Эффективные технологии восстановительного ремонта железобетонных опор воздушных линий электропередачи.

Слесарев В.А., Слесарев С.В. // Международная выставка «Инновационные проекты в электросетевом комплексе», Москва, ВВЦ, 2010г.

В настоящее время на электросетевых объектах РФ эксплуатируется около 2 млн. железобетонных опор (ЖБО) трех основных типов: центрифугированные опоры (ЦФО), вибрированные стойки (ВС) и унифицированные стойки под оборудование (УСО). На данный момент средний срок эксплуатации этих опор составляет 30-40 лет. Это является предельным сроком их надежной работы.

При такой продолжительности эксплуатации резко возрастает количество отказов опор за счет снижения их несущей способности ниже допустимого уровня из-за развития деструктивных процессов в бетоне и арматуре, хронического недофинансирования работ по их техническому обслуживанию и ремонтам, увеличения объемов отложенных ремонтов. Количество отказов опор ВЛ, по данным ОРГРЭС, составляет 13% от общего количества отказов по ВЛ, но по тяжести последствий они стоят на первом месте по затратам на восстановление и недоотпуску электроэнергии.

Известно, что при высокой степени износа конструкций ЖБО ВЛ и ПС требуются либо крупные инвестиции в обновление основных фондов, либо квалифицированное обслуживание и профилактика отказов для своевременного выявления аварийно-опасных опор и их восстановительного ремонта. Отказы ЖБО происходят по различным причинам, таким как сроки и условия эксплуатации,  воздействие не проектных нагрузок, агрессивных сред и других. Профилактика этих отказов возможна только путем выявления аварийно-опасных опор на ранней стадии их развития специалистами высокой квалификации на основе инструментальных исследований.

Одной из основных проблем обеспечения безопасной эксплуатации ЖБО является надежное обеспечение их нормативной несущей способности. Эта проблема в настоящее время решается, согласно «Типовой инструкции по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ», СО 34.20.504-94, путем регулярных осмотров силами ремонтного персонала. Разработанная в этой инструкции система устранения дефектов и повреждений, выявленных при таких осмотрах, предлагает выполнение «косметического» ремонта в виде заделки трещин или установки бандажей при незначительных повреждениях, таких как раскрытие трещин до 0,6 мм, длина продольных трещин не более 3 метров, выбоины или отверстия площадью не более25 кв. см. При более серьезных повреждениях ЖБО предусматривается замена их новыми. Требования замены поврежденных опор были обусловлены низкой ремонтной пригодностью ЖБО с учетом технических возможностей ремонтных организаций в 1980-1990 гг., когда в полевых условиях было невозможно изготовить бетон с необходимыми прочностными характеристиками для устройства усиливающих элементов.

Опыт показывает что, работы по замене ЖБО на действующих ВЛ и ПС требуют значительных затрат денежных средств, трудовых ресурсов и решения сложных технологических проблем, связанных с устройством временных опор на обводах, отключением линий электропередачи, подстанций и других электросетевых объектов. В результате фактическая стоимость замены ЖБО в несколько раз превышает стоимость самой опоры.

В последние 10-15 лет появились ремонтно-строительные материалы и технологии, которые могут существенно повысить уровень ремонтной пригодности ЖБО. Техническая возможность и экономическая целесообразность усиления поврежденных железобетонных конструкций опор со средним или даже сильным уровнем повреждений обоснована в ряде рекомендаций и пособий, таких как «Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений» Госстроя РФ, «Пособии по практическому выявлению пригодности к восстановлению поврежденных строительных конструкций зданий и сооружений и способам их оперативного устранения», ЦНИИПромзданий, Москва, 1996г. и др.

Все это позволяет принимать технические решения по восстановлению несущий способности ЖБО ВЛ и ПС с повреждениями, которые по «Типовой инструкции» считались «недопустимыми» и, таким образом, снизить количество подлежащих замене опор в 2-3 раза. Такой восстановительный ремонт опор требует разработки новых технологий, конструктивных решений и использования, современных ремонтно-строительных материалов, обеспечивающих высокие прочностные характеристики и долговечность восстановленных опор на уровне 40-50 лет.

Вместе с тем, разработка конструкций усиления ЖБО не возможна только на основании результатов осмотров опор, так как они не дают количественных показателей их фактической несущей способности, а только фиксируют наличие повреждений на период осмотра.

Поэтому «Рекомендациями» Госстроя РФ предусматривается проектирование усиливающих конструкций на основе результатов визуально-инструментального обследования и расчетов, по которым определяется фактическая несущая способность поврежденной ЖБО, прогнозируется остаточный срок безопасной эксплуатации и обосновывается конструктивное решение усиления. Стоимость такого обследования составляет 3-5% от стоимости работ по восстановлению опор. Кроме того, результаты его позволяют планировать ремонты ЖБО ВЛ и ПС по техническому состоянию, которые повышают надежность и снижают затраты на эксплуатацию электросетевых объектов до 10-30%.

Из изложенного следует, что для повышения надежности и снижения затрат на эксплуатацию ЖБО необходимо внедрение визуально-инструментальной оценки их технического состояния,  технологий и конструктивных решений, которые позволят восстанавливать несущую способность опор при различной степени повреждений, включая среднюю и сильную, вместо их замены. Оптимальные технологии и конструктивные решения по восстановлению несущей способности поврежденных ЖБО ВЛ и ПС могут быть определены только при разработке их для конкретных условий, характера повреждений и др. на основе сравнения технико-экономических показателей вариантов усиления.

Нашей фирмой разработан ряд конструктивных и технологических решений по восстановительному ремонту ЖБО ВЛ и ПС, которые по сравнению с заменой опор, обеспечивают экономию денежных средств до 2 раз, сокращение сроков производства работ в 2-3 раза и возможность производства работ, в основном, без отключения линий, силами ремонтного персонала ПЭС, без использования тяжелой строительной техники.

Оптимальные конструктивные решения и технологии восстановления несущей способности ЖБО определяются в зависимости от типа опоры, величины, расположения повреждений, дефектов и условий производства работ. Так, например, в качестве  оптимальных технических решений для восстановления промежуточных ЦФО ВЛ 110-220 кВ с различными повреждениями согласно проведенным расчетам являются:

1. Устройство усиливающей оболочки при высоте повреждений до 10-12 метров от поверхности грунта, патент RU 2 371 560, «Способ восстановления несущей способности железобетонной центрифугированной опоры линий электропередачи». Эта технология предусматривает усиление ослабленного участка ЖБО при помощи усиливающей оболочки из современных ремонтно-строительных материалов типа «ЭМАКО», прочностные характеристики и долговечность которых в 1,5-2 раза превосходят таковые усиливаемых конструкций, а приготовление рабочего состава на месте работ заключается лишь в перемешивании сухой смеси с водой. Бетонирование этой оболочки выполняется с использованием инвентарной или переставной опалубки и занимает 1-2 дня. При выполнении  работ по усилению не требуется отключение линий. Эта технология особенно целесообразна для усиления ЦФО в стесненных условиях, например, на ПС. Экономическая эффективность восстановления несущей способности ЖБО при помощи усиливающих оболочек определена на примере сравнения затрат на её выполнение со стоимостью замены промежуточной ЦФО ВЛ 110-220 кВ на новую. Средняя стоимость замены такой опоры по отчетным данным для различных регионов РФ составляет 407,7 тыс. руб. Расчетная стоимость ремонтно-восстановительных работ по аналогичной опоре, включая затраты на визуально-инструментальное обследование, разработку проектной документации и устройство усиливающей оболочки, составляет 150.0 тыс. руб. или 37% от стоимости замены опоры.
2. При повреждениях опор до высоты 5-6 метров предлагается усиление их при помощи оттяжек или подкосов с использованием анкеров из винтовых свай. Такая технология оптимальна для работ в условиях заболоченной, труднодоступной местности, так как не требует применения «мокрых» процессов, доставки к месту производства работ строительных материалов и различной строительной техники; Эта технология разработана на основе заявки на изобретение, «Способ усиления опоры линии электропередачи», регистрационный № 201012943.
3. При наличии недопустимых повреждений по всей высоте опоры предлагается её замена на равнопрочную стальную многогранную опору (СМО) с использованием в качестве фундамента под нее подземной части ЦФО, которая, как правило, не имеет повреждений. Технология такой замены позволяет сократить срок отключения линий до 1-2 дней, снизить затраты до 30% по сравнению с заменой на новую опору по традиционной технологии. Такая технология разработана на основе заявки на изобретение «Способ замены поврежденной железобетонной опоры линии электропередачи на металлическую опору», регистрационный № 2010114100.

Все эти технологии разработаны на инновационной основе, являются «Ноу-хау» нашей фирмы и защищены патентами и заявками на изобретения.

Кроме экономического эффекта, внедрение инновационных технологий восстановительного ремонта ЖБО ВЛ и ПС позволяет получить ряд технических и технологических преимуществ, таких как:

• Выполнение работ без отключения линий;
• Работы могут выполняться ремонтным персоналом ПЭС из-за их технологической простоты и низкой трудоемкости;
• Сокращение сроков ремонтных работ в 2-3 раза;
• Долговечность восстановленных ЖБО не менее 40- 50 лет.

Выводы:

1. В связи с ростом количества ЖБО ВЛ и ПС с «недопустимыми» повреждениями из-за длительных сроков эксплуатации, хронического недофинансирования ремонтно-восстановительных работ, и, следовательно, увеличения количества отказов по этим опорам, наша фирма разработала и предлагает  ряд  инновационных конструктивных решений и технологий, позволяющих повысить эксплуатационную надежность ЖБО со значительной экономией денежных средств и трудовых ресурсов.
2. Эффективность внедрения инновационных технологий восстановительного  ремонта ЖБО ВЛ и ПС может быть обеспечена только на основе результатов визуально- инструментального обследования их технического состояния с определением сроков остаточного ресурса.
3. Оптимальные варианты конструктивных решений и технологий усиления опор следует принимать с учетом их конструктивных особенностей, характера повреждений, условий производства работ и других факторов.
4. Фирма ООО «ЭКО СПЕЦ ЭНЕРГО» предлагает выполнить весь комплекс работ по внедрению инновационных технологий восстановительного ремонта ЖБО ВЛ и ПС на любых электросетевых объектах, с любыми повреждениями и для любых условий производства работ. При этом затраты денежных средств от внедрения инновационных технологий снижаются по сравнению с затратами на замену опор новыми до 1,5-2 раз.