опора контактной сети, возводимая на пучинистых грунтах

Формула изобретения

Опора контактной сети, возводимая на пучинистых грунтах, включающая противопучинное приспособление, отличающаяся тем, что оно выполнено в виде комплекса из встроенного в опору сезоннодействующего охлаждающего устройства, преимущественно в виде термосифона, слоя теплогидроизоляции и противопучинного бандажа, причем теплогидроизоляция наложена на дневную поверхность грунта вокруг опоры и выполнена радиусом, не меньшим глубины сезонного оттаивания грунта, из морозостойкого материала, предпочтительно экструзионного вспененного полистирола, присыпана сверху слоем грунта или дерна толщиной 15-25 см и имеет толщину 10-20 см, а противопучинный бандаж выполнен в виде защитного кожуха из морозостойкого композитного материала, преимущественно полимерного, помещенного вокруг заглубленной в грунт части опоры, примыкающего к подошве слоя теплогидроизоляции и выполненного длиной, равной 0,4-0,6 глубины сезонного оттаивания грунта, и незамерзающей консистентной смазки между кожухом и поверхностью заглубленной в грунт части опоры, причем надземная часть опоры на высоту 0,5-1 м от поверхности земли окрашена в светоотражающий цвет.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и эксплуатации опор контактной сети на участках пучинистых грунтов в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания.

Известны конструктивные приемы обеспечения устойчивости опор контактной сети на участках пучинистых грунтов в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания: деревянные короба с дренирующим грунтом, обмотка полиэтиленовой пленкой, анкерные плиты и др. [1].

Перечисленные приемы требуют больших затрат на сооружение и поддержание опорного хозяйства в рабочем состоянии и, как свидетельствует опыт строительства и эксплуатации железных дорог в криолитозоне [2], не обеспечивают устойчивость опор контактной сети. Приходится периодически выправлять и заменять неустойчивые опоры на участках пучинистых грунтов, увеличивая тем самым непроизводительные затраты.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является опора контактной сети, возводимая на пучинистых грунтах, включающая противопучинное приспособление - засыпку пазух верхних 2/3 глубины котлована непучинистым дренирующим грунтом, защищенным от окружающего грунта деревянным коробом или геотекстилем [1].

Основным недостатком известной конструкции является требование глубокого залегания уровня подземных вод (не менее 2,7 м от расчетной поверхности грунта), что для пучинистых грунтов сезонноталого слоя в действительности трудно выполнимо. А при насыщении водой засыпка пазух при промерзании становится также пучинистой - противопучинные мероприятия становятся не эффективными. Этому же со временем способствует морозное выветривание крупнообломочных частиц засыпки и кольматация пор продуктами выветривания.

Задачей изобретения является повышение устойчивости опоры, возводимой на пучинистых грунтах путем снижения воздействия сил морозного пучения на опору в сезонноталом слое и увеличения противодействующих сил смерзания ее с многолетнемерзлыми грунтами.

Задача решается за счет того, что опора, возводимая на пучинистых грунтах, включает противопучинное приспособление, которое согласно изобретению выполнено в виде комплекса из встроенного в опору сезоннодействующего охлаждающего устройства, преимущественно в виде термосифона, слоя теплогидроизоляции и противопучинного бандажа, причем теплогидроизоляция наложена на дневную поверхность грунта вокруг опоры и выполнена радиусом, не меньшим глубины сезонного оттаивания грунта, из морозостойкого материала, предпочтительно экструзионного вспененного полистирола, присыпана сверху слоем грунта или дерна толщиной 15-25 см и имеет толщину 10-20 см, а противопучинный бандаж выполнен в виде защитного кожуха из морозостойкого композитного материала, преимущественно полимерного, помещенного вокруг заглубленной в грунт части опоры, примыкающего к подошве слоя теплогидроизоляции и выполненного длиной, равной 0,4-0,6 глубины сезонного оттаивания грунта, и незамерзающей консистентной смазки между кожухом и поверхностью заглубленной в грунт части опоры, причем надземная часть опоры на высоту 0,5-1 м от поверхности земли окрашена в светоотражающий цвет.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в повышении устойчивости опоры контактной сети, возводимой на пучинистых грунтах за счет совместного действия сезоннодействующего охлаждающего устройства и теплогидроизоляции, вследствие чего в массиве грунта вокруг опоры происходит подъем кровли многолетней мерзлоты и соответствующее сокращение мощности сезонноталых грунтов, а также за счет того, что противопучинный бандаж защищает опору от воздействия пучения при промерзании сезонноталого грунта, а окрашивание надземной части опоры в светоотражающий цвет уменьшает нагрев ее солнечными лучами и соответствующую передачу тепла в грунт, что также способствует сокращению глубины его сезонного оттаивания. В результате уменьшаются силы выпучивания опоры в сезонноталом грунте и увеличивается защемление ее в многолетнемерзлой толще, что в целом обеспечивает устойчивость опоры, возводимой на пучинистых грунтах на участках многолетнемерзлых грунтов. В случае установки такой опоры на участках глубокого сезонного промерзания грунта сначала формируется многолетняя мерзлота, слой сезонного промерзания превращается в сезонноталые слои и в дальнейшем взаимодействие опоры с грунтами происходит так, как описано выше.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображена опора контактной сети с противопучинным устройством в разрезе. Опора 1 контактной сети, возводимая на пучинистых грунтах, включает противопучинное приспособление, выполненное в виде комплекса из встроенного в опору сезоннодействующего охлаждающего устройства 2, слоя теплогидроизоляции 3 поверхности грунта вокруг опоры и противопучинного бандажа 4 на заглубленной в грунт части опоры, а также окрашенной в светоотражающий цвет надземной части опоры (на чертеже не показано). Сезоннодействующее охлаждающее устройство 2, преимущественно в виде термосифона, вставляют в полую железобетонную опору 1 в пространстве от нижней заглушки до нижнего отверстия для установки закладных деталей (на чертеже не показано). В случае металлической опоры, которая обычно состоит из трубчатого металлического фундамента и устанавливаемой на него металлической стойки, сезоннодействующее охлаждающее устройство размещают в полом фундаменте таким образом, чтобы грунтовый теплообменник сезоннодействующего охлаждающего устройства находился в пространстве между нижним концом фундамента опоры и уровнем дневной поверхности вмещающего грунта, а воздушный теплообменник сезоннодействующего охлаждающего устройства размещался в пространстве выше этого уровня до уровня нижнего отверстия для установки закладных деталей металлической стойки опоры. Для сохранения накопленного с помощью сезоннодействующего охлаждающего устройства в массиве грунта зимнего холода на дневную поверхность грунта вокруг опоры накладывают теплогидроизоляцию 3 из морозостойкого материала, предпочтительно экструзионного вспененного полистирола, например, теплоизоляционных плит "Пеноплэкс 45". Толщина слоя теплогидроизоляции 10-20 см, радиус закрываемой поверхности вокруг опоры - не меньше глубины сезонного оттаивания грунта 5. Для предотвращения повреждений солнечными лучами и механическими нагрузками при нахождении людей возле опоры, а также для защиты от похищений и актов вандализма теплогидроизоляцию покрывают защитным слоем грунта или дерна толщиной 15-25 см (на чертеже не показано). Для защиты опоры от воздействия пучения при промерзании сезонноталого грунта устраивают противопучинный бандаж 4 из незамерзающей консистентной смазки типа ЦИАТИМ-201, БАМ и т.п. и защитного кожуха, например, из морозостойкого композитного материала, преимущественно полимерного. Поскольку кровля многолетнемерзлых грунтов 6 возле опоры 1 под действием сезоннодействующего охлаждающего устройства 2 и теплогидроизоляции 3 поднимается и соответственно уменьшается глубина сезонного оттаивания грунта 5, то сокращается и активная зона пучения его при зимнем промерзании. Поэтому противопучинный бандаж 4 накладывают на заглубленную в грунт часть опоры только на участке от подошвы теплогидроизоляции 3 до глубины, равной 0,4-0,6 глубины сезонного оттаивания грунта 5.

Технология установки опоры следующая.

В начале, в заводских условиях или на месте, в железобетонную опору вставляют сезоннодействующее охлаждающее устройство типа, например, парожидкостного термосифона конструкции института "Фундаментпроект". На заглубленную в грунт часть опоры накладывают противопучинный бандаж из незамерзающей консистентной смазки и защитного морозостойкого кожуха, преимущественно из полимерного материала с таким расчетом, чтобы поверхность опоры была изолирована от сезонноталого грунта в зоне его активного пучения. Затем опору устанавливают в специально пробуренную скважину. Пространство вокруг опоры в скважине тщательно заполняют дисперсным грунтом (лучше всего мелкозернистым песком). Затем поверхность грунта вокруг опоры в зоне радиусом, не меньшим глубины сезонного оттаивания грунта, накрывают теплогидроизоляцией из экструзионного вспененного полистирола, например марки "Пеноплэкс-45", обладающего высокими теплоизоляционными свойствами в диапазоне температур от -50 до +75^oС - прочностью на сжатие не менее 0,45 МПа и сохраняющего эти свойства и после 1000 циклов замерзания - оттаивания. Сверху слой теплогидроизоляции присыпают грунтом или покрывается дерном. Надземную часть опоры на 0,5-1 м от поверхности земли окрашивают в светоотражающий цвет.

В случае металлической опоры контактной сети, состоящей из трубчатого металлического фундамента и устанавливаемой на него металлической стойки, порядок действий следующий. На месте работ на верхний участок подземной части металлического фундамента опоры накладывают противопучинный бандаж. Затем на глубину установки бандажа бурят скважину большего диаметра, чем необходимо для установки фундамента опоры. Дальше скважину проходят меньшим диаметром, достаточным для установки (например, путем завинчивания) металлического фундамента. В скважину затем устанавливают фундамент с наложенным противопучинным бандажем с предосторожностями, исключающими при этом повреждение бандажа. Засыпают затрубное пространство грунтом с послойным уплотнением. Накладывают слой теплогидроизоляции. Вставляют в фундамент сезоннодействующее охлаждающее устройство. Внутреннее пространство в фундаменте заполняют влажным грунтом. Верхнее отверстие металлического фундамента защищают от попадания в него атмосферных осадков. Затем на фундамент монтируют металлическую стойку таким образом, чтобы внутри ее оказался воздушный теплообменник сезоннодействующего охлаждающего устройства. Укладывают вокруг фундамента слой теплогидроизоляции и покрывают его защитным слоем грунта или дерна. Надземную часть металлического фундамента, воздушный теплообменник сезоннодействующего охлаждающего устройства, а также по возможности металлическую стойку опоры окрашивают в светоотражающий цвет.

Изобретение имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом. Оно не имеет ограничений по глубине залегания надмерзлотных вод и более эффективно, так как не только уменьшает воздействие морозного пучения сезонноталого грунта на опору, но и одновременно значительно увеличивает (создает) защемление ее в многолетнемерзлой толще, что в совокупности исключает или кардинально уменьшает вертикальные смещения и горизонтальные наклоны опоры. При использовании изобретения возрастают надежность и срок службы опор контактной сети, возводимых на пучинистых грунтах и отпадает необходимость в периодической выправке и замене их.

Изобретение предполагается применять при электрификации, при ремонте неустойчивых участков опор контактной сети железных дорог в районах распространения вечномерзлых грунтов и глубокого сезонного промерзания. Оно может использоваться также при строительстве и ремонте воздушных линий электроснабжения устройств сигнализации, централизации и блокировки и продольного электроснабжения и т.п.

Источники информации

1. Методические рекомендации по закреплению опор контактной сети в суровых климатических и сложных геологических условиях. М.: ЦНИИС Трансстроя СССР, 1975.

2. Высокое напряжение. Электрификация Забайкальской железной дороги 1982-1993 годы. Чита, Забтранс, 1993.