Строительство тоннелей
Строительство тоннелей и прочих подобных подземных систем — одно из главных инфраструктурных решений любого крупного города. Это технология, которая позволяет выполнять сразу много решений на глубине: разгрузить городские улицы, организовывать автомобильные развязки, создавать альтернативные наземным дорогам транспортные системы, такие как метро в Москве.
Также тоннелестроение позволяет делать путепроводы в местах со сложным ландшафтом, где без них приходилось совершать длинные объезды. И даже соединять целые острова между собой или с континентальной частью. Таким образом, усилиями инженеров людям удается экономить много времени и денег, оптимизировать экономическую систему городов и стран. Давайте выясним, как правильно планировать и прокладывать тоннели, какие существуют инновационные проекты и современные способы проходок. А также, с какими проблемами можно столкнуться во время строительства, и как их решить.
Современные технологии возведения тоннелей
Технологический процесс строительства тоннелей в России и мире со временем только совершенствуется, но некоторые постулаты подземных инженерных проектов остаются неизменными, потому что они эффективны и проверены временем. Например, делить возведение тоннелепроходов на два основных способа: открытый и закрытый.
Метод открытого строительства применяют в том случае, когда нужен тоннель мелкого заложения (обычно не ниже 20 м под уровнем поверхности). У этого метода есть как плюсы, так и минусы. Из преимуществ можно отметить экономическую выгоду по сравнению с закрытым способом. В то же время от инженеров потребуется учитывать все основные коммуникации над самим тоннелем, а также дороги. Это усложняет задачу, иногда вынуждая перекладывать их.
Строительство открытым способом ведется посредством вырывания котлована, который засыплют землей обратно после окончания работ. Также на этом уровне нередки грунтовые воды, и для защиты от них нужно построить специальных слой гидроизоляции.
Второй способ строительства тоннелей — закрытый. В отличие от предыдущего метода, он может применяться как на малой высоте, так и при глубине более 20 м. Типичный пример прокладки тоннелей закрытого типа — строительство метро. Чтобы начать проходку, инженерам нужно создать систему из шахт и проходов. Также обязательно установить лифты и подъемники, которыми персонал и строительные машины доставляются под землю. С их же помощью налаживается постоянные поставки материалов вместе с выведением грунта и прочего мусора.
Если использовать закрытый метод строительства, придется потратить больше средств, однако это открывает более широкие технологические возможности. Во-первых, таким способом не нарушается целостность внешней коммуникационной и транспортной системы, находящейся значительно выше. Во-вторых, уже организовав первоначальную шахту и доставив туда строительную технику, включая тоннелепроходческий щит, можно делать проходку на длину значительно больше, чем открытым типом.
Построение ступенчатым методом
При этом способе строительства тоннелей необходимо первым делом выкопать верхнюю секционную часть. Приступать к извлечению породы в нижней половине нужно после того, как будет достигнута определенная длина отверстия. После этого верхняя и нижняя секции начинают идти параллельным путем. Ступени можно поделить на 3 основных размера: короткая, длинная и очень короткая. В современном строительстве в зависимости от сложности проекта количество ступеней может быть три и даже больше.
Преимущество выкапывания тоннеля ступенчатым способом состоит в высокой скорости проходки, а также обеспечении обширного пространства для строительных маневров. При этом количество нарушений в окружающих среде из-за интерференции двух параллельных операций по изъятию грунта может повышаться. Тем не менее, стабильность поверхности выемки повышается благодаря наличию ступеньки.
Кольцевая выемка с основным грунтом
В этом методе строительства тоннеля важно подобрать правильный метраж для круговой выемки. По правилам, основной грунт в ней должен составлять более половины от совокупной площади проема. Как только проводятся земляные работы, нужно сразу устанавливать опоры стального каркаса и анкера для распыления. При этом опорные рамы соединяются между собой стальными стержнями.
В этом способе проходки проблемой может стать низкое качество породы, дающее короткий срок самостабилизации перед грунтовым изъятием. Чтобы защитить конструкцию, нужно обустроить предварительную поддержку, как того требует проектная документация.
Метод по соседству
Его также называют методом с центральной диафрагмой, или просто «CD». Это способ прокладки тоннелей, по которому необходимо выкопать одну сторону, затем возвести среднюю стену, и только после этого приступать к выкапыванию второй стороны тоннеля. Данный технологический процесс применяют, когда тоннель с двойной линией имеет большой пролет, а окружающая порода скал достаточно слабая.
Способ перекрестного соседа
Другое название — способ с поперечной центральной диафрагмой «CRD». Также как и предыдущий, он применим в тоннелях, имеющих большой пролет, и прокладываемых в условиях слабой скальной породы. Отличие заключается в том, что вместо последовательного выкапывания сначала одной, а затем другой стороны, в этом способе выемку делают попеременно с обеих сторон небольшими частями.
Также по центру устанавливается средняя стена. Эта перегородка с диафрагмой подстраивается по ходу вскрытия новых участков породы с обеих сторон, пока не будут выкопаны последние части. Снимать среднюю поддерживающую стенку нужно только после закрытия всей секции с установлением стабильности.
Пилотная яма с двойной стенкой
Суть данного метода заключается в том, чтобы продольно разделить вес участок на 3 части двумя перегородками. В итоге в поперечном сечении прохода образуются две отдельные стороны — пилотные ямы. А центральный участок тоже можно условно поделить на пару составляющих: ступени снизу и основной грунт сверху.
Основные этапы строительства
Прокладывание тоннелей — сложный процесс, включающий много инженерно-технологических этапов. Однако первым из них всегда должен быть исследовательский. Любой тоннель проходит в определенной толще земли, которая имеет сложный состав, включает в себя разные слои, может содержать подземные воды и прочие геологические факторы. Поэтому перед началом любых строительных шагов требуется определение, где и как в данной местности допустимо вести раскопки, чтобы не допустить ошибок.
Этап подготовки
Геологическое обследование участка подразумевает комплекс различных мероприятий, а выводы делаются на основании суммирования всех результатов. Вот из каких видов исследований состоит анализ строительного участка:
- Изучение документации. Включает в себя ознакомление с любой доступной литературой, геологическими картами местности, отчетами других специалистов.
- Геофизические методы. Например, георадар и сейсмические показатели, электромагнитное обследование, проверка удельного сопротивления.
- Проба через бурение скважин. Из них можно достать образцы местной почвы и горной породы, чтобы затем испытать их в лаборатории.
- Выкапывание ям для визуального осмотра.
- Картирование полей для выяснения геологических структур и прочих важных для сооружения особенностей.
Также по ходу строительства используют различные узконаправленные инструменты, которыми измеряют производительность грунтов: пьезометр, тензодатчик, инклинометр.
Закончив исследовательскую работу, инженерам на ее основании требуется составить технический проектный план. Здесь создаются чертежи будущего тоннеля и его коммуникаций. Основные параметры проходки: длина, диаметр, метод возведения, условия безопасности и т.д. После этого нужно подготовить строительную площадку. В рамках этого монтируются временные конструкции, доставляется техника, строятся шахты, проходы и бункеры.
Этап проходки
Когда подготовка прошла успешно, начинают непосредственно прокладывать участок тоннеля. Это может быть открытый метод с траншеей и котлованом, или закрытый — путем тоннелепроходческого щита. Разница между ними, как правило, определяется глубиной заложения, а также ожидаемыми финансовыми затратами и временем. На данном этапе строители делают все действия, позволяющие отделить и удалить твердую породу.
Затем следует укрепление пролетов, ведь сама по себе горная порода очень нестабильна, способна обваливаться и давать трещины. Укрепляют проход в несколько стадий. Сначала первичной конструкцией по мере продвижения, которая потом будет удалена. После этого делают уже окончательную отделку железобетонными блоками вместе с изоляцией от грунтовых вод. Делается дренаж.
Отделка и коммуникации
После завершения основного этапа строительства, особенно если в тоннеле должна проходить дорога для автомобилей, следует облагораживание внутренней территории. Нужно проложить кабели для электрификации, создать по всей длине вентиляционные шахты, источники освещение, канализацию, системы снабжения водой и прочее. Особенно такое благоустройство требуется в тоннелях с большой длиной, где транспорт может проводить не одну минуту.
Также нужны противопожарные системы и другие, которые нужны для безопасной эксплуатации перегона. Дополнительно нужны различные датчики, чтобы мониторить состояние тоннеля: деформацию, вибрацию и т.д. Только после этого можно делать финальную облицовку, красить стены и вводить тоннель в работу.
Проблемы современного тоннелестроения
В процессе строительства тоннелей недопустимо совершать ошибки, которые могут привести к возникновению трещин, обсыпанию неустойчивой почвы, подтапливанию и обрушению несущих конструкций. Такие проблемы способны превратиться в настоящую катастрофу, если внутри находятся сотни и тысячи людей как, например, в метрополитене. Факторов риска может быть множество, особенно наличие водоемов поблизости, которые влияют на геологические свойства на километры вокруг. Ярчайший пример таких сложностей — московское метро, многие станции которого и перегоны между ними прокладывают рядом с одноименной рекой столицы, а также ее притоков.
С не меньшими проблемами сталкиваются и тоннели для авто. Как правило, этот тип подземных магистралей не опускается ниже уровня почвы, а проходит внутри гор и холмов. Здесь главным фактором риска выступает наличие над проходкой десятков метров горной породы. Некоторые ее виды не являются достаточно устойчивыми и склонны к осыпанию, оползням как, например, известняк. Это требует от инженеров и строителей целого комплекса защитных и укрепляющих мер, чтобы структура местности оставалась стабильной, а сам километровый тоннель не раздавило тяжестью земли.
Вот перечень основных проблем и вопросов, с которыми сталкиваются компании по прокладыванию тоннелей, а также варианты ответов на них и принимаемых мер:
- Цель сооружения. Есть много видов тоннелей по предназначению, и от конкретного типа будут зависеть все дальнейшие технические характеристики.
- Геологические и технические особенности. Сбор данных и анализ всего, что связано с подземной местностью и ее составом: выявить разломы, грунтовые воды, устойчивость и прочность породы и т.д.
- Выбор методов строительства. После исследований инженерам предстоит решить, какой способ выполнения проходки подойдет. В прокладывании тоннелей можно использовать не только классические тоннелепроходческие машины (ТПМ) и СЭМ, но также буровзрывной метод.
- Выравнивание тоннеля. Включает в себя комплекс мер по минимизации влияния подземного инженерного сооружения на другую надземную инфраструктуру и соседние коммуникации, а также защиту самого прохода от факторов окружения.
- Поперечное сечение. Этот параметр тоннеля нужно определить, прежде всего, исходя из назначения постройки. Если он является транспортным, то важно также учитывать ожидаемый трафик и другие нагрузки. В зависимости от условий и желания застройщика сечение тоннеля может быть круглым, эллиптическим, в форме подковы, прямоугольным.
- Обеспечение поддержки при строительстве. Чтобы во время проходки и других этапов строительства стабилизировать местность, требуется обделка системой поддержки.
- Циркуляция воздуха. Тоннель не сможет нормально функционировать без продуманной системы вентиляции. Это важно не только для людей внутри, но и для некоторых материалов. Вентиляция избавляется от углекислого газа и доставляет с поверхности свежий воздух, богатый кислородом.
- Решение проблемы грунтовых вод. Также потребуется система дренажа, иначе тоннель будет страдать от накапливания поземной жидкости. Обязательное мероприятие поблизости с озерами, реками и прудами.
Также нельзя забывать, что одно из основных мест тоннеля, проходящего через рельеф местности — вход. Ему следует уделять особое внимание, потому что в данном месте всегда есть риск обрушений и оползней, которые способны заблокировать выход для людей и машин. Чтобы избежать этого, в районе входов требуется обустройство укрепляющей конструкции, защитных козырьков и рам и т.д.
Напоследок проблема, которая главным образов волнует застройщика — определение стоимости проекта. Итогом проектирования тоннеля должна стать оценка затрат с учетом всех используемых материалов, ожидаемых сроков, количества задействованных людей, разнообразия строительной техники и многого другого.
Импортозамещение в строительстве тоннелей
В последнее время страна поставила ключевой задачей обретение как можно большей самостоятельности и независимости от иностранных поставщиков. Особенно это важно в сфере инженерного строительства. Вместе с тем поменялись тенденции импортозамещения. Раньше упор делался на создание отечественного высокотехнологического комплекса и IT-технологий. Теперь же возникла острая необходимость в качественных домашних материалах, технике и комплектующих к ней.
В этой сфере у нас до сих пор существует неравенство между разными сегментами. Если широко используемые материалы имеют большую долю именно среди российского производства, то более сложные и дорогие системы до сих пор закупаются у других стран, особенно в Европе. Дефицит отечественного производства наблюдается в устройствах:
- кондиционирования и вентиляции;
- пожарной безопасности;
- систем оповещения;
- средства автоматического управления;
- насосы и оборудование к ним.
Все эти устройства имеют непосредственное отношение к строительству тоннелей. Поэтому нужно развивать домашний рынок производства сложных инженерных систем.
Инновационные проекты
В рамках представления новых технологий и инноваций, а также для обмена опытом большой значимостью обладают международные выставки. В сфере тоннельной инженерии такое важное событие происходит осенью 2024 года в Берлине — InnoTrans 2024. Там свои революционные проекты представят около 30 технологических компаний из разных стран.
Одним из ключевых вопросов выставки является экологическая безопасность используемых материалов. Среди новинок можно заметить проект 55-километрового тоннеля между двумя горными регионами Австрии, современные системы кабельной прокладки, план строительства высокоскоростной подземной ж/д в Египте. А итальянская строительная фирма презентует новейшее оборудование для прокладки тоннелей, повышающее скорость проходок.
Строительство линий электропередач
Линия электропередач — компонент электрической сети, который предназначен для передачи электроэнергии при помощи тока на большие расстояния. Прежде чем приступить к строительству, требуется разобраться в видах ЛЭП и их особенностях.
Виды ЛЭП
ЛЭП делят на два вида:
- воздушная;
- кабельная.
Главное назначение ЛЭП — передача электроэнергии. Также по проводам производят трансляцию высокочастотного сигнала. Его используют для передачи телеметрической информации. Во время строительства соблюдают правила безопасности, так как в процессе монтажа легко получить травму или погибнуть.
Классификация воздушных линий электропередач
Воздушная линия обладает высокой электропроводностью при условии использования прочных канатов, повышенной устойчивостью к механическому повреждению и коррозии. Ее разделяют по классам:
|
Классы воздушных линий электропередач |
Характеристика |
|
По виду тока |
|
|
По напряжению |
|
|
По назначению |
|
|
По режиму работы |
|
ЛЭП поднимают высоко над землей. При этом изоляционным материалом служит воздух. Напряжение воздушных линий электропередач выбирают, исходя из назначения.
К недостаткам ВЛ относят:
- широкую полосу отчуждения, так как возле ЛЭП запрещается возводить сооружения и высаживать деревья;
- незащищенность от погодных условий и внешних воздействий: падений деревьев, ударов молнии;
- эстетическую непривлекательность (в черте города чаще всего используют кабельный метод).
Воздушная линия электропередачи дешевле кабельной по стоимости строительства и ремонта, так как не приходится осуществлять земляные работы во время замены проводов, а также не затрудняется визуальный осмотр состояния ВЛ.
Важные моменты при составлении проекта ЛЭП
Прокладку проводов воздушной линии электропередач (ВЛ) осуществляют по воздуху и закрепляют на арматуре. Установку проводят по высоковольтным столбам, путепроводам и мостам.
В состав конструкции воздушных линий электропередач входят:
- железобетонные или металлические опоры;
- изоляционные материалы;
- разрядники;
- кабели с различными показателями;
- тросы с защитой от молнии;
- вспомогательное оборудование;
- арматура;
- провода;
- траверсы.
Каждый элемент, входящий в состав, выполняет определенные задачи и несет свои нагрузки. Если по опорам линии планируется проводить высокочастотный канал связи, то добавляют оптоволоконные кабели и необходимое вспомогательное оборудование.
Кабельная линия электропередачи (КЛ)
Кабельные линии разделяют по классам:
|
Классификация кабельных линий электропередач |
Характеристика |
|
По типу изоляции |
|
|
По условиям прохождения |
|
|
По роду тока |
|
К КЛ относят кабельный:
- Туннель — это коридор, в котором располагаются опорные конструкции для расположения проводов и муфт. На всей длине предоставляется свободный проход, который дает возможность без препятствий проводить укладывание кабелей, осуществлять осмотр и при необходимости ремонт.
- Канал — это запрятанное в перекрытиях или грунте непроходное сооружение, в котором размещаются кабели. Укладывать, осматривать и ремонтировать элементы можно только при полном снятии перекрытия.
- Шахта — это конструкция по высоте в несколько раз превосходящая стороны сечения. Снабжается лестницей или скобами, которые дают возможность беспрепятственно передвигаться людям (проходная шахта). Также бывает непроходная шахта, в которой устанавливается полностью съемная или частичная стенка.
- Этаж — это часть зданий, ограниченная перекрытиями. Дистанцию между выступающими частями перекрытия делают от 1,8 м.
- Двойной пол — полость, ограниченная стеной помещения, полом и этажными перекрытиями со съемными плитами.
- Блок — это сооружение с каналом или трубой, которое предназначается для кабелей и колодцев.
- Камера — подземное сооружение, закрытое глухой съемной бетонной плитой. У нее имеется люк для входа, который называют кабельным колодцем.
- Эстакада — наземная (надземная) открытая наклонная конструкция большой протяженности.
- Галерея — проходное надземное (наземное) полностью или частично закрытое сооружение, которое бывает горизонтальным или наклонным.
Недостаток кабельной линии:
- в процессе строительства для изготовления кабелей используют большое количество металлов: меди, алюминия;
- подверженность металлических частей кабеля коррозии;
- возможность повреждения во время проведения земляных работ.
Преимущества кабельной линии:
- по сравнению с воздушной линией отличается повышенной сопротивляемостью внешним механическим воздействиям;
- хорошая защита от атмосферных действий и ударов молнии;
- экономия площади на поверхности земли;
- независимость от сельскохозяйственных работ на поле;
- повышенная безопасность для человека и животных.
Прокладывают кабельные ЛЭП по земле, стене, по столбам и под водой.
Этапы строительства ЛЭП
Строительство линий электропередачи включает:
- разработку трассы;
- проектирование;
- согласование подготовленного проекта;
- геодезические работы;
- монтаж.
На основании проектных документов проводят все этапы строительства ЛЭП.
Разработка трассы
В первую очередь определяют и согласовывают месторасположение, учитывая определенные правила:
- у будущей ЛЭП должен быть минимизирован контакт с ж/д путями и автомобильными магистралями;
- сводят к минимуму расположение тротуарных и велосипедных дорожек рядом с линиями электропередач;
- длину ЛЭП выбирают по методу кратчайшего расстояния между начальной и конечной точкой.
Для согласования и утверждения трассы подготавливают документы для:
- отведения территорий под монтаж линии электропередач;
- получения разрешений на вырубку деревьев;
- расчета стоимости и определения вида работ.
После получения разрешительных документов приступают к проектированию.
Проектирование
При составлении проектно-технической документации учитывают:
- климатическую особенность региона (например, ветровую нагрузку);
- геологическую и геодезическую особенность местности: рельеф, состояние грунта;
- информацию о коммуникационной и инженерной сети, расположенной вдоль трассы;
- пожелания заказчика;
- тестовое задание.
Также учитывают загрязнение окружающей среды, ветровую нагрузку и климат. В проекте в обязательном порядке отображают:
- капитальные строения, которые находятся поблизости;
- коммуникации;
- объекты, влияющие на удаленность ЛЭП и выбор материалов.
При проектировании определяют место прохождения ЛЭП таким образом, чтобы движение транспорта и передвижение пешеходов было беспрепятственным. Узлы располагают в доступном месте для возможности быстрого проведения ремонта и планового техобслуживания.
После получения данных инженерно-геодезических работ составляют план. Его отправляют на согласование землепользователям и организации, на балансе которой находится участок для строительства ЛЭП.
После подписания документа составляют проектно-техническую документацию, в которой разрабатывают разделы:
- определения нагрузки на ЛЭП, которая возникает под действием гололеда, ветра и других климатических факторов;
- с перечислением мер, применяемых для охраны окружающей среды и безопасности рабочих при монтаже ЛЭП;
- с решением обеспечения надежности с обоснованиями и расчетами используемого оборудования;
- с выбором релейной защиты и линейной автоматики;
- с мерами противопожарной безопасности;
- о протяженности ЛЭП;
- с направлением трасс;
- с чертежами металлоконструкций, опор;
- с планом территории;
- с графическими документами.
Подготовленную документацию проверяет сотрудник проектной организации, который при необходимости исправляет недочеты.
Утверждение проекта
Проектно-техническую документацию на ЛЭП утверждают:
- организация, владеющая коммуникациями, которые пересекает ЛЭП или попадает в ее охранную зону;
- специалисты службы местной электрической сети;
- собственник земельного участка, по которому проходит ЛЭП;
- специалист Федеральной службы по атомному, экологическому и технологическому надзору.
После того, как рабочий проект согласуют, приступают к строительству.
Строительство линии электропередач
Строительство ЛЭП начинают с подготовки подходящих условий для рабочей бригады. Для этого:
- планируют место для установки опоры;
- возводят сооружения для временного проживания бригады;
- устраивают временные базы для хранения материалов;
- сооружают один или несколько подъездных путей;
- делают разметку территории.
Проектировка и монтаж ЛЭП не могут проводиться без опор. Чаще всего используют конструкцию из железобетона или металла. Сначала бурят места под опоры. Для этого привлекают специализированную технику, проводят высотно-монтажные работы и используют машины, которые способны поднимать тяжелые грузы.
На следующем этапе приступают к сооружению изоляции, без которой не получится ввести ЛЭП в эксплуатацию. Она необходима для установки кабелей на опоры. Изоляцию крепят на траверсы. Чтобы обеспечить безаварийную работу системы, манипуляции проводят специалисты.
После установки опор приступают к креплению кабелей. Для этого используют специальную технику, которая осуществляет протяжку. Если линия свыше 10 кВт, то применяют СИП кабель. Провод данного типа повышает надежность и безопасность воздушной линии и делает ее обслуживание более экономным.
Каждый провод проходит через изолятор, который бывает различных типов:
- стеклянный;
- фарфоровый;
- полимерный.
Тип выбирают, ориентируясь на климат местности и возможные загрязнения окружающей среды. Для линий с напряжением от 35 до 220 кВт отдают предпочтение полимерному или стеклянному материалу.
По способу крепления кабелей бывает два вида изоляторов:
- штыревой (крепится на крюк или штырь);
- подвесной (крепят при помощи арматуры к опорам).
Использовать штыревой вид можно только на легких проводах. Сам кабель закрепляют на голове или шейке изолятора в зависимости от выбранного типа опоры.
Монтаж воздушной линии электропередачи
При сложном рельефе целесообразно монтировать воздушную линию электропередач, которая позволяет сокращать расходы на специальную технику и трудозатраты. При монтаже не надо предварительно раскатывать кабели по земле. При натягивании провода не повреждаются царапинами и сколами.
Применение программируемой машины для натяжения упрощает строительство перехода линии через:
- транспортный путь;
- инженерное сооружение;
- железнодорожный путь.
Раскатку осуществляют специальными роликами сразу на опоры. Повреждение натягивающихся проводов исключено, так как гидравлическая машина отключается при достижении необходимого уровня тяжения.
Монтаж воздушных линий электропередач «под тяжением»
Монтаж ЛЭП «под тяжением» — это раскатка проводов по земле. К преимуществам относят:
- отсутствие необходимости вторжения в природную среду;
- исключение нагрева кабеля, которое возникает при повреждении поверхности;
- повышение экономичности и скорости выполнения работ;
- исключение образования радиопомех;
- отсутствие коронного эффекта;
- увеличение безопасности работ.
Во время монтажа кабель постоянно находится высоко от земли. Благодаря этому бригада может работать в любой местности и обстановке. Для монтажа создают две площадки для:
- натяжной машины;
- тормозной машины.
Расстояние делают между площадками от 6 до 12 километров. Монтаж в таких условиях проводят, соблюдая требуемые габариты над пересекаемыми объектами. Поэтому строительство не влияет на инфраструктуру и окружающую среду.
При строительстве воздушной линии электропередач работы проходят гораздо быстрее, чем при кабельной, так как естественные и искусственные преграды (дороги, здания, реки, озера, леса, горы) не становятся препятствиями.
При монтаже ВЛ обязательно прорубают просеку. Ширину определяют в зависимости от выбранного класса напряжения. На местности, которая имеет населенные пункты, выполняют заземление, защищающее линию от атмосферного перенапряжения. Заземление оборудуют на опоре с ответвлением к вводу на сооружение и здание, а также на концевом столбе линии с ответвлением.
Основные характеристики процесса строительства ЛЭП
В таблице указаны условия, которые необходимо соблюдать в процессе строительства ЛЭП:
|
Местность |
Длина участка (км) |
|
Равнина |
5-15 |
|
Холмистая местность |
3-5 |
|
Горы |
Определяют в каждом случае индивидуально. |
Для монтажа ЛЭП используют бригаду численностью от 15 до 25 человек.
Контроль над строительством ЛЭП
В процессе строительства линий электропередач эксплуатационный персонал выполняет технический надзор за ходом монтажных работ. Особое внимание уделяют скрытым работам. Например, правильному:
- заглублению опор;
- уплотнению котлована опор песчано-гравийной смесью;
- монтажу ригелей оттяжки анкерной опоры.
Персонал контролирует, чтобы не было загнивших деталей на деревянных опорах, следит за правильностью крепления контактных соединений кабелей. Если в ходе строительства обнаруживают дефект, то об этом сразу сообщают представителю подрядчика, чтобы недочеты были устранены в максимально сжатые сроки.
После окончания монтажа заказчика письменно извещают о том, что линия электропередач готова к сдаче в эксплуатацию и подключению к напряжению. После этого клиент собирает рабочую комиссию, в состав которой входит председатель, подрядчик, представитель проектной организации и органы госнадзора.
Обязанности рабочей комиссии
Рабочая комиссия:
- проверяет, соответствуют ли объемы выполненных работ смете, проекту и документам;
- детально осматривает линию электропередач и выборочно проверяет скрытые работы;
- составляет протокол измерений;
- проверяет качество;
- вносит в ведомость выявленные при осмотре дефекты и недоделки.
Рабочей комиссии подрядчик предоставляет документы:
- список субподрядчиков, которые участвовали в строительстве ЛЭП;
- проект воздушной линии с рабочими чертежами;
- паспорт линии электропередач;
- трехлинейной схемы с номерами опор, в которой фазы окрашены в разные цвета;
- журналы выполненных работ по монтажу тросов, проводов, а также строительной части;
- протокол осмотра и измерения переходов воздушных линий, которые составлены подрядчиком вместе с представителем заинтересованной организации;
- протокол измерений, использующихся заземляющих устройств.
После того, как подрядчик устраняет выявленные дефекты и недоделки, рабочая комиссия подготавливает акты приемки линий в эксплуатацию.
Документы для ввода линий электропередач
Для принятия линии электропередач назначают приемную комиссию. Подрядчик предоставляет документы:
- по отводу земли под трассу линии электропередач;
- акты по приемке рабочей комиссией;
- утвержденную сметно-проектную документацию;
- справку о том, что фактическая стоимость строительства соответствует указанной в проекте.
Приемочная комиссия изучает информацию, указанную в документах. Затем производит осмотр линии электропередач, определяет, качественно ли выполнены работы и их соответствие проекту. После изучения всей информации определяет готовность ЛЭП к вводу в эксплуатацию.
Если линия электропередач исправна, то комиссия в письменной форме дает согласие на запуск. Включение проводит эксплуатационный персонал, после того, как получит уведомление подрядчика о том, что:
- на объекте нет людей;
- заземление снято;
- линия электропередач готова к включению.
Если в течение суток линия электропередач работает безотказно, то комиссия подписывает акт передачи в эксплуатацию. После этого ЛЭП переходит к заказчику и становится на баланс эксплуатирующей организации, которой передают технические документы.
Стоимость строительства
Стоимость строительства ЛЭП рассчитывают в каждом случае индивидуально. Цена зависит от:
- особенности района;
- трассы;
- удаленности объекта;
- монтажа кабельной или воздушной линии;
- объема работ;
- необходимости доставки строительных материалов;
- сроков строительства;
- установки под ключ.
Финальную стоимость рассчитывают после изучения особенностей работ и сложности разработки проектной документации. Рационально заказывать услугу «под ключ». Это поможет сократить время строительства и приобрести уверенность, что работа будет проходить последовательно и в оговоренные сроки.
Выбирая подрядчика, обращайте внимание на:
- реальный опыт работы в строительстве ЛЭП;
- стаж руководителя, который контролирует проведение работ;
- допуск бригады к выполняемой работе.
В процессе строительства контролируйте закупку необходимых материалов, обращая внимание на их качество. Это повысит безопасность и увеличит время службы линии электропередач.
В каждом случае работа и нагрузка ЛЭП отличаются. Поэтому на этапе подготовки необходимо уделять повышенное внимание составлению проекта. Современные технологии позволяют просчитывать все тонкости и строить линии электропередач в запланированный период времени.
Строительство подстанций
Подстанция (ПС) — это установка, которая преобразует электроэнергию и распределяет ее между потребителями. В зависимости от предназначения, она понижает или повышает выходное напряжение. Прежде чем приступить к строительству подстанции, необходимо разобраться в ее типах и особенностях.
Назначение электрической подстанции
Главная цель подстанции — организация энергоснабжения. Она принимает и распределяет электроэнергию по потребителям с требуемым параметром тока, а также упрощает управление и обслуживание энергосистемы.
Чаще всего электросети делят на районы с собственными трансформаторными подстанциями, к которым прикрепляют свои диспетчерские и ремонтные службы. Поэтому электроустановка — важный составной элемент системы обеспечения энергией, который одновременно решает несколько задач:
- уменьшает потерю мощности;
- гарантирует потребителю постоянство напряжения;
- осуществляет глубокий ввод высокого напряжения в центр нагрузки.
Подстанция состоит из:
- распределительных устройств;
- трансформаторов;
- модулей управления;
- вспомогательных приборов для защиты и контроля.
Монтаж осуществляют по утвержденным проектам поэтапно. В зависимости от номинального значения мощности и типа, ПС может быть компактным или масштабным сооружением.
Этапы строительства ПС
Мероприятия по строительству подстанции разделяют на 3 стадии:
- Подготовительная. На данном этапе осуществляют проектирование, подбирают оборудование и перевозят требуемые элементы
- Строительство объекта по заранее утвержденному плану
- Пуско-наладочные работы
В зависимости от вида подстанции и ее назначения, этапы строительства могут отличаться.
Планирование подстанций
В первую очередь подрядчик изучает потребности клиента. В техническом задании прописывают информацию о:
- нагрузке;
- стоимости;
- параметрах ПС;
- требованиях к участку;
- сроках строительства;
- подборе составного оборудования.
Важное условие проектирования — учет действующих и прогнозируемых параметров электрической сети и нагрузок по потребителям. Это важно, так как электроустановку монтируют не отдельно, а совместно с общей системой снабжения.
Конфигурации сетей диктуют параметры ПС:
- возможность питания потребителей при отключении отопительных систем в летний период;
- плотность суммарной и удельной нагрузки (учитывая коэффициенты перезагрузки и загрузки станции);
- необходимость в резервировании питания во время предела, когда выходит из строя генератор, присоединенный к ГРУ (главному распределительному устройству);
- собственные необходимости ПС.
После сбора информации инженеры формулируют требования к электрической подстанции и подготавливают технико-экономические обоснования. Итог проектирования — создание проекта по строительству ПС, который сочетает технологичность, экономичность, надежность и современное оборудование.
Выбор площадки
Площадку под подстанцию выбирают значительного размера, так как для изоляции токопроводящих частей и безопасности необходимо соблюдать между элементами конструкции большое расстояние. На участке не должно быть препятствий:
- антропогенных;
- природных.
Для обеспечения безопасности при строительстве исключают заболоченные местности. Участок должен быть максимально удален от жилых зон, чтобы не причинять вред здоровью людей и окружающей среде.
Определяют подходящую площадку, ориентируясь на акты:
- по охране окружающей среды;
- земельного и водного законодательства;
- по природопользованию.
При выборе участка изучают:
- схему развития сетей района или предприятия;
- картосхемы городской, а также районной планировки;
- методические указания по выбору участка для подстанции до 35 кВт и более.
Также специалисты используют методы технико-экономических сравнений всех вариантов.
При выборе площадки руководствуются обоснованными принципами использования земель, учитывая планируемое развитие объекта в будущем. Размещая подстанцию, оставляют возможность подведения воздушной линии электропередачи по коридорам необходимой ширины.
Тонкости вертикальной планировки строительства подстанций
Используя вертикальную планировку территории, применяют:
- сплошную систему планирования, выполняя работы на всей территории участка;
- местную (выборочную) систему, проводя работы на участке с расположенными зданиями, сохраняя естественный рельеф на оставшейся территории.
Выборочную систему используют на территории со скальным грунтом, где необходимо сохранять деревья. При вертикальной планировке чаще всего применяют естественный рельеф с нулевым балансом земляных масс.
В таблице указаны допустимые уклоны поверхности вдоль ячеек открытых распределительных устройств:
|
Грунт |
Максимально допустимый уклон |
|
Глинистый |
0,05 |
|
Песчаный |
0,03 |
|
Вечномерзлый |
0,03 |
|
Легкоразмываемый |
0,01 |
|
Посадочный (второго типа) |
0,005 |
На горной и пересеченной местности планируют участок террасами. Их сопряжение проводят откосами. Если условия стесненные, то их заменяют подпорными стенками, высотой не более 2,5 метра.
Подготовительные работы
После того, как проект утвердили, приступают к непосредственной подготовке к монтажу ПС. Для этого:
- подготавливают расписание доставки частей оборудования и конструкции;
- на территории оборудуют место для хранения модулей и трансформаторов;
- определяются с видом транспорта, который будет перевозить трансформаторы и другие части конструкции;
- проверяют подъездные пути и состояние мостов;
- изучают допустимые габариты транспортных средств, которые разрешены знаками дорожного движения на пути следования.
После этого приступают к планированию территории на месте будущей подстанции. На первом этапе заливают фундамент. Чаще всего выбирают компанию, которая предоставляет комплексное обслуживание: проектирует, выполняет земельные работы, доставляет оборудование и осуществляет монтаж.
Следующие этапы строительства определяют по типу и размеру электрической подстанции. Все работы производят по утвержденному плану.
Классификация подстанций
Тип подстанций определяют, исходя из параметров и предназначения по:
- функциям (повышающая или понижающая подстанция);
- номиналу (максимальное или минимальное напряжение сети);
- мощности и числу трансформаторов;
- нахождению ПС, исходя из всей сети;
- методу присоединения;
- количеству ступеней, по которым проходит пониженное напряжение.
Чтобы определиться с алгоритмом дальнейших действий по монтажу подстанции, необходимо учесть ее конструкцию, которая бывает трех видов.
Мачтовая трансформаторная подстанция
Мачтовая трансформаторная подстанция (МТП) бывает закрытая и открытая. Во время монтажа все оборудование располагается на опорах воздушной ЛЭП. Для обеспечения ее целостности и безопасности (без применения дополнительного ограждения) подбирают оптимальную высоту установки.
Открытая подстанция состоит из:
- шкафов, выполненных из металла, в которых находятся элементы для подключения к сети с высоким напряжением (6, 10 или 35 кВт);
- модулей распределительных блоков.
В закрытой подстанции такие же составные части монтируются в здании.
Блок, в котором сосредоточено оборудование для приема и распределения энергии, называется РУ (распределительное устройство). Модуль содержит:
- несколько коммутационных аппаратов;
- оборудование для защиты;
- устройства автоматики;
- измерительные приборы;
- шины соединения;
- вспомогательную аппаратуру.
Чаще всего в МТП используют комплектные распределительные устройства, которые располагаются на открытом воздухе. Их относят к наружному типу. Также бывают и закрытые РУ.
Применение комплектных распределительных устройств помогает минимизировать время строительства, сэкономить трудозатраты, повысить безопасность во время эксплуатации и обслуживания подстанции.
Закрытая подстанция
Закрытая подстанция — это отдельное кирпичное строение. Чаще всего его возводят в 1 или 2 этажа. Фундамент обычно делают из блоков, а также допускается применять ленточную бутобетонную заливку. Для перекрытий используют сборные железобетонные панели. В сооружении устанавливают:
- силовые трансформаторы;
- щиты низкого напряжения;
- модули РУ.
Закрытые подстанции строят для потребителей, требующих большое количество мощности. Например:
- сельскохозяйственный комплекс;
- птицефабрика;
- промышленное предприятие.
Иногда подстанцию закрытого типа монтируют в здании объекта, к которому ее подключают. Для этого подготавливают четыре помещения: каждое из них должно иметь отдельных вход, располагающийся с улицы. Комнаты запирают на замок, для ограничения доступа посторонним людям.
Чтобы во время строительства и монтажа конструкции была обеспечена безопасность, делают заземление. Процедуру осуществляют совместно с каждым металлическим корпусом, кожухом аппаратуры и обмоткой самого низкого напряжения.
Комплектная подстанция (КПС)
Электрическая установка поступает с завода собранной или подготовленной для строительства.
В таблице указаны преимущества КПС:
|
Преимущество |
Описание |
|
Безопасность, повышенная стабильность |
У корпуса замкнутая конструкция, что предупреждает прикосновение людей к токоведущим элементам конструкции. |
|
Минимальные сроки монтажа, экономия |
· цены на строительство комплектной подстанции ниже, чем других типов; · сокращается время монтажа; · новый объект быстрее вводится в эксплуатацию. |
|
Возможность быстро выполнить ремонт |
· если из строя выйдет один из элементов, то его проверка и замена проведутся в минимальные сроки; · работы по обслуживанию не потребуют трудоемкого демонтажа, а также отключения электроприемников. |
Чаще всего комплектные подстанции устанавливают для понижения напряжения потребителей:
- бытовых;
- промышленных;
- коммунальных.
Подстанции данного типа бывают нескольких видов, которые зависят от:
- расположения;
- первичного напряжения;
- схем подключения;
- числа трансформаторов;
- адаптации к климату;
- параметров трансформаторов;
- метода установки.
Поставляют подстанцию с завода в составе отдельных блоков. В каждой части предусмотрены отверстия, предназначенные для крепления и установки. Компания, которая занимается монтажом, обустраивает фундамент, проводит сборочные работы, затем запускает подстанцию и налаживает работу оборудования. В комплекте идут системы вентиляции, связи, отопления, освещения.
Особенности строительства подстанций в зависимости от вида
Монтаж конструкции напрямую зависит от вида подстанции, которая бывает мачтовой, закрытой и комплектной. У каждой есть свои особенности.
Мачтовые
Мачтовая подстанция — наиболее компактная из всех конструкций. Для установки используют железобетонные и деревянные опоры. Форму конструкции определяет мощность. Бывают подстанции:
- А-образные;
- АП-образные;
- П-образные.
По расположению в электрической сети мачтовые ПС бывают концевыми или тупиковыми. Чтобы удобно было их обслуживать, устанавливают площадку с лестницей. Конструкцию всегда держат под замком.
Закрытые
Монтаж закрытой подстанции проходит в несколько этапов:
- транспортировка составных частей на участок;
- установка на фундамент блоков;
- крепление болтами;
- электроподключение модулей;
- прокладывание сборных шин;
- подсоединение кабелей;
- настройка и проверка.
Прежде чем устанавливать закрытую подстанцию, подготавливают помещения. Для этого в комнатах проводят отделочные работы, делают необходимые отверстия, проемы и кабельные каналы, соблюдая условия, указанные в чертежах. При размещении подстанции необходимо 4 помещения для:
- РУ высокого напряжения;
- двух силовых трансформаторов;
- РУ низкого напряжения.
Для всех преобразователей обустраивают фундамент. Затем, используя погрузочные механизмы, поднимают и устанавливают трансформаторы.
Комплектные
В список работ во время строительства входят:
- транспортировка;
- прием оборудования на участке;
- сопоставление по уровню;
- крепежные работы;
- сварка основания с модулями;
- подключение электричества;
- пусконаладочная работа.
Методы доставки определяют, исходя из габаритов подстанции и возможностей участка. Необходимо убедиться, что у площадки есть несколько подъездных путей. Лучший вариант транспортировки — обеспечивающий сохранение груза без промежуточной выгрузки.
Подготавливают помещения так же, как и при монтаже закрытой подстанции. Перемещение каждого блока производят с максимальной аккуратностью, используя специальную технику и подъемные механизмы. Основание делают из нескольких ЖБИ блоков или стоек.
После завершения монтажа КТП осуществляют заземление необходимых элементов. Затем запускают и налаживают работу оборудования. Каждый этап проводят при соблюдении техники безопасности.
Обустройство территории
Ограждают территорию подстанции в объеме, который предусмотрен проектом на расчетный период. Территорию участка, предусмотренную для последующего расширения, оговаривают в проекте и оформляют как не подлежащую застройке. Ограждать ее не надо. Разрешается использовать территорию под сельскохозяйственные нужды.
Свободную от застройки территорию озеленяют, засевая травами. Площадь ОРУ (открытого распределительного устройства) засыпают щебнем; допускается использовать гравий. За пределами ОРУ разрешено высаживать деревья и кустарники.
Чтобы обеспечить доступ дежурного персонала для обхода подстанции, на территории открытого распределительного устройства сооружают простые конструкции и пешеходные дорожки. Если ПС размещают в лесном массиве, то в обязательном порядке производят вырубку леса.
Отвод атмосферных вод
Воду отводят с площадки поверхностным методом, предварительно согласовывая систему с заинтересованной организацией. Трансформатор оборудуют системой аварийного маслосборника и маслостока. Дождеприемники используют только при условии технико-экономических обоснований.
Отметка пола первого этажа должна быть выше границы участка, который примыкает к сооружению, не меньше, чем на 15 сантиметров. Если подстанцию устанавливают на подтопляемых или заболоченных территориях, то предусматривают защиту от затопления.
Чтобы предотвратить заливание территории атмосферными осадками, которые притекают с нагорных сторон, устанавливают водозащитные сооружения (нагорные канавы).
Необходимые документы для запуска подстанции
Монтаж подстанции завершают оформлением актов, которые соответствуют требованиям нормативно-технической документации. После их подписания на объект отправляют бригаду наладчиков, которые:
- проверяют подключение оборудования;
- проводят испытания подстанции в условии реальной работы.
Во время работы наладчики проверяют:
- правильно ли подключено высоковольтное и низковольтное оборудование;
- каждую цепь учета;
- установку сигнализации;
- релейную защиту;
- автоматику.
Если все показания соответствуют проекту, то в протокол выполненных работ вносят результаты испытаний и измерения.
Чтобы ввести объект в эксплуатацию застройщику необходимо обратиться в федеральный орган исполнительной власти. Также разрешается подавать документацию в орган местного самоуправления, который выдал разрешение на строительство.
Необходимый пакет документов включает:
- проектную документацию;
- разрешение на строительство;
- заключения экспертизы проектных документов;
- правоустанавливающую документацию на земельный участок;
- акт приемки монтажных, строительных, пусконаладочных работ;
- технические документы на комплектующие и материалы, которые предусмотрены договором на поставку;
- градостроительный план площадки;
- заявление о выдаче разрешения на ввод подстанции в эксплуатацию;
- протокол измерения и испытания.
Разрешение на ввод в эксплуатацию — это документ, удостоверяющий:
- выполнение монтажа в полном объеме, согласно разрешению строительства;
- соответствие построенной конструкции градостроительному плану и проектной документации, соответствующей Градостроительному кодексу.
После утверждения документов разрешается официально вводить подстанцию в эксплуатацию. На устройство подают номинальное напряжение, а конструкция переходит в распоряжение пользователя.
Стоимость строительства подстанций
Стоимость монтажа подстанции зависит от:
- выбранного вида оборудования;
- сложности проектной документации;
- объема выполняемых работ;
- особенности площадки.
Выгоднее всего заказывать услугу «под ключ», так как получится сэкономить время и упростить процесс взаимодействия. При выборе одной компании заказчик будет уверен, что работы осуществятся оперативно и последовательно.
При выборе подрядчика обращайте внимание на:
- профессиональный опыт специалистов (оценивайте его по выполненным проектам);
- стаж руководителя, осуществляющего контроль над работами;
- соответствующие допуски сотрудников к выполняемым задачам.
Помните, что в каждом случае нагрузка и функционирование подстанции отличаются. Поэтому важно уделять повышенное внимание этапам подготовки и составления проектов. Благодаря современным технологиям получается просчитывать все нюансы и устанавливать подстанцию в запланированные сроки без изменения инженерного вида. Это повышает время эксплуатации, безопасность и надежность конструкции.
Техническое обслуживание
Для работы подстанции не требуется обслуживающий персонал. Управление объектом происходит на расстоянии при использовании компьютеризованной системы. После ввода в эксплуатацию на подстанцию сотрудникам необходимо приезжать только для проверки и осуществления планового обслуживания.