтрольных территориях в отсутствие надзора (фото 2) .

- усиление фундаментов крестовыми сваями. Опыт эксплуатации показывает, что

данный метод эффективен для укрепления свай фундаментов при их выпучивании на

- сооружение поверхностных (лежневых) фундаментов и перестановка опор:

Поверхностные фундаменты применяются 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.

Перестановка металлической свободностоящей промежуточной опоры ВЛ

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

II Технология работ :

- 1 Подготовительные работы

- 2 Монтаж вспомогательной (временной) опоры (опора ПБ110-2 на железобетонной стойке СК2,

траверсы устанавливаются с одной стороны)

- 3 Демонтаж проводов с опоры с первой отключенной цепи

- 4 Монтаж проводов на временную опору

- 5 Демонтаж проводов и грозозащитного троса второй цепи

- 6 Монтаж лежневого фундамента

- 7 Демонтаж и монтаж опоры П110-4 весом 3240 на лежневый фундамент

- 8 Демонтаж старого фундамента

- 9 Монтаж проводов и грозозащитного троса второй цепи на вновь смонтированную опору

- 10 Демонтаж проводов с временной опоры и монтаж на установленную опору

- 11 Демонтаж временной опоры

Рисунок 1. Стягивающее устройство для свай лежневого фундамента

Рисунок 2. Переходная подставка для опоры П110-4

Рисунок 3. Технические характеристики автокрана Ивановец УРАЛ КС-3574 г.п. 16 тс

Читайте также: