Оао «инженерный центр еэс» ФИЛИАЛ ОАО «инженерный центр еэс» «фирма оргрэс»

ОАО «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЕЭС»

ФИЛИАЛ ОАО «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЕЭС» - «ФИРМА ОРГРЭС»
УТВЕРЖДАЮ:

Заместитель главного инженера

Филиала ОАО «Инженерный центр ЕЭС» -

Фирма ОРГРЭС»

Ф.Л. Коган

2006 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ

по ремонту железобетонных опор и фундаментов металлических опор ВЛ с применением современных цементосодержащих материалов

ПОДГОТОВЛЕНЫ специалистами ОАО «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЕЭС» ФИЛИАЛ ОАО «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЕЭС» - «ФИРМА ОРГРЭС» (Начальник Центра инжиниринга воздушных линий электропередачи Р.С. Каверина, старший бригадный инженер В.В. Алексеев) и ООО «Строительные системы» (ведущий специалист Закржевский М.В.)
Рекомендации разработаны с целью использования современных материалов и технологий, отвечающих мировому уровню, при ремонте железобетонных опор и фундаментов металлических опор ВЛ.

Применение рекомендуемых материалов и технологий позволит продлить ресурс сооружений в 2-3 раза по сравнению с традиционными технологиями и материалами для ремонта.
1. Общая часть
1.1. Настоящие рекомендации предназначены для персонала предприятий электрических сетей, обслуживающих воздушные линии электропередачи на железобетонных опорах. Рекомендации могут быть использованы также при ремонте железобетонных порталов и подставок под оборудованием на подстанциях.

1.2. В Рекомендациях приведены: основные виды дефектов на железобетонных конструкциях ВЛ, подходы к выбору ремонтных материалов, номенклатура и свойства материалов для ремонта и защиты, даны технологии производства ремонтных работ, а также вопросы безопасности при ремонте.

1.3. Рекомендации составлены в соответствии с действующими нормативно-техническими документами на проектирование, монтаж и эксплуатацию железобетонных конструкций В Л и ПС напряжением 35 кВ и выше, с использованием разработок специализированных организаций и опыта ремонтов железобетонных конструкций с применением современных материалов на цементной основе на линиях электропередачи и подстанциях ряда энергопредприятий (ОАО «Янтарьэнерго», ОАО «Красноярскэнерго», ОАО «Иркутскэнерго», ОАО «Мосэнерго» и др.).

1.4. Настоящими Рекомендациями предлагаются к использованию для ремонтов железобетонных конструкций новые материалы, в частности - цементосодержащие безусадочные сухие смеси серии ЕМАСО^, позволяющие обеспечить: высокую прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, хорошее сцепление со старым бетоном, стойкость к химическому воздействию, стабильность качества и долговечность в 2-3 раза выше по сравнению с традиционно применяемыми составами.
2. Обследования ВЛ при их приемке и в процессе эксплуатации
2.1. В соответствии с действующими «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» (15 издание) и «Типовой инструкцией по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ» (РД 34.20.504-94) на ВЛ проводятся периодические осмотры, проверки и обследования, как линий электропередачи в целом , так и отдельных ее элементов.

2.2. Обследования ВЛ производятся в соответствии с «Методическими указаниями по оценке технического состояния воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ и их элементов» (СПО ОРГРЭС, Москва, 1996 г.).

2.3. При осмотрах элементов линий электропередачи при приемке ВЛ в эксплуатацию выявляются дефекты и недоделки строительства и монтажа с целью их устранения.

2.4. Периодические осмотры, проверки и измерения на ВЛ в процессе эксплуатации производятся для обнаружения нарушений и повреждений элементов ВЛ и производства необходимого ремонта или замены в плановом порядке.

2.5. Комплексные обследования ВЛ и целевые обследования ее элементов (в частности - опор) проводятся с целью определения возможности ее дальнейшей эксплуатации, необходимости технического перевооружения, реконструкции, модернизации или ремонта.

2.6. На основе результатов проведенных обследований определяются: виды ремонтов, объемы ремонтных работ, сроки их выполнения и материалы, необходимые для производства работ.
3. Основные виды дефектов железобетонных опор и фундаментов
3.1. Характерными дефектами железобетонных опор и фундаментов являются:

- продольные и поперечные трещины стоек опор;

- выбоины, отверстия в бетоне стоек;

- смещение каркаса арматуры стоек опоры, выход арматуры на поверхность бетона;

- коррозия арматуры;

- некачественная заделка опор в грунте, отсутствие ригелей;

- трещины, сколы и осыпание бетона фундаментов, коррозия арматуры фундаментов;

- неплотное прилегание пяты опоры к поверхности фундамента;

- отклонение опоры от вертикального положения.

3.2. Дефекты в железобетонных опорах и фундаментах образуются вследствие нарушения технологии изготовления, транспортировки опор к месту установки, несоблюдения строительных норм и правил при сооружении ВЛ. В процессе эксплуатации под действием знакопеременных нагрузок, периодического увлажнения, размораживания дефекты развиваются, что приводит к разрушению бетона, коррозии арматуры и, в конечном итоге, к снижению несущей способности опор и фундаментов и сокращению их срока службы.

3.3. Коррозия арматуры и разрушение бетона стоек и фундаментов возникает также под воздействием «блуждающих токов». Источниками «блуждающих токов» являются путепроводы электропоездов, заземления линий постоянного и переменного токов, установки для электросварки, системы катодной защиты подземных металлоконструкций, токи, индуцированные в трубопроводах электрических кабелей, проложенных вблизи воздушных линий электропередачи.

3.4. В агрессивной и влажной среде (при относительной влажности воздуха более 60 %) процесс коррозии арматуры дефектных опор ускоряется. Под воздействием агрессивной среды происходит изменение структуры и свойств бетона, приводящее к снижению его прочности и преждевременному разрушению.

3.5. Все дефекты железобетонных опор и фундаментов ВЛ, находящихся в эксплуатации, по характеру их влияния на несущую способность конструкций можно разделить на три группы:

1-я группа - повреждения, практически, не снижающие прочность и долговечность конструкции (поверхностные раковины, пустоты, трещины шириной раскрытия до 0,2 мм, сколы бетона без оголения арматуры и др.);

2-я группа - повреждения, снижающие долговечность конструкции (трещины шириной раскрытия 0,3-0,6 мм, пустоты, раковины и сколы бетона с оголением арматуры; поверхностная коррозия бетона и т.п.);

3-я группа - повреждения снижающие несущую способность конструкции (отдельные трещины шириной раскрытия более 0,6 мм; трещины шириной раскрытия более 0,3 мм при количестве трещин более двух в одном сечении; раковины и сквозные отверстия площадью более 25 см²; отклонения стоек одностоечных опор от вертикали на величину более допустимой и т.п.).

3.6. Повреждения 1-й группы не требуют принятия срочных мер, их можно устранить нанесением ремонтных материалов (покрытий) при текущем ремонте в профилактических целях. Основное назначение покрытий при этих повреждениях - остановить развитие мелких трещин, предотвратить образование новых, улучшить защитные свойства бетона, предохранить конструкции от атмосферной или химической коррозии.

3.7. При повреждениях 2-й группы ремонт обеспечивает повышение долговечности конструкции, поэтому материалы, применяемые при ремонте, должны иметь достаточную долговечность. Обязательной заделке подлежат продольные трещины сколы и раковины, расположенные на высоте до 2,5 м от земли.

3.8. При повреждениях 3-й группы восстанавливается несущая способность опор путем их усиления или выправки. Применяемые при усилении материалы должны обеспечивать прочностные характеристики и долговечность конструкции.
4. Ремонт и защита железобетонных опор и фундаментов
4.1. В зависимости от характера дефектов железобетонных опор применяются следующие виды ремонта:

а) Устранение поверхностных дефектов.

б) Восстановление и защита арматуры и бетона опор и фундаментов в случае отсутствия кривизны стоек или отклонения от вертикального положения:

- защита арматуры от коррозии,

- восстановление бетона опор и фундаментов,

- защита бетона восстановленной конструкции.

в) Усиление опор.

г) Выправка опор, имеющих кривизну стоек или отклонение от вертикального положения.

д) Восстановление гидроизоляции опор.
4.2. Подготовка ремонтируемой поверхности перед нанесением ремонтных материалов

4.2.1. Ремонтные работы рекомендуется выполнять в сухую погоду при минимальном уровне грунтовых вод, или поверхностных вод на участках с заболоченной местностью, на поймах рек, или отсутствии нагонной волны при расположении ВЛ на затапливаемых территориях. Температура воздуха при производстве ремонтных работ должна быть с применением сухих ремонтных смесей ЕМАСО^® по СТО 70386662-001-2005, как правило, не ниже +5°С. В случае выполнения ремонтных работ при температуре воздуха до -5°С следует использовать ремонтную смесь ЕМАСО^® FAST COLABILE, а при температуре до -20ºC специальную сухую смесь EMACO^® T545 (на фосфатно-магнезиальном вяжущем).

4.2.2. Защите от коррозии подлежат опоры, в бетоне которых образовались трещины: шириной раскрытия более 0,3 мм - у опор с напряженной стержневой арматурой и более 0,05 мм - у опор с проволочной арматурой, а также раковины, сколы, щели и шершавая поверхность.

4.2.3. Поверхность бетона опоры в зоне трещин или других повреждений перед нанесением ремонтных материалов должна быть очищена от грязи, пыли, масла, отслаивающегося бетона и не иметь острых выступов (т.е. должна быть оконтурена). Очистка производится стальными щетками и скребками, отбойными молотками с малой энергией удара, «болгарками» с алмазными дисками. Масляные пятна удаляются с помощью ветоши, смоченной в бензине, ацетоне или в других растворителях. Раковины и сколы должны быть расчищены с помощью зубила и щеток до плотного бетона. Обнаженная арматура должна быть очищена от ржавчины стальными щетками. При ремонте подземной (фундаментной) части опоры после откопки ее на необходимую глубину поверхность бетона должна быть очищена от битума и промыта керосином.

4.2.4. Необходимым условием качественного ремонта железобетонных конструкций с помощью цементосодержащих материалов является насыщение ремонтируемой поверхности водой (смачивание). Насыщение ремонтируемого участка должно быть произведено не менее чем в течение 4-х часов перед нанесением ремонтного состава с целью исключения отбора влаги существующей конструкцией из ремонтного материала.
4.3. Требования к ремонтным материалам и подходы к их выбору

4.3.1. При выборе ремонтного материала следует учитывать:

- объем подлежащих ремонту работ;

- глубину разрушений;

- степень коррозии арматурного каркаса;

- положение ремонтируемого элемента конструкции;

- эстетические требования.

4.3.2. Нанесение на бетонную поверхность защитных материалов предполагает создание композитной системы, элементами которой являются: существующий субстрат (тело опоры, стойки, фундамента), контактная поверхность и ремонтный материал.

4.3.3. Для проведения качественного ремонта к ремонтным материалам предъявляются следующие требования:

- совместимость ремонтного материала и материала субстрата (по физическим, химическим и электрохимическим свойствам);

- отсутствие усадки ремонтного материала при твердении и наборе прочности;

- водонепроницаемость ремонтного материала не менее W8;

- паропроницаемость;

- адгезия не менее 1,5 МПа;

- морозостойкость не менее F 300;

- удобство применения.

4.3.4. В настоящее время существуют несколько вариантов ремонта железобетонных конструкций ВЛ.

Вариант первый - ремонт и восстановление конструкции с применением цементно-песчаных растворов с пониженным водоцементным отношением (штукатурная смесь, безопалубочный способ ремонта).

Применяя такой вариант ремонта, мы не добиваемся полного заполнения ремонтируемого участка ремонтным составом (схема 1 а). В существующие полости попадает вода, и через сезон происходит отслоение ремонтного состава от конструкции.

Вариант второй - использование цементно-песчаного раствора с повышенным водоцементным отношением (опалубочный способ ремонта). Чем больше водоцементное отношение ремонтного раствора, тем больше усадка бетона и раствора (схема 1 б). Через сезон также происходит отслоение ремонтного состава от конструкции, как и в первом варианте.

Вариант третий - применение материалов на основе искусственных смол. К положительным свойствам относится то, что эпоксидные составы можно применять и при отрицательных температурах и нельзя не отметить высокую кинетику набора прочности. Но эти материалы абсолютно различны по физико-механическим характеристикам с бетоном - это и разница в коэффициентах температурного расширения, и различия в модулях упругости, к тому же отсутствует паропроницаемость. После ремонта на контактном слое «ремонтный состав - ремонтируемая конструкция» возникают напряжения, и со временем происходит отслоение ремонтного материала.

Вариант четвертый - применение безусадочных быстротвердеющих составов на цементной основе. К ним относятся материалы серии ЕМАСО^® (схема 1 в).


схема 1
4.4. Материалы для ремонта железобетонных опор и фундаментов

4.4.1. Для устранения дефектов и заделки (залечивания) трещин могут применяться; сухие бетонные смеси, бетоны и растворы, полимерцементные составы, составы на основе синтетических смол, синтетических или модифицированных эпоксидных смол.

4.4.2. В настоящее время широкое применение для ремонта железобетонных конструкций получили сухие бетонные смеси EMACO^®, изготавливаемые в России (СТО 70386662-001-2005). Сухие бетонные смеси приготавливают на основе цемента, что обеспечивает их совместимость с материалом ремонтируемой опоры - бетоном. Сухие бетонные смеси удобны в работе, т.к. исключают необходимость дозировки составных компонентов; требуется только добавление воды.

Растворы из этих смесей отвечают также таким важным свойствам как безусадочность и быстрое отвердение.

4.4.3. Для устранения поверхностных дефектов (сколов без оголения арматуры, каверн, пустот и трещин) рекомендуется применять безусадочную бетонную смесь ЕМАСО^® 90 и защитные составы MASTERSEAL^® 540 или MASTERSEAL^® 588.

Нанесение ЕМАСО^® 90 производится вручную при помощи мастерков или шпателей с последующей затиркой поверхности.

В течение 24 часов после укладки ремонтного состава необходимо произвести влажностный уход за свежеуложенным ЕМАСО^® 90.

С целью защиты бетона от атмосферных осадков, и других агрессивных воздействий рекомендуется произвести нанесения материала MASTERSEAL^® 540 или MASTERSEAL^® 588. Это гидроизоляционные составы на цементной основе, обладающие уникальным свойством для цементных композиций - эластичностью. Нанесение производится вручную с помощью кистей или валиков в 2 или более слоев.

4.4.4. Для восстановления и защиты арматуры и бетона стоек опор и фундаментов (в случае отсутствия кривизны стоек или их отклонения от вертикального положения) рекомендуются специальные составы MASTERSEAL^® и ремонтные материалы серии ЕМАСО^®.

При защите арматуры от коррозии необходимо:

- очистить арматуру от продуктов коррозии с помощью металлических щеток до степени Sa 2,5 (удалена окалина и ржавчина, на поверхности стали остаются участки, видимые как затенения);

- провести защиту арматуры специальным составом MASTERSEAL^® 300 (двухкомпонентный) или MASTERSEAL^® 300В (однокомпонентный) или ЕМАСО^® NANOCRETE АР. Применение этих составов обеспечивает антикоррозионную защиты, в т.ч. от хлоридов и высокое сцепление со сталью и бетоном. Материалы на цементной основе;

- восстановить бетонное защитное покрытие с помощью материалов серии ЕМАСО^®.

Выбор ремонтного материала серии ЕМАСО^® производится по таблице 1.
Таблица 1

Глубина разрушения бетона, мм	Минимальная температура применения, °С	Способ нанесения	Наименование материала
3-20	+5	Вручную мастерком или шпателем с последующим заглаживанием	ЕМАСО® 90
3-100			ЕМАСО® NANOCRETE R2
20-40	+5	Вручную мастерком с последующим заглаживанием	ЕМАСО® S 88C,
5-50			ЕМАСО® NANOCRETE R2
20-40	+5	Заливка в опалубку	ЕМАСО® S 88
10-50	-5	Заливка в опалубку	ЕМАСО® FAST COLAIBLE
10-50	-20	Заливка в опалубку	ЕМАСО® Т 545
40-100	+5	Заливка в опалубку	ЕМАСО® S 66

4.4.5. Защита бетона восстановленной конструкции

Одной из основных причин разрушения фундаментов и опор ВЛ является постоянный подсос воды сквозь бетон. Поэтому, для предотвращения дальнейшего разрушения, необходимо исключить попадание воды в бетон фундамента и опоры ВЛ. Для этого необходимо выполнить гидроизоляцию составами на цементной основе MASTERSEAL^® 540 или MASTERSEAL^® 588. Это гидроизоляционные составы на цементной основе, обладающие уникальным свойством для цементных композиций - эластичностью, что позволяет сохранить непроницаемость конструкции даже в случае образования микротрещин, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации.

4.4.6. Характеристики дефектов железобетонных опор и фундаментов, виды ремонтов по их ликвидации и применяемые при ремонте материалы приведены в таблице 2.

Таблица 2

Конструкция опоры	Характеристика дефекта	Вид ремонта
Центрифугированная или вибрированная ненапряженной и напряженной стержневой арматурой	Поперечные трещины шириной раскрытия менее 0,3 мм	Ремонт не требуется
	То же шириной раскрытия от 0,3 до 0,6 мм	Поверхность бетона в зоне образования трещин обработать материалами MASTERSEAL® 540 или MASTERSEAL® 588 или расшить и зачеканить ЕМАСО® 90, ЕМАСО® NANOCRETE R2
	То же шириной раскрытия более 0,6 мм	Устроить бандаж. Если трещины наблюдаются по всей поверхности бетона, то опору заменить
Центрифугированная или вибрированная опора с напряженной арматурой из высокопрочной проволоки (в виде отдельных проволок или прядей)	Поперечные трещины шириной раскрытия до 0,05 мм	Ремонт не требуется
	То же шириной раскрытия от 0,05 до 0,3 мм	Поверхность бетона защитить материалами MASTERSEAL® 540 или MASTERSEAL® 588
	То же шириной раскрытия более 0,3 мм	Устроить бандаж. Если зона образования трещин распространяется по всей поверхности бетона, то опору заменить
Центрифугированная или вибрированная опора любой конструкции	Продольные трещины шириной раскрытия до 0,05 мм независимо от количества	Ремонт не требуется
	То же шириной раскрытия от 0,05 до 0,3 мм независимо от количества трещин	Поверхность бетона защитить материалами MASTERSEAL® 540 или MASTERSEA1® 588
	То же шириной раскрытия от 0,3 до 0,6 мм, но не более двух трещин в одном сечении	Трещины расшить и зачеканить ЕМАСО® 90 или EMACO® NANOCRETE R2
	То же шириной раскрытия более 0,3 мм при количестве трещин не более двух в одном сечении	Установить бандаж. При длине трещин более 3 м опору заменить.
	На поверхности бетона выступают темные полосы, расположенные по виткам поперечной арматуры (признак недостаточной толщины защитного слоя)	Вскрыть арматуру, очистить ее от ржавчины и нанести слой MASTERSEAL® 300 или ЕМАСО® NANOCRETE АР. Восстановить защитный слой бетона с помощью ЕМАСО® 90 или ЕМАСО® NANOCRETE R2
	Оголена поперечная арматура (на длине не более 1,5-2,0 м вдоль опоры)	См. П. 4.4.4.
	Пористый бетон или узкая щель вдоль стойки (технологический шов)	Расшить щель и зачеканить материалом ЕМАСО® 90, ЕМАСО® NANOCRETE R2 или ЕМАСО® S 88C, ЕМАСО® NANOCRETE R4 в зависимости от ширины раскрытия. Затем поверхность бетона защитить материалами MASTERSEAL® 540 или MASTERSEAL® 588
Центрифугированная или вибрированная опора любой конструкции	На поверхности бетона выступают пятна и потеки цвета ржавчины, свидетельствующие о наличии в бетоне инородных включений (глины, руды)	Удалить ослабленный бетон в местах подтеков, нанести ремонтный состав ЕМАСО® 90, ЕМАСО® NANOCRETE R2 или ЕМАСО® S 88C, ЕМАСО® NANOCRETE R4. Затем поверхность бетона защитить материалами MASTERSEAL® 540 или MASTERSEAL® 588
	Шершавая поверхность бетона вследствие отслоения поверхностного слоя толщиной 3-5 мм	Удалить ослабленный бетон, нанести ремонтный состав ЕМАСО® 90, ЕМАСО® NANOCRETE R2 или ЕМАСО® S 88C, ЕМАСО® NANOCRETE R4. Затем поверхность бетона защитить материалами MASTERSEAL® 540 или MASTERSEAL® 588
	В бетоне раковины размером 10×10 мм и глубиной до 10 мм	Устранить дефект с помощью ЕМАСО® 90 или ЕМАСО® NANOCRETE R2
Центрифугированная или вибрированная опора любой конструкции	В бетоне раковина или сквозное отверстие площадью более 25 см2	Опору заменить
	В бетоне раковины или сквозные отверстия площадью до 25 см2 (не более одной раковины или одного отверстия на опору при толщине бетонной стенки в зоне отверстия не менее проектной)	Установить бандаж. При количестве раковин или отверстий более одного опору заменить
	То же при толщине бетонной стенки в зоне отверстия менее проектной (свидетельствует часто об обвале бетона внутри стойки или траверсы при центрифугировании)	Поверхность бетона в зоне отверстия простучать. При скалывании бетона и увеличении площади отверстия опору заменить.
	Отклонение стойки одностоечной свободностоящей опоры от вертикальной оси на величину, большую ее диаметра вверху	Опору выправить
	Отклонение одностоечной опоры с оттяжками от вертикальной оси вдоль и поперек линии	Опору выправить регулированием тяжения в оттяжках
	Ослабление тяжения тросовых оттяжек	Подтянуть оттяжки до нормального тяжения. Исправить крепления и регулирующие устройства.
	Искажение геометрической формы портальной опоры на оттяжках	Выправить опору регулированием тяжения в оттяжках
Центрифугированная или вибрированная опора любой конструкции	Искривление стоек одностоечных свободностоящих опор	Выправить опору, установив оттяжку в сторону, противоположную прогибу
	Искривление стоек железобетонных опор 330 кВ (ОПО-330, ПГ-330, ПУ-330) при стреле прогиба менее 10 см	Ремонт не требуется
	То же при стреле прогиба более 10 см	Опору выправить регулированием тяжения в оттяжках
	Грунт в заделке опор не уплотнен; котлован не полностью засыпан грунтом. Признаки коррозии фундаментной части опоры	Фундаментную часть опору очистить от грязи и восстановить гидроизоляцию с помощью MASTERSEAL® 540 или MASTERSEAL® 588. Тщательно утрамбовать грунт вокруг стойки, недостающий грунт досыпать с послойным уплотнением.
Центрифугированная или вибрированная опора любой конструкции	Опора заделана в грунт на глубину менее проектной. Ригели находятся на поверхности грунта	Произвести обваловку опоры с досыпкой грунта выше проектной отметки заделки на 30-40 см. Уплотнить досыпанный грунт.
Фундамент металлической или железобетонной опоры	Обит бетон оголовка фундамента	Расчистить место окола, выправить арматуру (при необходимости), установить опалубку по форме оголовка и забетонировать.
	Неплотное прилегание пяты опоры к фундаменту, прокладки отсутствуют	См. раздел 5

Примечание: Характеристика дефектов и способы ремонта даны для опор, находящихся в неагрессивной среде. Дефектные опоры, расположенные в агрессивной среде, подлежат ремонту независимо от величины дефекта, при этом защита опор после ремонта должна производиться химически стойкими антикоррозионными материалами.