На воздушных линиях электропередачи бетонные фундаменты сооружаются для некоторых типов металлических промежуточных опор с узкой базой для некоторых типов анкерных опор и для всех типов угловых и повышенных опор (смотрите - Виды и типы опор ВЛЭП).
Как правило, бетонные фундаменты представляют собой ступенчатые бетонные массивы с заложенными анкерными болтами, к которым крепятся пяты ног опор.
Типы фундаментов различны для разных типов опор: так, анкерные повышенные опоры с широкой базой, а также анкерные опоры портального типа имеют четыре одинаковых фундамента по одному для каждой ноги опоры. Опоры с узкой базой имеют общий фундамент для всей опоры. Угловые опоры имеют большие фундаменты для ног, работающих на вырывание, расположенные на внешней стороне угла, и малые фундаменты, работающие на смятие грунта, расположенные внутри угла поворота трассы.
Объем бетонных работ для одной опоры определяется обычно десятками кубометров. Бетонирование фундаментов для опор производится механизированным способом или иногда вручную. Ниже приведены основные данные о бетонных работах на воздушных линиях электропередачи.
Бетон и его свойства
Бетонами называются искусственные каменные материалы, получающиеся в результате затвердевания смеси цемента и инертных материалов (гравий, щебень и песок), замешанных в воде. В зависимости от способа приготовления и принятых заполнителей бетоны различаются по объемному весу.
В зависимости от обработки бетона и его консистенции различаются бетоны:
- жесткие;
- полужесткие;
- пластичные;
- литые.
Под прочностью бетона понимается его временное сопротивление сжатию, исходя из нормальных условий работы бетона в строительных конструкциях.
Прочность бетона при материалах определенного качества и дозировки и одинаковых способах приготовления и укладки зависит от водоцементного отношения (вода : цемент — В : Ц). С возрастанием В : Ц прочность бетона убывает.
За временное сопротивление бетона сжатию принимается временное сопротивление сжатию бетонного кубика со стороной ребра в 200 мм.
Для фундаментов опор применяются обычно бетоны марок "70" и "90". В ответственных фундаментах повышенных и других специальных опор применяется бетон марки "110" и "140".
Содержание цемента в бетоне в основном зависит от марки цемента и принятого отношения В : Ц (по весу). Для бетона марки 110 — 90 количество портланд-цемента марки 300 ориентировочно можно принять 200 — 250 км/см3 в зависимости от способа укладки и консистенции бетона. С применением вибрации расход цемента сокращается на 15 — 20%.
Подвижность бетона — его консистенция — может определяться разными способами. В линейных условиях наибольшее распространение получил способ конуса.
Конус изготовляется из листовой стали в виде усеченного конуса высотой 30 см с верхним диаметром 10 см и нижним диаметром 20 см. Конус открыт с обеих сторон и снабжен вверху двумя ручками, а внизу двумя планками, с помощью которых конус при набивке его бетоном прижимается ногами к площадке бойка.
Консистенция бетона с помощью конуса определяется следующим образом. Конус смачивается изнутри и набивается приготовленной бетонной смесью в 3 слоя. Каждый слой, проштыковывается стальным стержнем 25 раз. Когда конус заполнен, излишек бетона срезается линейкой и верх сглаживается.
Затем конус осторожно снимается с бетонной массы и ставится с ней рядом. Бетон, освобожденный от формы, несколько осаживается, больше или меньше, в зависимости от его консистенции. Осадка изменяется в сантиметрах линейкой, положенной на стоящий рядом конус.
Для замедления схватывания бетона по условиям неизбежной перевозки готового бетона на значительные расстояния или, наоборот, для ускорения затвердевания бетона в условиях бетонирования в зимнее время применяются: замедлители схватывания в виде серной кислоты в количестве 0,25 — 0,50% от веса цемента или ускорители схватывания в виде хлористого кальция или соляной кислоты, добавляемой в количестве 2% от веса цемента.
Применение ускорителей вызывает замедление последующего нарастания прочности бетона после первого 3-х дневного интенсивного периода твердения его. Применение ускорителей для фундаментов линий электропередачи не разрешается.
Материалы для бетонных работ
Основными материалами для приготовления бетона являются цемент, гравий (или щебень), песок и вода.
а) Цемент
В зависимости от состава и свойства различают цементы: портланд-цемент, пуццолановый портланд-цемент, шлакопорт-ландцемент, известково-шлаковый цемент, известково-пуццолановый цемент, глиноземистый цемент и роман-цемент. Для фундаментов опор на линиях электропередачи применяется обычно портланд-цемент.
Каждая партия цемента, выпускаемая заводом, должна иметь паспорт, в котором указываются марка цемента и результаты испытания цемента, произведенного в заводской лаборатории, а именно:
- сроки схватывания;
- равномерность изменения объема;
- тонкость помола;
- сопротивление образцов на разрыв и сжатие.
Во избежание лишних потерь цемента, транспортируемого чаще всего навалом, его доставка в район работ должна производиться в специальных контейнерах, и во всяком случае с минимальным количеством перегрузок.
Недопускается разгрузка в один закром цемента из разных вагонов и тем более из разных партий. На каждом закроме ставится указатель с обозначением: вида, марки, времени и прочих технических данных цемента.
Из-за небольших объемов бетонных работ на каждом пикете устройство складов на трассе линии электропередачи нецелесообразно, и рекомендуется цемент хранить в особых ящиках с крышкой, обшитой толем вместимостью до 2 т. Ящики устанавливаются вблизи котлованов на специальные подкладки, во избежание проникания влаги.
б) Инертные материалы (заполнители)
Песок
Для бетонирования; фундаментов опор применяется речной и горный песок с диаметром зерен 1,5 — 2,5 мм, с примесью глины не более 2 — 3% по весу. Определение содержания глинистых и пылевидных посторонних примесей производится отмучиванием.
В цилиндрический стеклянный сосуд с делениями насыпается песок на 1/3 высоты и затем почти доверху заливается водой. Закрыв сосуд сверху ладонью руки, его взбалтывают и дают отстояться до прозрачной воды. Замеряя высоту песка и примесей, определяют процент их содержания.
Загрязненность песка органическими примесями определяют пробой на окрашивание. В стеклянную посуду с песком наливается 3%-ный раствор едкого натра в отношении 1 : 1 к песку. Раствор встряхивают и дают ему отстояться.
В зависимости от степени загрязненности песка органическими примесями вода окрашивается в цвета от соломенно-желтого до коричнево-красного.
Песок, дающий соломенно-желтую окраску, пригоден лишь для бетонирования неответственных сооружений с бетоном прочности "50" или "70". Песок, дающий коричнево-красную окраску, для бетонных работ вообще непригоден.
Гравий и щебень
В качестве крупного заполнителя для бетона применяется чистый гравий или щебень с зернами или кусками от 5 до 80 мм. Загрязненный гравий или щебень может быть применен лишь после отсеивания мелких примесей и последующей промывки.
Гравий или щебень выбирается прочностью, равной не менее 125% прочности заданной марки бетона. Кирпичный щебень, кроме соответствующей прочности, должен иметь равномерный обжиг (красный цвет), плотную и однородную структуру. Гравий и щебень должны испытываться на морозоустойчивость. Засоренность органическими примесями проверяется так же, как и песка.
Вода
Вода, применяемая для бетонных работ, не должна содержать вредных примесей. Обычно используется чистая речная, озерная, колодезная и водопроводная вода. Болотная, загрязненная фабричная, а также стоячая прудовая вода без специального исследования для бетона не применяется.
Кислотность воды определяется с помощью лакмусовой бумажки. Если синяя лакмусовая бумажка, опущенная вводу, порозовеет, это указывает на то, что вода содержит кислоту и ее применять без исследования нельзя.
Для определения наличия в воде сернокислых соединений, наиболее опасных для бетона, в пробирку наливают испытываемую воду и подкисляют ее соляной кислотой (10% от взятой пробы). После этого добавляют небольшое количество 10%-ного раствора хлористого бария. В случае наличия в воде солей серной кислоты выпадает белый осадок.
При бетонировании фундаментов на стоячей воде или в сомнительных случаях качество воды может быть проверено параллельным испытанием кубиков, изготовленных на испытуемой воде и воде, заведомо годной для бетона.
Техника безопасности при разработке карьеров инертных материалов
При механизированной разработке карьеров инертных материалов с применением экскаваторов, гравиесортировок, механических грохотов и сит соблюдаются все правила техники безопасности, предусмотренные при работах с указанными механизмами.
При ручной разработке карьеров надлежит тщательно следить за снимаемым грунтом, ни в коем случае не допуская глубоких подкопов во избежание несчастных случаев при обвале грунта.
Заготовка, облагораживание (обогащение) и доставка инертных материалов на пикеты возлагается на строительно-монтажные участки, ведущие все работы по сооружению данной линии.
Опалубка
Бетон для фундаментов опор на линиях электропередачи укладывается в деревянные формы из щитов, называемые опалубкой, и в точности своими очертаниями воспроизводящие проектные очертания фундамента. Для опалубки разрешается применять не строганые доски, но достаточно чистые и гладкие с внутренней стороны для более легкого отставания бетона.
В целях удешевления стоимости опалубки последняя должна изготовляться на специальных базах и готовыми щитами развозиться по пикетам. Для изготовления опалубки употребляются пиломатериалы II и III сорта.
Для большей непроницаемости цементного раствора щиты опалубки изготовляются "в четверть" и достаточно прочными, чтобы быть использованными на нескольких пикетах. Так как при транспортировке, сборке и разборке щиты изнашиваются и требуют ремонта, то при подсчете потребного пиломатериала учитываются потери и запас в размере 10%.
В котлованах щиты опалубки собираются в ящики, заполняемые бетоном.
Перед установкой нижних ящиков с целью проверки соответствия фактической глубины заложения подошвы фундамента проектной производится окончательная выверка по нивелиру основания всех котлованов.
Наибольшую точность следует соблюдать при установке нижних ящиков опалубки, в значительной степени определяющих положение следующих ящиков и симметрию самих фундаментов.
Установка нижних ящиков производится точно по отвесу в соответствии с установленным наверху и выверенным по оси трассы шаблоном с подвешенными к нему анкерными болтами. Продольные и поперечные стенки нижнего ящика после выверки должны стоять вертикально и соответственно параллельно и перпендикулярно оси трассы и так, чтобы центр нижних ящиков совпадал с центром фундамента ноги.
В таком положении ящики закрепляются с помощью распорок в стенки котлована, после чего опалубка считается установленной. Установка и выверка следующих ярусов опалубки производится по мере заполнения нижних ящиков, причем в этом случае выверка заключается, главным образом, в соблюдении параллельности стенок последующих ящиков стенкам предыдущих ящиков ив совпадении их центров с центрами нижних ящиков.
В случае небольших выступов нижних частей фундаментов против средних разрешается сборка и установка сразу всей опалубки для всех ступеней фундамента.
Механизированное приготовление бетона
Бетономешалка устанавливается так, чтобы была возможность выгружать бетон непосредственно по лотку в котлован. Со стороны ковша укладывается сплошной настил. Для удобства загрузки ковша бетономешалки инертными материалами на настиле у ковша пришивается упорный брусок для тачек.
Гравий и песок для ускорения их подачи к бетономешалке должны быть расположены со стороны ковша на расстоянии не более 15 м от бетономешалки.
Рядом с бетономешалкой устанавливается ящик с цементом. С другой стороны бетономешалки располагается бочка с водой.
Перед пуском в работу должно быть проверено крепление бетономешалки и ее двигателя к грунту, все трущиеся поверхности смазаны, болты подтянуты и работа всего агрегата проверена на ходу.
Для уменьшения распыления цемента и обеспечения лучшего распределения цемента в бетонной массе при размешивании необходимо, чтобы цемент при загрузке ковша попадал в середину между заполнителями, поэтому сначала в ковш загружаются песок и гравий, затем выгружается мерный ящик с цементом и вслед за этим выгружается вторая порция заполнителей.
По заполнении барабана производится перемешивание бетонной массы вращением его в течение определенного времени и затем его разгрузка.
Техника безопасности при работе на бетономешалке
- Для работы на бетономешалке назначается специально обученное лицо, которым производится пуск в ход и остановка бетономешалки.
- Посторонние лица к месту установки бетономешалки не допускаются.
- Запрещается находиться около направляющих швеллеров загрузочного ковша бетономешалки и под поднятым ковшом без принятия мер предосторожности, а именно: механизм останавливается, а ковш надежно закреплен; поднятый ковш должен удерживаться не на тормозе, а на собачке храповика.
- Во время работы бетономешалки запрещается касаться руками смесительного барабана или каких-либо других движущихся частей бетономешалки. Если это необходимо для очистки барабана от остатков материала, то следует остановить бетономешалку и убедиться, что машину нельзя случайно пустить в ход.
- Запрещается помогать выгрузке бетона из барабана каким-либо приспособлением.
- Недопустимо производство каких-либо ремонтных или смазочных работ во время движения бетономешалки.
- На время остановки, чистки и смазки механизмов необходимо отключить двигатели, снять приводной ремень.
- Во время ремонта бетономешалки загрузочный ковш опускается вниз.
- При поломках или других неисправностях бетономешалки надлежит немедленно прекратить работу и сообщить своему руководителю.
- Тару с горючим или маслами хранить около бетономешалки воспрещается.
Организация работ по укладке бетона
Перед укладкой бетона в котлован производятся следующие операции: сборка, установка, выверка и закрепление металлического шаблона аналогично описанному выше при установке металлических подножников.
Подвеска к шаблонам анкерных болтов, подлежащих закладке в бетонный фундамент. Анкерные болты должны быть прямыми с правильной резьбой и гайками, очищены от грязи и выступать над шаблоном на 100 — 150 мм.
Вверху на анкерные болты должны быть надеты отрезки труб, чтобы обеспечить "игру" болтов во время установки опор. Высота труб принимается 60 — 70 см, диаметр 75 мм. Болты расклиниваются деревянными клиньями по оси труб. Проверяется установленная опалубка. Дно котлованов освобождается от посторонних предметов.
Бетон должен быть уложен до начала схватывания, т. е. в период, не превышающий полутора часов с момента приготовления.
Приготовленный вручную бетон накладывается в тачки, подвозится к котловану и сбрасывается в него опрокидыванием тачек. Забрасывать бетон в котлован лопатами запрещается, так как это приводит к расслаиванию бетонной массы.
При приготовлении бетона в бетономешалке на пикете бетон по лотку сбрасывается прямо в котлован. Укладка бетона должна производиться слоями, толщиной, не превышающей 25 см.
Значительную экономию в расходе гравия или щебня можно получить при добавке в сооружаемые бетонные массивы крупных камней, так называемого изюма.
Изюм укладывается на свежеуложенный неуплотненный слой массы в шахматном порядке на взаимном расстоянии, превышающем наибольшую крупность камня. Изюм должен быть чистым и удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к гравию. Количество укладываемого изюма не должно превышать 20% объема бетона.
Бетонирование отдельных массивов должно производиться без перерывов.
При перерывах в бетонировании первый стык допускается только выше ступени подушки фундамента.
При вынужденном перерыве в верхний слой бетона укладывается изюм, для того чтобы придать стыку шероховатую поверхность.
При возобновлении работ необходимо хорошо очистить поверхность старого бетона от грязи и мусора, удалить цементную пленку, образующуюся по окончании схватывания, и промыть поверхность при помощи сильной струи воды.
При составе грунтовых вод, не представляющих непосредственной опасности разрушения бетона, но не исключающих возможности некоторого повреждения его, необходимо обращать особо тщательное внимание на получение плотного строения бетона. Укладку бетона в этом случае рекомендуется производить с применением уплотнения.
Уплотнение бетона в тех местах, где на пикетах имеется источник электроэнергии, производится вибраторами, в противном случае уплотнение производят вручную трамбовками.
Вибрация бетона должна быть произведена немедленно после укладки бетона до начала его схватывания. Поэтому к началу работ по бетонированию необходимо, чтобы электропроводка к месту работ была подведена, вибраторы просмотрены и испробованы, а рабочие снабжены резиновыми сапогами и резиновыми перчатками.
При бетонировании фундамента употребляют поверхностный вибратор и вибробулаву.
Для уменьшения сотрясений, передающихся на руки рабочих, рукоятки насажены на спиральные пружины.
Во избежание расслоения бетона вибратор необходимо перемещать на новое место, как только будет достигнуто уплотнение бетона. Вибрирование и уплотнение производится от середины массива к углам.
По окончании работ вибратор тщательно очищается бетонщиком и осматривается и смазывается электромонтером.
Для обеспечения возможности периодического осмотра и ремонта вибраторов на пикете должен иметься один запасный вибратор.
Техника безопасности при установке опалубки и укладке бетона
- При работах по установке опалубки и укладке бетона необходимо соблюдать следующие мероприятия, обеспечивающие безопасность работ.
- Топоры следует правильно насадить на топорища и во избежание соскакивания топора во время работы тщательно расклинить. Топорища и ручки должны быть сделаны из дерева твердых пород, оструганы и сглажены. Для плотности насадки необходимо, чтобы топорище выступало на 1 см из обуха топора и было расклинено металлическими клиньями.
- Боек молотка должен быть слегка выпуклым, не скошенным и не сбитым.
- Втыкать топор в столб, стойку и т. п. и оставлять его на весу запрещается, так как топор может упасть и поранить работающих.
- Во избежание ранения ног топором при обтеске планок или досок плотник должен правую ногу отставлять дальше от обтесываемой планки.
- При распиловке дерева ручной пилой следует для направления полотна пилы пользоваться куском дерева, а не пальцами рук, при этом укладывать распиливаемый предмет надлежит на прочную опору, а не на колено.
- Работать с пилами, имеющими трещины или поломанные зубья, не разрешается.
- Производство работ одновременно наверху и внизу (друг над другом) при отсутствии между работающими сплошного настила запрещается.
- На лестницах не разрешается оставлять инструмент, так как он может упасть вниз и поранить работающих внизу людей.
- Катальные доски для подвоза в тачках бетона не должны располагаться вблизи краев котлованов.
- При сбрасывании бетона или опускании камней в котлован каждый раз необходимо предупреждать рабочих, находящихся в котлованах.
- Опалубка оснований должна закрепляться надежно. Воспрещается наличие на месте работ досок со вбитыми гвоздями, торчащими остриями вверх.
- При возведении бетонных оснований для опор выше уровня земли, подмости и стремянки устраиваются из прочного материала.
- Настил подмостей и стремянки должен ежедневно очищаться от мусора, грязи, снега и льда, а при мокрой и морозной погоде посыпаться песком или золой несколько раз в день.
- При работе с электрическим вибратором корпус его надежно заземляется, а кабель, подающий ток к вибратору, должен иметь защитную броню.
- Бетонщики, работающие на вибраторах, должны быть в резиновых сапогах и в резиновых перчатках.
Особенности бетонных работ в зимнее время
К хранению инертных материалов в зимний период предъявляются повышенные требования. Недопустимо, чтобы песок, гравий и щебень смешивались с грязью и льдом, поэтому их следует хранить на специальных настилах и покрывать толем.
Особенное внимание зимой надо уделять промывке инертных материалов.
Промывка гравия производится в тепляках. Гравий предварительно отогревается до температуры +10° С, а затем промывается водой.
Бетонная смесь во время приготовления и бетон в первое время после укладки может пострадать от действия мороза.
Замораживание бетона может быть допущено не ранее, чем на седьмой день после окончания массива или по достижении им прочности 50 кГ/см2.
Свежеуложенный и уплотненный бетон должен иметь температуру не ниже 1° и находиться в котловане с положительной температурой воздуха. Как только температура воздуха упадет, хотя бы временно, до 0°, работы по бетонированию должны вестись по инструкции для зимних работ, причем необходимо руководствоваться следующим. Песок и гравий (щебень) достаточно только оттаять так, чтобы температура их не была ниже +1°. Воду необходимо подогреть до 60 — 80°.
Приготовление бетонной смеси надо производить в специально устроенных тепляках или в палатке, отопляемой печью, которая одновременно подогревает материалы. Температура у пола палатки не должна быть ниже +1°С.
Опыт показывает, что в осенне-зимний период температура в закрытом котловане остается положительной (выше 0°) за счет притока тепла от окружающего грунта, даже если наружная температура значительно ниже 0°. Поэтому котлован зимой должен быть выкопан непосредственно перед бетонированием и тотчас же покрыт слоем теса и 10-см слоем рыхлого снега или 10-см слоем древесных опилок, соломенными матами и тому подобной тепловой защитой.
В покрытии должен быть оставлен люк с крышкой для спуска бетонной смеси, которая загружается тачками.
В тех случаях, когда температура в котловане упала ниже 0°, необходимо за несколько дней до укладки бетона тепло укрыть его и начать бетонирование только тогда, когда температура в котловане поднимется не ниже +1°.
Если при очень сильных морозах пли при сильно промороженном котловане не удастся поднять в нем температуру за счет тепла окружающего грунта, приходится прибегать к искусственным методам обогрева котлована или массива.
Увеличение зимой количества цемента в замесе по сравнению с указанным количеством в таблице составов бетона воспрещается. Рекомендуется зимой снижать добавку воды в замеса. Так как зимний бетон должен быть более густой, чем летний, то при укладке необходимо следить за его усиленным и тщательным уплотнением.
Уход за бетоном
Для нормального схватывания уложенного и уплотненного бетона необходимо обеспечить надлежащие температуру и влажность. Рекомендуется защищать свежеуложенный бетон от действия жары и сухих ветров.
Влажность поверхности свежеуложенного бетона летом достигается покрытием его мокрыми, систематически по нескольку раз в день поливаемыми рогожами, мешковиной или соломенными матами.
Такие операции производятся в течение первых дней после укладки бетона.
Съемка опалубки допустима не ранее достижения бетоном 25% его проектной прочности. Шаблоны снимаются и разбираются только по окончании бетонных работ на всех четырех фундаментах опоры.
Обработка бетона
После снятия опалубки все обнаруженные дефекты в бетоне — раковины, прослойки плохо перемешанных заполнителей и прочее — должны быть тщательно заделаны. Для этого слабый бетон отбивается, промывается водой, и поврежденное место заполняется свежим бетоном с мелким гравием.
Для предохранения бетонных массивов под поверхностью земли от выветривания поверхность бетона затирается цементным раствором ("зажелезнение").
Контроль и приемка бетонных работ
В период бетонных работ на каждом пикете должен вестись журнал бетонных работ.
По окончании бетонирования фундамента составляется его паспорт, который прикладывается в числе других документов к комплекту производственно-технической документации по данной линии.
Прочность бетона фундаментов определяется при помощи контрольных кубиков размером 20 х 20 х 20 см, которые изготовляются из бетона во время его укладки в фундамент, на каждом пикете отдельно.
Кубики хранятся с соблюдением режима, соответствующего режиму уложенного бетона, и маркируются номером пикета, на котором они изготовлены, и датой их изготовления.
Приемка бетонных работ производится на основании результатов испытания контрольных кубиков и испытания бетона в готовом фундаменте, проверки внешних габаритов фундамента, а также нивелирных отметок верхних поверхностей отдельных фундаментов.
Испытание бетона производится простукиванием стенок фундамента молотком. Качественный бетон должен издавать чистый и звонкий звук.