Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра "Системы электроснабжения"

Хабаровск – 2017

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра Системы электроснабжения

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой_______________ И.В. Игнатенко

«_____» ______________2017 г.

З А Д А Н И Е

Шилина Игоря Викторовича

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Разработка методики и технических решений по повышению несущей способности опор ВЛ СЦБ в слабых грунтах»

утверждена приказом по университету от «__» ______ 2017 г. № ____

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «__ » июня 2017 г.

3. Исходные данные к проекту: данные для реального участка по проблеме эксплуатации опор в слабых грунтах.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) разработать методику расчета устойчивости опор в условиях морозных пучений и слабых грунтов, проанализировать известные технические решения по закреплению опор в слабых и пучинистых грунтах, вопросы экономики, электробезопасности и безопасности жизнедеятельности.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

классификация грунтов,

нормативные и расчетные нагрузки на опору,

расчет закрепления опор в грунте,

стандартные противопучинные мероприятия,

устойчивость опоры при морозном пучении грунтов,

повышение устойчивости опор путем пригруза,

повышение устойчивости опор путем применения укрепляющих композиций,

экономическая эффективность предложенных технологий.

6 Консультанты по ВКР (с указанием относящихся к ним разделов ВКР)

7 Дата выдачи задания 11 марта 2017 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент _____________________________________________

Руководитель ВКР ____________________________________

ABSTRACT

The purpose of the diploma project – the development of measures and technologies to improve the sustainability of supports in soft ground and marshland.

Object of study is the reliance installed in soft ground and marshland.

Were studied soil types and their properties. The main factors causing frost heave soil. Considered the loads acting on the support and installation methods poles in the ground. The measures and technologies to improve the sustainability of poles set in soft soils prone frost heaving, and marshland. Proved constructive and cost effectiveness of the proposed measures.

РЕФЕРАТ

Проект содержит: 108 с., 9 рис., 26 таблиц, 22 источника, 2 приложения.

ГРУНТ, ОПОРА, НАГРУЗКИ, ВЫПУЧИВАНИЕ, ПРОТИВОПУЧИННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ, ЗАКРЕПЛЕНИЕ, ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ, ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЕ КОЛЬЦО, УКРЕПЛЯЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

Объектом исследования являются опоры, устанавливаемые в слабых грунтах.

Цель дипломного проекта – разработка мероприятий и решений по повышению несущей способности опор установленных в слабых грунтах.

Были изучены основные характеристики грунтов.

Выявлены причины ухода опор из габарита, которые связаны с недостаточным защемлением опор в слабом грунте и их морозного пучения.

Рассмотрены факторы, обуславливающие морозное пучение и недостаточное защемление опор в слабых грунтах.

Произведены расчеты с учетом всех основных факторов и сил, действующих на опору.

Предложены мероприятия и технологии по повышению устойчивости опор установленных в слабых грунтах и подверженных морозному пучению.

Доказана экономическая эффективность предложенных мероприятий.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ 8

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУНТАХ 10

1.1 Классификация грунтов 10

1.2 Классификация болот и их общая характеристика 12

1.3 Пучинистость грунтов 14

1.3.1 Понятие явления пучения грунтов и его основные параметры 14

1.3.2 Механизм потери устойчивости опор на пучинистых грунтах 16

1.3.3 Факторы, влияющие на процесс морозного пучения грунтов 18

1.3.4 Источники увлажнения грунтов 20

1.3.5 Классификация грунтов по степени их пучинистости 21

2 РАСЧЁТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОПОР В ГРУНТЕ 24

2.1 Нормативные и расчётные нагрузки на опору 24

2.2 Расчёт основания одностоечной свободностоящей железобетонной опоры 25

2.3 Расчёт устойчивости железобетонной опоры по условиям воздействия сил морозного пучения 36

3 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ ОПОР УСТАНОВЛЕННЫХ В СЛАБЫХ И БОЛОТИСТЫХ ГРУНТАХ 40

3.1 Стандартные мероприятия по повышению устойчивости опор в болотистых грунтах 40

3.2 Стандартные мероприятия по повышению устойчивости опор в пучинистых грунтах 40

3.2.1 Инженерно-мелиоративные мероприятия 41

3.2.2 Теплоизоляционные мероприятия 42

3.2.3 Химические мероприятия 44

3.3 Расчет мероприятий применяемых для повышения устойчивости опор 46

3.3.1 Расчет снижения сил морозного пучения при применении теплоизоляционных материалов 46

3.3.2 Разработка метода повышения устойчивости опоры в слабых грунтах и болотистой местности 50

3.3.2 Разработка метода повышения устойчивости опоры в слабых грунтах и болотистой местности путём применения укрепляющих композиций 60

4 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТАХ НА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ 70

4.1 Вредные и опасные производственные факторы 71

4.2. Организационные и технические мероприятия по обеспечению безопасности работающих 73

4.3 Работы на пересечениях и сближениях ВЛ с дорогами, пофазный ремонт ВЛ 78

5 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ СООРУЖЕНИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ АВТОБЛОКИРОВКИ 80

5.1 Определение наведенного напряжения 80

5.2 Работы на ВЛ под наведенным напряжением 83

5.3 Общие требования электробезопасности 85

5.4 Определение электротравмы 88

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОПОР 90

6.1 Расчёт капитальных вложений конструкции с применением железобетонных колец и укрепляющей композиции 91

6.2 Расчёт текущих расходов на эксплуатацию конструкции 94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 107

ПРИЛОЖЕНИЕ А 109

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 114

ВВЕДЕНИЕ

Линии автоблокировки обеспечивают питание потребителей I категории, в связи с этим к ним предъявляются особые требования надежности. Опоры автоблокировки выступают в качестве несущих конструкций и в значительной степени определяют надёжность электроснабжения. Потеря устойчивости опор автоблокировки может сопровождаться отказами, которые приводят к нарушению движения, задержкам, простою поездов, а так же приводит к большим ежегодным затратам на ремонт и выправку. На падение, либо наклон опор приходиться 2% всех отказов линий автоблокировки.

На участке Ружинской дистанции электроснабжения ст. Ласточка – ст. Губерово остро стоит проблема устойчивости опор линий автоблокировки. На этом участке 16% опор (68 опор из 409) отклонены от вертикальной оси. В соответствии с ПУТЭКС допустимый угол отклонения опор высотой 10,1 м 9 градусов.

Причины, по которым опоры могут терять устойчивость, могут быть связаны с типом грунтов. Для разработки методики оценки устойчивости опор автоблокировки необходимо детально изучить свойства грунтов и выявить причины, по которым опоры теряют устойчивость.

Установка опор в слабый, влагонапитывающий грунт без принятия мер по повышению их устойчивости приводит к недостаточному защемлению опор в грунте, их морозному выпучиванию, вследствие чего высота заглубления опоры в грунт снижается, что так же приводит к недостаточному защемлению опор и потере ими устойчивости.

В дипломном проекте необходимо разработать методику оценки устойчивости опор автоблокировки, которая будет заключаться в выявлении причин ухода опор из габарита, которые связаны с недостаточным защемлением опор в слабом или болотистом грунте, либо вследствие их морозного пучения, либо то и другое в совокупности.

Под морозным пучением следует понимать свойство грунта при его замерзании увеличиваться в объёме, а к слабым грунтам в практике проектирования оснований фундаментов опор линий электропередачи отнесены все грунты, в которых закрепление опор не обеспечивает нормируемой надёжности их работы. Болота в строительном отношении так же следует относить к слабым образованиям.

В проекте подробно рассмотрены факторы, обуславливающие морозное пучение и недостаточное защемление в слабых грунтах, но в связи с тем, что в основном эти факторы действуют суммарно при различном их сочетании, то на практике трудно установить действительную причину ухода опоры из габарита. Так же не возможно точно оценить состояние грунта под каждой опорой. В связи с этим необходимо выработать комплекс мер, который будет наиболее эффективен.

В дипломном проекте для оценки устойчивости опор будут произведены расчеты с учетом всех основных факторов и сил, действующих на опору и на основании полученной информации помимо стандартных мероприятий направленных против потери устойчивости опор, так же буду рассмотрены вновь предлагаемые технологии по повышению устойчивости опор на заданном участке Ружинской дистанции электроснабжения.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУНТАХ

1.1 Классификация грунтов

В соответствии с действующей классификацией ГОСТ 25100-2011 всё многообразие грунтов поделено на классы скальных, дисперсных и мерзлых.

Скальный грунт – грунт, состоящий из изверженных и осадочных пород имеющих между зернами жесткие структурные связи кристаллизационного или цементационного типа, залегающих сплошным массивом или в виде трещиноватого слоя. Существуют разновидности скальных грунтов, которые разделяют по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, по плотности сухого грунта, по пористости, по коэффициенту выветрелости, коэффициентам размягчаемости и растворимости в воде, а так же по водопроницаемости. В таблицах А.1 – А.6 приложения А, приведены сведения о разновидностях скальных грунтов. В таблицах А.7 – А.11 приложения А, приведены сведения о разновидностях дисперсных грунтов.