Изобретение относится к области строительства, а именно к способам строительства и эксплуатации и/или ремонта, и/или реконструкции, и/или восстановления заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства.
Известен наиболее близкий к изобретению способ строительства заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства, по которому производят подготовку и планировку площадки, завоз и складирование изделий и конструкций, выполняют земляные работы по образованию выработок в грунте открытым и/или закрытым способом, возводят несущие конструкции расположенных в грунте обделок сооружений и/или участков стен, днища, перекрытий зданий, сооружений, стыковые соединения отдельных элементов конструкций, их защитную, гидро- и/или теплоизоляцию и комплекс антикоррозионной катодной защиты, по крайней мере, части упомянутых объектов на участках с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов, после чего выполняют обратную засыпку конструкций, возведенных в образованных открытым способом выработках в грунте, и/или нагнетание твердеющих материалов за обделку возведенных закрытым способом сооружений [1]
Недостатком известного способа является недостаточная надежность защиты металлических и/или металлосодержащих подземных конструкций и их элементов от коррозии на участках с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов, что отрицательно сказывается на долговечности конструкций, надежности их работы, трудо- и материалоемкости как при возведении конструкций, так и при их ремонте. Частые нарушения работы комплекса антикоррозионной катодной защиты, а также невозможность обеспечения точности режимов работы и замены в случае нарушения одного режима другим, более оперативным, приводят к значительному возрастанию объемов земляных работ, трудо- и материалозатратам на выявление дефектных участков конструкций, их обнажение, ремонт и/или реконструкцию, и/или восстановление участков несущих конструкций, и/или их стыковых соединений, и/или их гидро- и/или теплоизоляции.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности защиты от коррозии при одновременном снижении объемов земляных работ и трудо- и материалозатрат.
Задача решается тем, что по способу строительства заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства, по которому производят подготовку и планировку площадки, завоз и складирование изделий и конструкций, выполняют земляные работы по образованию выработок в грунте открытым и/или закрытым способом, возводят несущие конструкции расположенных в грунте обделок сооружений и/или участков стен, днища, перекрытий зданий, сооружения, стыковые соединения отдельных элементов конструкций, их защитную, гидро- и/или теплоизоляцию и комплекс антикоррозионной катодной защиты, по крайней мере, части упомянутых объектов на участках с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов, после чего выполняют обратную засыпку конструкций, возведенных в образованных открытым способом выработках в грунте, и/или нагнетание твердеющих материалов за обделку возведенных закрытым способом сооружений, для возведения указанного комплекса антикоррозионной катодной защиты используют анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод, которые погружают в грунт вблизи, по крайней мере, части металлических и/или металлосодержащих объектов защиты участков обделок сооружений и/или днища, стен, перекрытий зданий, сооружений и других объектов, стыковых соединений элементов конструкций, устанавливают в местах, отвечающих условиям эксплуатации с точки зрения климатических, географических и геофизических факторов, по меньшей мере одну преобразующую подстанцию в виде защищенного от атмосферных воздействий и солнечных лучей кожуха, между преобразующей подстанцией и защищаемым объектом прокладывают электрические силовые и измерительные цепи, в указанную преобразующую подстанцию вводят концевики этих цепей, щиты и платы, на которых крепят блоки и элементы электрооборудования преобразующей подстанции, образующие формирователь защитных потенциалов, включающий в себя силовой блок на основе силового источника постоянного тока, обеспечивающего подачу между защищаемым объектом и анодным заземлителем разности защитных потенциалов, систему управления с функциональными блоками, в том числе блоком выделения контролируемых потенциалов и блоком контроля и защиты, и входной управляющий блок с переключателем по меньшей мере трех режимов защиты, соединяют концы указанных цепей с выводами формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции, а другие их концы с защищаемым объектом, анодным заземлителем, электродом сравнения и вспомогательным электродом, причем соединения блоков и элементов формирователя защитных потенциалов осуществляют между собой и с цепями с образованием в зависимости от действительных потенциалов на защищаемом объекте и обоих электродах соответствующего защитного потенциала на защищаемом объекте, причем блок контроля и защиты и по меньшей мере еще один из блоков системы управления размещают на одной общей плате, а все остальные блоки и элементы формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции на другой плате;
а также тем, что электрод сравнения и вспомогательный электрод могут располагать между защищаемым объектом и анодным заземлителем;
также тем, что при подготовке и планировке площадки могут производить разбивку и маркировку мест расположения анодных заземлителей, электродов сравнения и вспомогательных электродов, а также преобразующих подстанций комплексов антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при выполнении выработок открытым способом могут производить разработку грунта котлованов и/или траншей механизированным способом, причем на участках выполнения комплекса антикоррозионной катодной защиты погружения в грунт анодного заземлителя, электрода сравнения и вспомогательного электрода осуществляют в процессе производства земляных работ;
также тем, что разработку грунта котлованов и траншей могут выполнять экскаватором, оборудованным ковшом "обратная лопата", причем траншеи отрывают без нарушения структуры грунта в основании с недобором, не превышающим 10 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,25-0,4 м3, 15 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,5-0,65 м3 и 20 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,8-1,25 м3;
также тем, что разработку грунта по отрывке котлованов и траншей могут выполнять экскаватором, оборудованным ковшом "драглайн", причем траншеи отрывают без нарушения структуры грунта в основании с недобором, не превышающим 15 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,25-0,4 м3, 20 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,5-0,65 м3 и 25 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,8-1,25 м3;
также тем, что при отрывке траншей на глубину, превышающую проектную, могут производить подсыпку песчаного или однородного с разрабатываемым грунта слоями толщиной не более 0,1 м с послойным уплотнением его до природного объемного веса скелета грунта;
также тем, что при производстве земляных работ в скальных и мерзлых грунтах, по крайней мере, часть земляных работ могут осуществлять с использованием наружных и/или внутренних зарядов взрывчатого вещества, которые размещают в образуемых на участках производства взрывных работ дискретно расположенных шпурах или скважинах и осуществляют взрывание зарядов на рыхление и/или выброс на одну сторону;
также тем, что при производстве земляных работ в скальных и мерзлых грунтах, в том числе болотистых мерзлых грунтах, по крайней мере, на часть участков с летательного аппарата могут сбрасывать гирлянду зарядов взрывчатого вещества и осуществляют одновременный или последовательный взрыв зарядов с образованием на участке траншеи под возводимые конструкции;
также тем, что при производстве работ в местах расположения существующих сооружений земляные работы могут осуществлять закрытым способом с продавливанием несущих конструкций, по крайней мере, на участках под существующими сооружениями;
также тем, что при производстве работ в местах пересечения существующих коммуникаций могут осуществлять определение местоположения этих коммуникаций относительно расположения возводимой конструкции и элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты путем отрывки шурфов не реже, чем через 25 м вдоль площадки с их ограждением и освещением, а после определения местоположения существующих коммуникаций осуществляют их вскрытие вручную с принятием мер, исключающих удары и сотрясения грунта, после чего на участках вскрытия возводят временные несущие конструкции, к которым прикрепляют существующие коммуникации, а после окончания работ по возведению строящихся сооружений перед обратной засыпкой временные несущие конструкции демонтируют;
также тем, что при разработке котлованов и траншей могут осуществлять крепление их стенок распорными конструкциями, включающими монтажные металлические стойки, по крайней мере одну из которых используют в качестве указанных электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при разработке котлованов и траншей могут осуществлять отвод грунтовых вод и/или искусственное водопонижение с использованием вертикальных металлических иглофильтров, причем после окончания работ по осушению и/или водопонижению по крайней мере один из иглофильтров оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что водопонижение могут осуществлять с применением электроосмоса при помощи иглофильтровой установки, металлических стержней и генератора постоянного тока, причем иглофильтры включают в ветвь цепи с отрицательным полюсом катодом, а металлические стержни в ветвь электрической цепи с положительным полюсом анодом, при этом катоды размещают вблизи котлована и/или траншеи, а металлические стержни размещают в грунте рядами параллельно катодам с промежутком между рядами 0,8-3,1 м и между стержнями 1,0-3,5 м, при этом после завершения водопонижения по крайней мере один металлический элемент иглофильтровой установки оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при отрицательной температуре наружного воздуха отшурфованные существующие коммуникации, по крайней мере, на участках вскрытия утепляют.
также тем, что при расположении отшурфованных существующих объектов выше уровня грунтовых вод утепление осуществляют пенобетоном и/или другим аналогичным теплоизоляционным материалом, и/или сочетанием теплоизоляционных или теплогидроизоляционных материалов с различными параметрами пористости;
также тем, что при расположении отшурфованных существующих объектов в зоне действия грунтовых вод утепление осуществляют пенобетоном, причем дополнительно выполняют усиленную гидроизоляцию либо используют закрытопористые водонепроницаемые теплоизоляционные материалы;
также тем, что при выполнении выработок в сильноводонасыщенных грунтах могут производить искусственное закрепление грунтов замораживанием, для чего по периметру выработки в грунт погружают термосваи с шагом 1-3 м, в которые подают хладагент, причем после завершения работ по искусственному закреплению по крайней мере одну термосваю оставляют в грунте и используют в качестве одного из электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при производстве земляных работ в песчаных и сильнотрещиноватых скальных грунтах могут осуществлять искусственное закрепление грунтов битумизацией или силикатизацией с использованием металлических трубчатых инъекторов, по крайней мере один из которых после завершения работ по закреплению грунта используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при производстве земляных работ в зимнее время перед экскавацией мерзлого грунта могут осуществлять нарезку в нем щелей, причем после нарезки щелей экскавацию грунта производят либо непосредственно после нарезки, либо подготовленный для экскавации участок утепляют шлаком или опилками, или торфом, или рыхлым снегом для исключения смерзания грунта;
также тем, что при производстве работ в зимнее время в условиях городской застройки, местах пересечения с существующими инженерными коммуникациями, а также на участках незначительных объемов земляных работ могут осуществлять оттаивание мерзлых грунтов огневым способом с использованием твердого, жидкого или газообразного топлива и/или паровым, и/или водяным, и/или электрическим способами с использованием металлических игл или электродов, по крайней мере одну из которых после завершения работ по оттаиванию оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при огневом оттаивании грунта над участком оттаивания устанавливают внахлестку короба из листовой стали толщиной 1,5-2,5 мм, высотой 0,5-0,6 м и длиной до 2 м с образованием канала длиной 10-12 м, на одном конце канала образуют дымовую трубу высотой до 2 м, а на другом топку, снаружи накрывают короба теплоизолирующим материалом с толщиной слоя 0,1-0,2 м, причем после окончания работ по оттаиванию грунта короба, по крайней мере, частично переносят на новый участок и/или разрезают и используют в качестве элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при использовании твердого топлива топку могут осуществлять непрерывно в течение 6-8 часов, после чего выдерживают короба в течение 16 18 часов, а затем короба удаляют и осуществляют экскавацию верхнего оттаянного слоя грунта, после чего устанавливают повторно, причем трубу и топку меняют местами и процесс оттаивания повторяют до оттаивания грунта на требуемую глубину;
также тем, что при использовании жидкого топлива его могут подавать самотеком, после чего распыляют струей воздуха, причем топку осуществляют непрерывно в течение 15-16 часов, после чего выдерживают короба остальную часть суток, а затем процесс оттаивания повторяют до оттаивания грунта на требуемую глубину:
также тем, что при электрическом способе оттаивание могут производить в два этапа, первый из которых осуществляют не менее 16 час, а второй не менее чем 8 час, с перерывом между этапами не менее чем 8 час, после чего цикл повторяют;
также тем, что при оттаивании обильно насыщенного влагой грунта оба этапа и перерыв между ними могут осуществлять не менее чем в течение 40 часов, причем цикл повторяют трижды;
также тем, что при выполнении выработок в виде траншей несущие конструкции могут образовывать методом "стена в грунте" из сборных и/или монолитных, и/или сборно-монолитных железобетонных конструкций, по крайней мере, на части участков несущие конструкции выполняют с наружной металлической гидроизоляцией, а анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод комплекса антикоррозионной катодной защиты погружают в грунт вблизи участков несущих конструкций с наружной металлической гидроизоляцией;
также тем, что при выполнении несущих конструкций методом "стена в грунте" после возведения стен могут осуществлять разработку грунта в пространстве, ограниченном стенами, причем грунт разрабатывают уступами, вначале на глубину до 5 м экскаватором, оборудованным ковшом "обратная лопата" с погрузкой в автосамосвалы, затем на глубину до 10 м экскаватором, оборудованным ковшом "драглайн" с оставлением откосов у стен, креплением выработки расстрелами, которые крепят к стенам, и последующей разработкой грунта откосов бульдозером;
также тем, что на дне образованных в грунте открытым способом выработок могут выполнять грунтовое основание, а по крайней мере, часть подземных и/или подводных сооружений возводят путем опускания на грунтовое основание готовых секций несущих конструкций с последующим пригрузом для предотвращения всплытия;
также тем, что грунтовое основание под спускные секции могут выполнять путем углубления на 0,5-0,6 м и ниже подошвы сооружения дна выработки и выравнивания дна путем выполнения подготовки толщиной 0,5-0,6 м из песка или гравия, или щебня, или тощего бетона;
также тем, что грунтовое основание в мокрых глинистых грунтах могут выполнять трехслойным, состоящим из нижнего песчаного слоя, промежуточного гравийного слоя и верхнего песчаного слоя;
также чем, что промежуточный слой могут выполнять из гравия с фракциями 3-15 мм и использовать в качестве пластового дренажа для снижения уровня грунтовых вод;
также тем, что при возведении сооружений в мокрых грунтах могут выполнять попутный дренаж в виде дренажных смотровых колодцев, дренажной трубы и двухслойного фильтра, внутренний слой которого выполняют из гравия с фракциями 3-15 мм, а наружный из крупнозернистого песка;
также тем, что подвижные трубы могут выполнять перфорированными из асбестоцемента и укладывают в выработку отверстиями вниз;
также тем, что прокладку дренажных труб могут производить вверх по уклону на выровненном щебеночном или песчаном слое;
также тем, что дренажные смотровые колодцы могут выполнять диаметром, не меньшим 100 см, и устанавливают на прямолинейных участках не реже, чем через 50 м и на всех углах сооружений;
также тем, что сборку дренажных колодцев могут осуществлять со смазкой стыков жирным цементным раствором состава 1:5;
также тем, что погружение секций могут осуществлять путем балластировки водой и/или песком, и/или щебнем, и/или камнем, и/или бетонной смесью, образующей по мере опускания секции часть несущей конструкции;
также тем, что могут использовать нижнюю секцию сооружения с выпущенными арматурными стержнями, а все вышележащие с вертикальными каналами, причем при погружении вышележащих секций арматурные стержни пропускают через каналы, а после установки всех секций осуществляют обжатие стыков путем натяжения арматурных стержней и заполнения каналов твердеющим расширяющимся при твердении материалом;
также тем, что после обжатия стыков и твердения материала в каналах могут осуществлять инъектирование твердеющего материала под днище сооружения через предусмотренные в нем каналы, которые до начала инъектирования закрывают разрушаемыми пробками;
также тем, что при выполнении работ в неустойчивых водоносных грунтах и при гидростатическом давлении выработки в грунте могут проходить под сжатым воздухом с отжатием воды вглубь массива грунта спускным кессоном и/или кессоном с неподвижным потолком;
также тем, что по крайней мере одну выработку в грунте могут использовать в качестве шахтного ствола, а все остальные сооружения выполняют закрытым способом с использованием шахтного ствола для удаления грунта и подачи деталей, элементов несущих конструкций и оборудования для производства работ;
также тем, что вспомогательный электрод могут располагать между анодным заземлителем и электродом сравнения;
также тем, что электрод сравнения могут выполнять из медносульфатного материала;
также тем, что электрод сравнения и вспомогательный электрод могут объединить в единое целое;
также тем, что точки соединения защитного объекта с силовой цепью от силового блока формирователя защитного потенциала и с измерительной цепью могут разносить друг от друга на расстояние, исключающее влияние тока нагрузки на контролируемый потенциал;
также тем, что указанные электрические цепи, по меньшей мере силовые, могут выполнять в виде кабелей;
также тем, что между преобразующей подстанцией, объектами защиты, анодным заземлителем и электродами в грунте могут выполнять желоба или трубы, внутри которых прокладывают кабели и измерительные цепи;
также тем, что силовой блок могут снабжать электрическими выводами для подключения питающей сети, нагрузки, измерительных приборов и связи с блоками системы управления;
также тем, что часть указанных электрических выводов могут выполнять в виде штепсельных розеток;
также тем, что отдельные цепи и/или элементы силового блока могут выполнять с выводами для подключения цепи заземления;
также тем, что формирователь защитного потенциала могут снабжать блоком источников питания системы управления;
также тем, что блок источников питания системы управления могут выполнять с несколькими выводами от соответствующих источников питания, имеющих каждый свой уровень выходного напряжения;
также тем, что после завершения работ по водопоглощению генератор постоянного тока могут использовать в качестве указанного источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов;
также тем, что в качестве указанного силового источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов могут использовать выпрямитель на управляемых вентилях, преобразующий напряжение питающей сети в выпрямленную разность защитных потенциалов;
также тем, что кожух преобразующей подстанции могут выполнять в виде шкафа, в котором образуют не менее чем один проем для монтажа и/или демонтажа его элементов, проводки и комплектующих деталей, причем проем оборудуют поворотным и/или съемным запирающим элементом;
также тем, что защитный кожух преобразующей подстанции могут выполнять в виде герметично запираемого полого тела, которому придают, по крайней мере, частично форму тела вращения или сложную форму из сочетания элементов многогранников и элементов тел вращения;
также тем, что защитный кожух могут выполнять в виде шкафа не менее чем с одной внутренней разделительной стенкой, на которой монтируют, по крайней мере, часть блоков и деталей преобразующей подстанции;
также тем, что защитный кожух могут выполнять со степенью герметичности, обеспечивающей возможность работы под водой до глубин 300 м, или с возможностью работы в слое грунта в подземных и/или подводных условиях, для чего по контуру проемов выполняют одноконтурный или двухконтурный замок по типу "зуб-паз" с демпфирующей герметичной прокладкой;
также тем, что блоки устройства коммутируют гибкими проводами, собранными в жгуты, закрепленные на разделительной стенке и других внутренних поверхностях кожуха;
также тем, что нагнетание за обделку возведенных закрытым способом сооружений могут осуществлять этапами, на первом из которых за обделку нагнетают цементно-песчаный раствор состава 1:3 в необводненных грунтах и 1:2 в обводненных, а повторное нагнетание производят цементным молоком до прекращения поглощения его при давлении, не превышающем 0,4 МПа;
также тем, что при первичном нагнетании за обделку в раствор могут вводить добавки для улучшения технологических свойств раствора;
также тем, что в раствор могут вводить добавки, снижающие расслаиваемость, или замедляющие, или ускоряющие сроки схватывания, или увеличивающие проникаемость раствора в поры и трещины грунта;
также тем, что первичное нагнетание за обделку могут производить вначале по обе стороны от продольной оси сооружения одновременно и симметрично в расположенные отверстия в стенах, начиная с нижней части стен, а после завершения нагнетания за стены производят нагнетание за свободную часть обделки сооружения также одновременно и симметрично относительно продольной оси сооружения, причем нагнетание производят до наступления "отказа" или появления раствора в вышележащих скважинах.
Известен также способ эксплуатации и/или ремонта, и/или реконструкции, и/или восстановления заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства, по которому осуществляют выявление корродирующих металлических и/или металлосодержащих участков заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных конструкций, и/или дренажных конструкций, и/или смотровых колодцев, стыковых соединений элементов конструкций, производят земляные работы по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков, удаление и/или ремонт существующей защитной гидро- и/или теплоизоляции, а также дефектных участков несущих конструкций, их ремонт и/или реконструкцию, и/или восстановление и выполнение, по крайней мере, на части участков зданий, сооружений комплекса антикоррозионной катодной защиты в зонах с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов и обратную засыпку обнаженных участков [2]
Недостатком известного способа, являющегося наиболее близким к изобретению по своему назначению, решаемым задачам и количеству общих существенных признаков, является недостаточная надежность защиты от коррозии ввиду возможных частых нарушений в работе элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты на участках с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов, что отрицательно сказывается на долговечности конструкций, надежности из работы, приводит к частым ремонтам и/или реконструкции, и/или восстановлению этих конструкций, т.е. к повышению трудо- и материалозатрат. Частые нарушения работы комплекса антикоррозионной катодной защиты, а также невозможность обеспечения точности режимов работы и замены в случае нарушения одного режима другим, более оперативным, приводят к значительному возрастанию объемов земляных работ, трудо- и материалозатратам на выявление дефектных участков конструкций, их обнажение, ремонт и/или реконструкцию, и/или восстановление участков несущих конструкций, и/или их стыковых соединений, и/или их гидро- и/или теплоизоляцию.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности защиты от коррозии при одновременном снижении объемов земляных работ и трудо- и материалозатрат.
Задача решается тем, что по способу эксплуатации и/или ремонта, и/или реконструкции, и/или восстановления заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства, по которому осуществляют выявление корродирующих металлических и/или металлосодержащих участков заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных конструкций, и/или дренажных конструкций, и/или смотровых колодцев, стыковых соединений элементов конструкций, производят земляные работы по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков, удаление и/или ремонт существующей защитной гидро- и/или теплоизоляции, а также дефектных участков несущих конструкций, их ремонт, и/или реконструкцию, и/или восстановлению и выполнение, по крайней мере, на части участков зданий, сооружений комплекса антикоррозионной катодной защиты в зонах с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов и обратную засыпку обнаженных участков, для возведения указанного комплекса антикоррозионной катодной защиты используют анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод, которые погружают в грунт вбили, по крайней мере, части подлежащих защите участков металлических и/или металлосодержащих объектов защиты участков обделок сооружений и/или днища, стен, перекрытий зданий, сооружений и других объектов, стыковых соединений элементов конструкций, устанавливают в местах, отвечающих условиям эксплуатации с точки зрения климатических, географических и геофизических факторов, по меньшей мере одну преобразующую подстанцию в виде защищенного от атмосферных воздействий и солнечных лучей кожуха, между преобразующей подстанцией и защищаемым объектом прокладывают электрические силовые и измерительные цепи, в указанную преобразующую подстанцию вводят концевики этих цепей, щиты и платы, на которых крепят блоки и элементы электрооборудования преобразующей подстанции, образующие формирователь защитных потенциалов, включающий в себя силовой блок на основе силового источника постоянного тока, обеспечивающего подачу между защищаемым объектом и анодным заземлителем разности защитных потенциалов, систему управления с функциональными блоками, в том числе блоком выделения контролируемых потенциалов и блоком контроля и защиты, и входной управляющий блок с переключателем по меньшей мере трех режимов защиты, соединяют концы указанных цепей с выводами формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции, а другие их концы с защищаемым объектом, анодным заземлителем, электродом сравнения и вспомогательным электродом, причем соединения блоков и элементов формирователя защитных потенциалов осуществляют между собой и с цепями с образованием в зависимости от действительных потенциалов на защищаемом объекте и обоих электродах соответствующего защитного потенциала на защищаемом объекте, причем блок контроля и защиты и по меньшей мере еще один из блоков системы управления размещают на одной общей плате, а все остальные блоки и элементы формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции на другой плате;
также тем, что электрод сравнения и вспомогательный электрод могут располагать между защищаемым объектом и анодным заземлителем;
также тем, что выявление корродирующих металлических и/или металлосодержащих участков могут производить с использованием трассоискателей, посредством которых осуществляют обнаружение электромагнитного поля, создаваемого вокруг обследуемого участка протекающим по нему током, причем определение дефектных участков силовых элементов конструкций производят с использованием приемного приспособления трассоискателей, а определение дефектных участков остальных элементов конструкций производят путем подключения генератора к конструкциям, возбуждения в них электромагнитных колебаний и определения силы магнитного поля по фиксируемой громкости звука в приемном приспособлении трассоискателей, при этом после окончания работ по выявлению корродирующих металлических и/или металлсодержащих участков генератор используют в качестве указанного силового источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что земляные работы по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков могут производить вручную при исключении прорыва в забой газов, воды или содержимого выгребных ям;
также тем, что при производстве земляных работ по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков принимают меры, исключающие удары и сотрясения грунта, после чего на участках вскрытия возводят временные несущие конструкции, к которым прикрепляют подлежащие ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участки конструкций по мере их обнажения, а после окончания работ по ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению временные несущие конструкции демонтируют и осуществляют обратную засыпку;
также тем, что при производстве земляных работ могут осуществлять крепление стенок выработок в грунте распорными конструкциями, включающими монтажные металлические стойки, по крайней мере одну из которых используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при производстве земляных работ могут осуществлять отвод грунтовых вод и/или искусственное водопонижение с использованием вертикальных металлических иглофильтров, причем после окончания работ по осушению и/или водопонижению по крайней мере один иглофильтр оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что водопонижение могут осуществлять с применением электроосмоса при помощи иглофильтровой установки, металлических стержней и генератора постоянного тока, причем иглофильтры включают в ветвь цепи с отрицательным полюсом катодом, а металлические стержни в ветвь электрической цепи с положительным полюсом анодом, при этом катоды размещают вблизи котлована и/или траншеи, а металлические стержни размещают в грунте рядами параллельно катодам с промежутком между рядами 0,8-3,1 м и между стержнями 1,0-3,5 м, при этом после завершения водопонижения по крайней мере один металлический элемент иглофильтровой установки оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при производстве земляных работ в сильноводонасыщенных грунтах могут производить искусственное закрепление грунтов замораживанием, для чего по периметру выработки в грунт погружают термосваи с шагом 1-3 м, в которые подают хладагент, причем после завершения работ по искусственному закреплению по крайней мере одну термосваю оставляют в грунте и используют в качестве одного из электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что при производстве земляных работ в песчаных и сильнотрещиноватых скальных грунтах могут осуществлять искусственное закрепление грунтов битумизацией или силикатизацией с использованием металлических трубчатых инъекторов, по крайней мере один из которых после завершения работ по закреплению грунта используют в качестве электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что вспомогательный электрод могут располагать между анодным заземлителем и электродом сравнения;
также тем, что электрод сравнения могут выполнять из медносульфатного материала;
также тем, что электрод сравнения и вспомогательный электрод могут объединять в единое целое;
также тем, что точки соединения защищаемого объекта с силовой цепью от силового блока формирователя защитного потенциала и с измерительной цепью могут разносить друг от друга на расстояние, исключающее влияние тока нагрузки на контролируемый потенциал;
также тем, что указанные электрические цепи, по меньшей мере силовые, могут выполнять в виде кабелей;
также тем, что между преобразующей подстанцией, объектами защиты, анодным заземлителем и электродами в грунте могут выполнять желобы или трубы, внутри которых прокладывают кабели и измерительные цепи;
также тем, что силовой блок могут снабжать электротехническими выводами для подключения питающей сети, нагрузки, измерительных приборов и связи с блоками системы управления;
также тем, что часть указанных электрических выводов могут выполнять в виде штепсельных розеток;
также тем, что отдельные цепи и/или элементы силового блока могут выполнять с выводами для подключения цепи заземления;
также тем, что формирователь защитного потенциала могут снабжать блоком источников питания системы управления;
также тем, что блок источников питания системы управления могут выполнять с несколькими выводами от соответствующих источников питания, имеющих каждый свой уровень выходного напряжения;
также тем, что после завершения работ по водопонижению генератор постоянного тока могут использовать в качестве указанного источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов;
также тем, что в качестве указанного силового источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов могут использовать выпрямитель на управляемых вентилях, преобразующий напряжение питающей сети в выпрямленную разность защитных потенциалов;
также тем, что кожух преобразующей подстанции могут выполнять в виде шкафа, в котором образуют не менее чем один проем для монтажа и/или демонтажа его элементов, проводки и комплектующих деталей, причем проем оборудуют поворотным и/или съемным запирающим элементом;
также тем, что защитный кожух преобразующей подстанции могут выполнять в виде герметично запираемого полого тела, которому придают, по крайней мере, частично форму тела вращения или сложную форму из сочетания элементов многогранников и элементов тел вращения;
также тем, что защитный кожух могут выполнять в виде шкафа не менее чем с одной внутренней разделительной стенкой, на которой монтируют, по крайней мере, часть блоков и деталей преобразующей подстанции;
также тем, что защитный кожух могут выполнять со степенью герметичности, обеспечивающей возможность работы под водой до глубин 300 м, или с возможностью работы в слое грунта в подземных и/или подводных условиях, для чего по контуру проемов выполняют одноконтурный или двухконтурный замок по типу "зуб-паз" с демпфирующей герметичной прокладкой;
также тем, что блоки устройства могут быть закоммутированы гибкими проводами, собранными в жгуты, закрепленные на разделительной стенке и других внутренних поверхностях кожуха;
также тем, что при ремонте несущих конструкций зданий, сооружений могут осуществлять текущие ремонты, капитальные ремонты и работы по осушению сооружений в процессе эксплуатации;
также тем, что при текущем ремонте могут выполнять расшивку швов отделки, заделку трещин и ликвидацию раковин и выколов в бетоне несущих конструкций;
также тем, что при капитальном ремонте могут осуществлять усиление ослабленных несущих элементов конструкций, перекладку отдельных колец обделки и ее элементов, а также замену элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты;
также тем, что осушение сооружений в процессе эксплуатации могут производить путем водопонижения при помощи иглофильтровых и/или эрлифтовых установок, и/или водопоглощающих скважин, причем по крайней мере один иглофильтр после выполнения работ по водопонижению оставляют в грунте и используют в качестве электродов или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При решении данной задачи обеспечивается технический результат, состоящий в уменьшении объемов земляных работ, а также снижении трудо- и материалозатрат как на строительство вооружений, так и на ремонт и/или реконструкцию, и/или восстановление сооружений, а также при их эксплуатации в продлении срока службы и обеспечении безаварийной эксплуатации вследствие повышения надежности защиты от коррозии металлических и/или металлосодержащих конструкций этих сооружений за счет обеспечения возможности изменения как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации режимов защиты от коррозии в зависимости от исполнения самого защищаемого объекта, исполнения и расположения анодного заземлителя, типа грунта, взаимного расположения находящихся в грунте элементов, конструктивного выполнения элементов устройства для антикоррозионной катодной защиты, особенностей эксплуатации сооружений.
При этом обеспечивается возможность практического выбора наиболее рационального режима и оперативного изменения режима в любых конкретных условиях либо до начала эксплуатации, либо в процессе эксплуатации, обеспечивается возможность перехода с одного режима на другой при смене времени года, изменении погодных условий, что расширяет область использования. Также обеспечивается возможность осуществления аварийного режима защиты вручную при отказе автоматики, например при обрыве проводов, нарушении контактов. Повышается точность поддержания заданного режима за счет описанного выполнения последовательности операций по созданию на защищаемом объекте соответствующего защитного потенциала.
Для осуществления изобретения используется устройство для катодной защиты.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема силового блока; на фиг. 3 схема соединения блока источников питания системы управления с блоками этой системы; на фиг. 4 принципиальная электрическая схема соединения элементов входного блока управления друг с другом и с некоторыми другими блоками; на фиг. 5 - схема блока выделения контролируемого потенциала; на фиг. 6 схема блока сравнения и инвертора; на фиг. 7 схема фазосдвигающего блока; на фиг. 8 - схема блока формирования управляющих импульсов; на фиг. 9 схема формирователя сигналов защиты по току; на фиг. 10 схема формирователя сигналов управления счетчиком времени наработки; на фиг. 11 шкаф, вид спереди; на фиг. 12 то же, вид сбоку; на фиг. 13 то же, вид снизу; на фиг. 14 то же, вид шкафа в плане; на фиг. 15 подземное сооружение с устройством катодной защиты.
Устройство для катодной защиты металлических и/или металлосодержащих подземных сооружений ПЗС 1 от коррозии содержит анодный заземлитель А3 2, расположенный вблизи защищаемого подземного сооружения ПЗС 1, электрод сравнения ЗС 3 и формирователь защитного потенциала ФЗП, состоящий из системы управления силового блока СБ 4, включающего в себя выпрямитель 5 на управляемых вентилях ВУВ со сглаживающим реактором СР 6, силовой трансформатор ТС 7 и автоматический входной выключатель АВВ 8 и подключенного посредством выходной силовой цепи ВСЦ первым силовым выводом анодом 1СВ 9 к анодному заземлителю АЗ 2, а вторым силовым выводом катодом 2СВ 10 к защищаемому подземному сооружению ПЗС 1.
Система управления СУ включает в себя входной блок управления ВБУ 11 с регулятором задания требуемой величины защитного потенциала РЗЗП 12, блок выделения контролируемого потенциала БВКП 13 с накопительным конденсатором НК 14, соединенный через измерительные цепи ИЦ 15 с защищаемым подземным сооружением ПЗС 1 и электродом сравнения ЭС 3, фазосдвигающий блок ФСБ 16 и блок формирования управляющих импульсов БФУ 17, подключенный своим входом к выходу фазосдвигающего блока ФСБ 16, а выходом к цепям управления управляемых вентилей указанного выше выпрямителя 5, причем выход блока выделения контролируемого потенциала БВКП 13 соединен с первым входом блока сравнения БС 18, второй вход которого подключен к выходу регулятора задания требуемой величины защитного потенциала РЗЗП 12, а выход блока сравнения СБ 18 соединен с входом фазосдвигающего блока ФСБ16.
Устройство снабжено вспомогательным электродом ЭВ 19, также расположенным вблизи защищаемого подземного сооружения ПЗС 1 и подсоединенным через измерительные цепи ИЦ 15 к блоку выделения контролируемого потенциала ЕБКП 13, который снабжен коммутирующим элементом КЭ 20, цепь управления которым подключена к выходу блока формирования управляющих импульсов БФУ 17 и который включен между накопительным конденсатором НК 14 и измерительными цепями ИЦ 15, соединенными с вспомогательным электродом ЭВ 19 и защищаемым подземным сооружением ПЗС 1, измерительная цепь, соединенная с электродом сравнения ЭС 3, соединена непосредственно с обкладкой накопительного конденсатора НК 14, не соединенной с коммутирующим элементом КЭ 20, а измерительная цепь, соединенная с защищаемым подземным сооружением ПЗС 1, также подсоединена к первому входу введенного во входной блок управления ВБУ 11 переключателя режима защиты ПРЗ 21, образующего вторым входом и одним из выходов упомянутую выше связь блока выделения контролируемого потенциала БВКП 13 с первым входом блока сравнения БС 18, упомянутая выше связь выхода блока сравнения БС 18 с фазосдвигающим блоком ФСБ 16 осуществлена через третий вход переключателя режима защиты ПРЗ 21 и введенный в систему управления СУ инвертор ИН 22, вход которого подсоединен к второму выходу переключателя режима защиты ПРЗ 21, а выход непосредственно к первому входу фазосдвигающего блока ФСБ 16, четвертый вход переключателя режима защиты ПРЗ 21 подсоединен к выходу введенного во входной блок управления ВБУ 11 ручного регулятора рабочего потенциала РРР 23, фазосдвигающий блок ФСБ 16 своим вторым входом подсоединен к выходу первого источника опорного напряжения 1Uоп 24, причем система управления СУ снабжена блоком контроля и защиты БКЗ 25 и выполнена на основе двух плат, на одной из которых размещены блок контроля и защиты БКЗ 25 и, по меньшей мере, блок формирования управляющих импульсов БФУ 17, а на другой плате остальные блоки.
Электрод сравнения ЭС 3 и вспомогательный электрод ЭВ 19 могут быть расположены между защищаемым подземным сооружением ПЗС 1 и анодным заземлителем АЗ 2.
Вспомогательный электрод ЭВ 19 может быть расположен между анодным заземлителем АЗ 2 и электродом сравнения ЭС 3.
Электрод сравнения ЭС 3 может быть выполнен из медносульфатного материала.
Электрод сравнения ЭС 3 и вспомогательный электрод ЭВ 19 конструктивно могут быть объединены в единое целое, например, через диэлектрическую прокладку.
Точки соединения защищаемого подземного сооружения ПЗС 1 с силовой цепью от силового блока формирователя защитного потенциала ФЗП и измерительной цепью разнесены друг от друга на расстояние, включающее влияние тока нагрузки на контролируемый потенциал.
Защищаемое подземное сооружение ПЗС 1 и анодный заземлитель АЗ 2 могут быть снабжены выводами для подсоединения к ним выходной силовой цепи ВСЦ от анода 9 и катода 10 формирователя защитного потенциала ФЗП.
Защищаемое подземное сооружение ПЗС 1, электрод сравнения ЭС 3 и вспомогательный электрод ЭВ 19 могут быть снабжены выводами для подсоединения к ним указанных измерительных цепей ИЦ 15.
В силовом блоке СБ 4 в качестве управляемых вентилей выпрямителя 5 использованы тиристоры 26, каждый из которых соединен с анодом с крайним выводом вторичной обмотки силового трансформатора ТС 7, а катоды их соединены друг с другом и с первым силовым выводом 1СВ 9 силового блока СБ 4, подключаемым к анодному заземлителю АЗ 2.
В силовом блоке СБ 4 вторичная обмотка силового трансформатора ТС 7 может быть выполнена с несколькими секциями, снабженными выводами для соединения с сглаживающим реактором СР 6.
В силовом блоке СБ 4 сглаживающий реактор СР 6 может быть выполнен двухобмоточным, снабжен перемычками и связан с выводами секций вторичной обмотки силового трансформатора ТС 7.
Выводы секций силового трансформатора ТС 7 через сглаживающий реактор СР 6 соединены с вторым силовым выводом 2СВ 10 силового блока СБ 4, подключенным к защищаемому подземному сооружению ПЗС 1.
Силовой блок СБ 4 может быть снабжен средствами контроля и защиты СКЗ.
Средства контроля и защиты СКЗ включают в себя две последовательные RC-цепочки 27, каждая из которых подсоединена между анодом и катодом одного из тиристоров 26.
Средства контроля и защиты СКЗ включает в себя рабочий амперметр 28, подключенный параллельно шунту 29, включенному в силовую цепь между катодами тиристоров и первым силовыми выводом 1СВ 9 силового блока СБ 4.
Средства контроля и защиты СКЗ включают в себя по меньшей мере один фильтр для снижения уровня радиопомех.
Один из указанных фильтров 30 может быть подсоединен между первым и вторым силовыми выводами 1СВ 9 и 2СВ 10 силового блока СБ 4.
Один из фильтров 31 может быть включен со стороны первичной обмотки силового трансформатора ТС 7.
Фильтры 30, 31 могут быть выполнены на основе конденсаторов. По меньшей мере один из фильтров может быть выполнен в виде LC-контура.
В указанном LC-контуре реактор 32 может быть включен между входными выводами силового трансформатора ТС 7 и обкладкой конденсатора 31.
Средства контроля и защиты СКЗ могут включать в себя по меньшей мере один элемент защиты цепей формирователя защитного потенциала Ф3П от грозовых перенапряжений.
В качестве элементов защиты от перенапряжений могут быть использованы варистора 33.
Каждый из элементов защиты от перенапряжений 33 может быть подсоединен параллельно одному из конденсаторов фильтров 30, 31.
Средства контроля и защиты СКЗ могут быть снабжены светодиодом 34, подсоединенным через диоды и резистор параллельно выводам автоматического входного выключателя АВВ 8 со стороны силового трансформатора ТС-7. Силовой блок СБ-4 может быть снабжен трансформатором тока ТТ-35, включенным в цепь первичной обмотки силового трансформатора ТС-7.
Силовой блок СБ 4 может быть снабжен электротехническими выводами для подключения питающей сети, нагрузки, измерительных приборов и связи с блоками системы управления СУ.
Часть электротехнических выводов может быть выполнена в виде штепсельных розеток.
Отдельные цепи и/или элементы силового блока СБ 4 могут быть снабжены выводами для подключения цепи заземления.
Вывод для подключения цепи заземления может быть выполнен в средней точке цепи, образованной соединением двух элементов защиты от перенапряжений 33.
Формирователь защитного потенциала ФЗП может быть снабжен блоком источников питания системы управления БПСУ 36.
Блок источников питания системы управления БПСУ 36 может быть выполнен с несколькими выводами от соответствующих источников питания, каждый из которых имеет свой уровень выходного напряжения.
По меньшей мере, часть источников питания может быть выполнена со стабилизированным уровнем напряжения на выходе.
Цепи питания всех блоков системы управления СУ могут быть подсоединены к выходам блока источников питания системы управления БПСУ 36.
Вход блока источников питания системы управления БПСУ 36 может быть подсоединен к входной силовой цепи питания силового блока СБ 4.
Один из источников питания блока источников питания БПСУ 36 является источником опорного напряжения 1Uоп 24.
Большая часть из источников питания блока источников питания БПСУ 36 может быть выполнена в виде мостового выпрямителя, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора.
К выходу мостового выпрямителя может быть подключена цепь, состоящая по меньшей мере из одного стабилитрона.
Блок источников питания системы управления БПСУ 36 содержит один трансформатор источников питания системы управления ТПУ 37, к вторичным обмоткам которого подключены соответствующие входы мостовых выпрямителей, а первичная обмотка подсоединена к входной силовой цепи питания силового блока СБ 4.
Положительные выводы источников питания блока источников питания системы управления БПСУ 36 соединены общим проводом Общ 38 друг с другом с одним из питающих входов каждого блока, системы управления и с электродом сравнения ЭС 3.
Регулятор задания требуемой величины защитного потенциала РЗЗП 12 входного блока управления ВБУ 11 выполнен в виде переменного резистора, крайние выводы которого через вспомогательные резисторы подключены к выводам одного из стабилизированных источников питания блока источников питания БПСУ 36, а вывод от подвижного элемента подсоединен к одному из входов блока сравнения БС 18.
Регулятор рабочего потенциала РРР 23 выполнен в виде переменного резистора, крайние выводы которого подключены к выводам одного из стабилизированных источников питания блока источников питания, БНСУ 36, а вывод от подвижного элемента подсоединен к одному из неподвижных контактов переключателя режима защиты ПРЗ 21. К второму из неподвижных контактов переключателя режима защиты ПРЗ 21 подсоединен выход блока сравнения БС 18, к третьему измерительная цепь ИЦ 15, связанная с защищаемым подземным сооружением ПЗС 1, к четвертому выход блока выделения контролируемого потенциала БВКП 13, причем первый вывод от подвижного контакта переключателя режима защиты ПРЗ 21, взаимодействующего с первым и вторым неподвижным контактами, подсоединен к входу инвертора ИН 22, а вывод от второго подвижного контакта подсоединен к другому входу блока сравнения БС 18.
Коммутирующий элемент 20 блока выделения контролируемого потенциала БВКП 13 выполнен на транзисторах, к эмиттеру первого из которых Т1 39 подключена измерительная цепь ИЦ 15, соединенная с защищаемым подземным сооружением ПЗС 1, к эмиттеру второго транзистора Т2 40 через резистор подключена измерительная цепь 15, соединенная с электродом сравнения ЭС 3, которая также соединена с эмиттером третьего транзистора Т3 41 и общим проводом, а к эмиттеру четвертого транзистора Т4 42 подключена измерительная цепь 15, соединенная с вспомогательным электродом ЭВ 19, третий транзистор 41 совместно с двумя микросхемами 43 и 44 соединен с накопительным конденсатором НК 14, причем базы всех четырех транзисторов соединены с выходом блока формирования управляющих импульсов БФУ 17.
Связи всех элементов блока выделения контролируемого потенциала БВКП 13 выполнены с возможностью переключения вспомогательного электрода ЭВ 19 с цепи, подключенной к защищаемому подземному сооружению ПЗС 1, на обкладку накопительного конденсатора НК 14, не соединенную с измерительной цепью, подключенной к электроду сравнения ЭС 3.
Блок сравнения БС 18 и инвертор ИН 22 выполнены на соответствующих микросхемах 45, 46, резисторах, конденсаторах, стабилитронах и диодах, соединенных между собой и с регулятором задания требуемой величины защитного потенциала РЗЗП 12 переключателем режима защиты ПРЗ 21 и фазосдвигающим блоком ФСБ 16, причем выход микросхемы инвертора 46 соединен с одним из входов фазосдвигающего блока ФСБ 16 через переменный резистор 47.
Связи всех элементов блока сравнения БС 18, инвертора ИН 22 между собой и с регулятором задания требуемой величины защитного потенциала РЗЗП 12 и переключателем режима защиты ПРЗ 21 выполнены с возможностью получения на выходе управляющего сигнала, зависящего в режиме ручного регулирования выходного напряжения от положения подвижного элемента регулятора рабочего потенциала РРР 23, а в режимах стабилизации разностного защитного потенциала и стабилизации поляризованного потенциала от установленного заданного значения в регуляторе задания требуемой величины защитного потенциала РЗЗП 12 и от положения подвижного контакта переключателя режима защиты ПРЗ 21 и тем самым и от действительных значений потенциалов на защищаемом подземном сооружении ПЗС 1 и электроде сравнения ЭС 3.
Блок сравнения БС 18 снабжен переменным подстроечным резистором 48, подключенным крайними выводами к микросхеме 45, а средним к этой же микросхеме и к одному из источников питания блока источников питания системы управления БПСУ 36 и предназначенным для достижения минимальной разницы между значениями заданного и действительного потенциалов в автоматическом режиме стабилизации разностного защитного потенциала.
Фазосдвигающий блок ФСБ 16 включает в себя генератор пилообразного напряжения ГПН 49, схему сравнения СС 50 и импульсный усилитель ИУ 51, причем вход генератора пилообразного напряжения ГПН 49 подключен через резистор к источникам напряжения синхронизации Uсинх и напряжения смещения Uсм, выход к входу схемы сравнения СС 50, соединенному также с выходом инвертора ИН 22, а выход схемы сравнения СС 50 соединен с входом импульсного усилителя ИУ 51, выход которого соединен с входом блока формирования управляющих импульсов БФУ 17, при этом цепь питания генератора пилообразного напряжения ГПН 49 подсоединена к выходу одного из источников стабильного напряжения Uст блока источников питания системы управления БПСУ 36.
Генератор пилообразного напряжения ГПН 49 выполнен в виде служащего ключом транзистора, база которого соединена через резистор с выходом источника напряжения смещения Uсм, а между эмиттером и коллектором включен конденсатор, соединенный через соответствующий резистор также с источником стабильного напряжения Uст и предназначенный для формирования пилообразного напряжения, узел соединения конденсатора с коллектором транзистора через соответствующий резистор соединен с неинвертирующим входом микросхемы, на основе которой выполнена схема сравнения СС 50, к этому же входу микросхемы подсоединен выход инвертора ИН 22, а выход микросхемы подключен к базе другого транзистора этого блока, на основе которого выполнен импульсный усилитель ИУ 51, коллектор которого соединен с входом блока формирования управляющих импульсов БФУ 17.
Источники стабильного напряжения Uстаб, напряжения смещения Uсм и напряжения синхронизации Uсинх входят в блок источников питания системы управления БПСУ 36.
Блок формирования управляющих импульсов БФУ 17 может быть выполнен в виде блокинг-генератора усилителя с сильной положительной обратной связью.
Блок формирования управляющих импульсов БФУ 17 может включать в себя импульсный транзистор ИТ 52 с несколькими вторичными обмотками, транзистор 53, зарядно-разрядный конденсатор 54, резисторы и диоды.
Конденсатор 54 одной обкладкой подсоединен к базе транзистора 53 и через резистор связан с одним из выводов базовой обмотки импульсного транзистора ИТ 52, а другой обкладкой соединен с выходом фазосдвигающего блока ФСБ 16, второй вывод упомянутой базовой обмотки через диод соединен с эмиттером транзистора 53, к коллектору которого подсоединен один из выводов пусковой обмотки импульсного трансформатора ИТ 52, второй ее вывод соединен с одним из источников блока источников питания систему управления БПСУ 36 и через резистор с эмиттером транзистора 53, пусковая обмотка шунтирована вторым диодом, а в один из выводов каждой из вторичных обмоток импульсного транзистора ИТ 52 включен соответствующий диод.
Одна из вторичных обмоток импульсного транзистора ИТ 52 выполнена с промежуточным выводом и соединена с цепями управления тиристоров 26 выпрямителя 5, а другие соединены с управляющими входами транзисторов блока выделения контролируемого потенциала БВКП 13.
Блок контроля и защиты БКЗ 25 включает в себя формирователь сигнала защиты по току ФСЗТ 55, подключенный одним входом к трансформатору тока ТИ 35 силового блока СБ 4, включенному в первичную цепь силового трансформатора ТС 7, вторым входом к выходу первого источника опорного напряжения 1Uоп 24 блока источников питания системы управления БПСУ 36, а выходом к входу фазосдвигающего блока ФСБ 16.
Блок контроля и защиты БКЗ 25 включает в себя счетчик времени наработки СВН 56, подключенный к выходу формирователя сигналов управления счетчиком ФСУС 57, два входа которого связаны посредством измерительных цепей 15 с подземным защищаемым сооружением ПЗС 1 и электродом сравнения ЭС 3, а третий вход с выходом второго источника опорного напряжения 58.
Формирователь сигнала защиты по току ФСЗТ 55 блока контроля и защиты БКЗ 25 включает в себя первый элемент сравнения по току ЭСТ-1.
Формирователь сигналов управления счетчиком ФСУС 57 блока контроля и защиты БКЗ 25 включает в себя второй элемент сравнения по току ЭСТ-2.
Формирователь сигнала защиты по току ФСЗТ 55 блока контроля и защиты БКЗ 25 включает в себя датчик тока ДТ 59 на диодах и переменном резисторе, подключенный к выходу указанного ранее трансформатора тока ТТ 35, причем выход датчика 59 подключен к входу микросхемы 60, выполняющий функции элементов сравнения, усилия и порогового элемента, а выход этой микросхемы 60 подключен к входу фазосдвигающего блока ФСБ 16 с обеспечением ограничения или отключения выходного тока, питающего защищаемое подземное вооружение ПЗС 1.
Выход микросхемы формирователя сигнала защиты по току ФСЗТ 55 также подключен к элементу управления автоматического входного выключателя АВВ 8.
К выходу датчика тока 59 формирователя сигнала защиты по току ФСЗТ 55 подсоединен переменный резистор, обеспечивающий регулирование выходного напряжения датчика с целью изменения величины уставки защиты по току.
Формирователь сигнала управления счетчиком ФСУС 57 состоит из выполненных на двух микросхемах 61, 62 и транзисторном ключе 63 активного фильтра и порогового элемента.
Второй источник опорного напряжения 2Uоп 58 выполнен с величиной установки выходного напряжения, равной 0,8 В.
В формирователе сигнала управления счетчиком ФСУС 57 первая микросхема 61, соединенная по входу с защищаемым подземным сооружением ПЗС 1 и электродом сравнения ЭС 3, выполняет функции сглаживания пульсации действительного разностного потенциала, а вторая микросхема 62, соединенная по входу с выходом первой микросхемы 61 и с вторым источником опорного напряжения 2Uоп 58, выполняет функцию порогового элемента и осуществляет сравнение действительного потенциала с заданным опорным напряжением и своим выходом соединена с базой транзистора.
Управляющая обмотка счетчика времени наработки СВН 56 подключена к соответствующему источнику питания блока источников питания системы управления БПСУ 36 через эмиттерно-коллекторный переход транзистора формирователя сигнала управления счетчиком ФСУС 57.
Блок контроля и защиты БКЗ 25 снабжен формирователем сигнала защиты по ресурсу работы ФСЗР 64, подключенным входом к счетчику времени наработки СНР 56.
Выход формирователя сигнала защиты по ресурсу работы ФСЗР 64 подключен к одному из входов фазосдвигающего блока ФСБ 16.
Выход формирователя сигнала защиты по ресурсу работы ФСЗР 64 подключен к элементу управления автоматического выходного выключателя АВВ 8.
Формирователь сигнала защиты по ресурсу работы ФСЗР 64 снабжен элементом задания временного ресурса работы с уставкой 4000 час, выход которого подсоединен к первому входу схемы сравнения фактического ресурса работы с заданным, второй вход которой соединен со счетчиком времени наработки СВН 56.
Силовой блок СБ 4, входной блок управления АВБУ 11 и блок источников питания системы управления БПСУ 36 снабжены счетчиком электрической энергии, вольтметрами и амперметрами, причем счетчик электроэнергии подключен на входе силового блока СБ 4, а вольтметры и амперметры в различных частях электрических цепей.
Формирователь защитного потенциала смонтирован в защитном кожухе 64 с не менее чем одним проемом для монтажа и/или демонтажа его элементов, проводки и комплектующих деталей, причем проем оборудован поворотным и/или съемным запирающим элементом.
Защитный кожух может быть выполнен в виде имеющего форму многогранника шкафа с соотношением сторон a:b:c 1:(0,67-0,84):(1,65-1,97), где a ширина шкафа; b глубина шкафа: c высота шкафа, а запирающий элемент выполнен в виде установленных по крайней мере на одной грани шкафа поворотной створки или сочетания створок.
Шкаф может быть снабжен не менее чем одной внутренней разделительной стенкой, на которой смонтирована, по крайней мере, часть блоков и деталей.
Шкаф может быть выполнен не менее чем с одним дополнительным проемом, расположенным на грани, противолежащей грани с основным проемом, причем дополнительный проем также оборудован поворотной створкой или створками, а створки снабжены запирающими приспособлениями и/или системой герметизации.
Шкаф, по крайней мере, частично может быть выполнен из металла и/или металлопласта, и/или пластика с повышенными износостойкими, атмосферостойкими и антикоррозионостойкими свойствами.
Защитный кожух может быть выполнен в виде герметично запираемого полого тела, имеющего, по крайней мере, частично форму тела вращения или сложную форму из сочетания элементов многогранников и элементов тел вращения.
Защитный кожух может быть выполнен со степенью герметичности, обеспечивающей возможность работы под водой до глубины 300 м, или с возможностью работы в слое грунта в подземных и/или подводных условиях, для чего по контуру проемов выполнен одноконтурный или двухконтурный замок по типу "зуб-паз" с демпфирующей герметичной прокладкой, а кожуху придана конфигурация выпуклой оболочки в виде тела вращения или фрагмента, или сочетания фрагментов тел вращения, и/или фрагментов асимметричных оболочек, и/или плоских элементов.
Блоки устройства закоммутированы гибкими проводами, собранными в жгуты, закрепленные на разделительной стенке и других внутренних поверхностях кожуха.
В силовом блоке СБ 4 автоматический входной выключатель АВВ 8, фильтры радиопомех 30 и 31, рабочий амперметр и электротехнические выводы для подключения питающей сети к нагрузке и для подключения измерительных приборов расположены на входной панели в нижней части шкафа.
В силовом блоке СБ 4 тиристоры 9, шунт 28 и трансформатор тока 35 расположены на силовой панели в нижней части шкафа.
В силовом блоке СБ 4 силовой трансформатор СТ 7 и сглаживающий реактор СР 6 расположены в верхней части шкафа.
Элементы входного блока управления ВБУ 11 могут быть размещены в средней части шкафа в кожухе.
Счетчик времени наработки СВН 56 размещен в кожухе в верхней части шкафа вместе с элементами входного блока управления ВБУ 11.
Устройство может быть снабжено зажимом для подключения цепи заземления, который расположен в нижней части шкафа. В верхней части шкафа могут быть выполнены по меньшей мере два строповочных отверстия в форме круга или части круга, конфигурации или сегмента эллиптической конфигурации, или овальной конфигурации, или овоида, или их сочетаний.
В нижней части шкафа могут быть выполнены монтажные отверстия под установочные болты для крепления к плоскому основанию.
Шкаф может быть снабжен дополнительной рамой для крепления к вертикальной стене или железобетонной опоре, причем в днище шкафа выполнено по крайней мере одно окно для ввода кабелей и/или жгутов коммутационных проводов к устройству.
Створки основного проема в кожухе могут быть выполнены в виде двери шкафа и размещены в передней его части.
На двери с ее внутренней стороны может быть закреплен счетчик электроэнергии.
Устройство работает следующим образом.
Выпрямитель 5 силового блока 4 (фиг. 1 и 2), питающийся через силовой трансформатор 7 и автоматический входной выключатель 8 от питающей сети переменного тока, формирует на выходе разность защитных потенциалов. Положительный потенциал при этом подают на анодный заземлитель 2, а отрицательный на защищаемое подземное сооружение 1.
На защищаемом подземном сооружении 1, электроде сравнения 3 и вспомогательном электроде 19 измеряют в процессе работы величины потенциалов и формируют сигналы, соответствующие этим величинам. Эти сигналы подают в блок выделения контролируемого потенциала 13. С помощью содержащего в этом блоке коммутирующего элемента 20 (фиг. 1 и 5) вспомогательный электрод 19 периодически подключают к защищаемому подземному сооружению 1 и уравнивают их потенциалы, затем указанным коммутирующим элементом подают сигнал с вспомогательного электрода 19 на одну из обкладок накопительного конденсатора 14 блока выделения контролируемых потенциалов 13, а подачу сигнала с защищаемого подземного сооружения 1 на блок 13 прекращают. Сигнал, пропорциональный потенциалу на электроде сравнения 3, подают на другую обкладку накопительного конденсатора 14.
Таким образом, в блоке выделения контролируемых потенциалов 13 на накопительном конденсаторе 14 интегрируют разностный контролируемый сигнал с электродов 3 и 19.
С выхода блока 13 результирующий сигнал подают на один их входов переключателя защиты 21 (фиг. 4), входящего в состав входного блока управления 11. С первого выхода переключателя 21 сигнал подают на первый вход блока сравнения 18 (фиг. 1, 4, 6), на второй вход которого подают сигнал, пропорциональный требуемой величине защитного потенциала, который получают с регулятора 12 задания этой величины, входящего в блок источников питания системы управления 36 (фиг. 3). На второй вход переключателя 21 подают непрерывно измеряемый сигнал с подземного сооружения 1.
Переключатель 21 позволяет осуществить три защитных режима работы: автоматический режим поддержания поляризованного защитного потенциала; автоматический режим поддержания разностного защитного потенциала; режим ручной регулировки.
При одном из двух автоматических режимов на блок сравнения 18 с помощью блока 13 и переключателя 21 подают либо непосредственно сигнал, соответствующий потенциалу на защищаемом подземном сооружении 1, либо сигнал, соответствующий разности потенциалов между сооружением 1 и электродом сравнения 3.
В этих автоматических режимах поляризованный защитный потенциал или разностный потенциал поддерживают с точностью ± 1% от установки +20 мВ.
Режим ручной регулировки является резервным. Он применяется при отказе работы устройства в режиме автоматического регулирования. В этом режиме регулирования выходных параметров обеспечивается защитный потенциал на подземном сооружении 1 вручную.
Для этого с ручного регулятора рабочего потенциала 23 входного блока управления 11 подают вручную сигнал управления на третий вход переключателя 21 (фиг. 1, 3, 4).
Переключатель 21 четвертым своим входом соединен с выходом блока сравнения 18, а выходом с инвертором 22 (фиг. 1, 4, 6).
Сочетание блока сравнения 18 с инвертором 22 через переключатель 21 и с другими подключенными к переключателю 21 блоками обеспечивает получение на выходе инвертора управляющего сигнала, зависящего в автоматических режимах стабилизации защитного потенциала от установленного заданного значения потенциала в регуляторе 12 и от положения подвижного контакта переключателя 21, т. е. тем самым от действительных значений потенциалов на сооружении 1 и электроде сравнении 3, а в режиме ручного регулирования от положения подвижного элемента регулятора 23 (фиг. 1, 3, 4).
С помощью подстроечного резистора 48 в блоке сравнения 18 (фиг. 6) обеспечивают достижение минимальной разницы между значениями заданного и действительного потенциалов в автоматическом режиме стабилизации разностного защитного потенциала.
Сигнал с выхода инвертора 22 подают на первый вход фазосдвигающего блока 16 (фиг. 1, 6, 7), на второй вход которого подают опорный сигнал с выхода первого источника опорного напряжения 24 блока источников питания системы управления 36 (фиг. 1, 3, 7).
Выход блока 16 подключен к входу блока формирователя управляющих импульсов 17.
На выходе генератора напряжения 49, входящего в состав блока 16, с помощью конденсатора, заряжаемого от источника стабилизированного напряжения 44 В и выполняющего функции ключа транзистора, формируется пилообразное напряжение.
Сравнение этого напряжения с входным напряжением управления осуществляют схемой сравнения 50, выполненной на микросхеме, путем подачи обоих сравниваемых сигналов через резисторы на неинвертирующий вход микросхемы. Сигнал с выхода схемы 50 подают на вход импульсного усилителя 51, с выхода которого сигнал подают на вход блока 17.
Пока напряжение управления больше по абсолютной величине пилообразного напряжения, на выходе схемы 50 присутствует напряжение отрицательной полярности, которое закрывает транзистор импульсного усилителя 51. В тот момент, когда пилообразное напряжение по абсолютной величине превысит напряжение управления, схема 50 переключится, на выходе ее появится положительное напряжение, которое откроет транзистор импульсного усилителя 51.
Сигнал с одного из выходов блока формирования управляющих импульсов 17 (фиг. 8) формирует и импульсы управления транзисторами коммутирующего элемента 20 (фиг. 5) и тиристорами выпрямителя 5 (фиг. 2). На блок контроля и защиты 25 в первый вход его формирователя сигнала защиты по току 55 подают сигнал с трансформатора тока 35 (фиг. 1, 2), на второй его вход подают опорный сигнал с источника 24.
Сигнал с выхода формирователя 55 подают либо на третий вход фазосдвигающего блока 16, либо на управляющий вход автоматического входного выключателя 8, либо на оба.
Эти тиристоры выполняют двойную функцию: во-первых, они выпрямляют то напряжение, которое получают сами с вторичной обмотки силового трансформатора 7; во-вторых, они регулируют величину выпрямленного тока в зависимости от сигнала управления, подаваемого в виде импульсов на цепи управления этими тиристорами с выхода блока 17.
Блок 17 изменяет момент формирования импульсов, подаваемых на эти тиристоры, в зависимости от сигналов, характеризующих величины контролируемых потенциалов с защищаемого сооружения 1 и с обоих электродов 3 и 19.
Этот выпрямленный и измененный по величине в зависимости от значений контролируемых потенциалов электрический ток после тиристоров сглаживают с помощью индуктивного реактора и тем самым формируют на выходе силового блока 4 ту самую разность защитных потенциалов, положительный потенциал которой подают на анодный заземлитель 2, а отрицательный на защищаемое подземное сооружение 1. Силовой блок 4 при этом позволяет изменять выходные значения этих потенциалов путем переключения выводов силового трансформатора 7.
На блок контроля и защиты 25 в первый вход его формирователя сигнала защиты по току 55, являющийся входом датчика тока 59 (фиг. 9), подают сигнал с трансформатора тока 35 (фиг. 1 и 2), на второй его вход подают опорный сигнал с источника 24, который вместе с выходным сигналом с датчика тока 59 подают на вход микросхемы 60, в которой осуществляют их сравнение и усиление. После этого результирующий сигнал подают либо на третий вход фазосдвигающего блока 16, либо на управляющий вход автоматического входного выключателя 8, либо на оба. Таким образом, если напряжение, пропорциональное выходному току формирователя разности защитных потенциалов (т.е. с выхода силового блока 4), превышает значение опорного сигнала, то в зависимости от поставленной задачи либо от конкретной схемной реализации осуществляют либо увеличение сигнала, подаваемого на вход фазосдвигающего блока 16 (фиг. 1 и 7) и тем самым задерживают момент формирования импульсов, управляющих тиристорами (вследствие чего выходное напряжение понижается, выпрямленный ток не нарастает, т.е. ограничивается), либо при резких скачках выходного тока происходит отключение автоматического входного выключателя 8 (фиг. 1, 2 и 9).
С помощью имеющегося в датчике тока 59 (фиг.9) переменного резистора осуществляют регулирование выходного напряжения датчика тока 59 и тем самым изменяют величину уставки защиты по току.
На блок контроля и защиты 25 также подают сигналы, пропорциональные измеряемым в процессе работы потенциалам на сооружении 1 и электроде сравнения 3. Эти сигналы подают на два входа формирователя сигнала управления счетчиком 57 (фиг. 1 и 10). На третий его вход подают сигнал, пропорциональный опорному напряжению, с второго источника опорного напряжения 58.
В микросхеме 61 формирователя 57 (фиг. 10) сглаживают пульсации действительного разностного защитного потенциала, после чего подают на вход микросхемы 62, на второй вход которой поступает упомянутый сигнал с второго источника опорного напряжения 58.
В этой микросхеме осуществляют сравнения действительного потенциала с заданным опорным и результирующий сигнал подают на вход транзисторного ключа 63 активного фильтра. Выход формирователя сигналов управления счетчиком 57 (его транзисторного ключа 63) подключен к управляющей обмотке счетчика времени наработки 56 (фиг. 1 и 10), который по цепи питания подключен к соответствующему источнику блока 36 (фиг. 3).
Этот счетчик 56 производит отсчет времени, в течение которого на защищаемом сооружении 1 имеется потенциал, необходимый для его защиты от коррозии. Если потенциал сооружения 1 по отношению к электроду сравнения 3 превышает 0,8 В, то транзисторный ключ 63 формирователя 57 включает счетчик 56 (фиг. 10). Если этот потенциал ниже, счетчик не работает. При таком режиме допускается непрерывная работа всего устройства без планового обслуживания в течение 4000 час.
Контроль за указанным ресурсом работы может быть осуществлен визуально по счетчику. Однако допускается такое исполнение блока контроля и защиты 25 с таким применением счетчика 56, при котором при достижении указанного ресурса работы возможно автоматическое либо уменьшение величины выходного тока силового блока 4, либо его отклонение, либо звуковая или световая сигнализация. В одном из таких вариантов исполнения сигнал с выхода счетчика 56 может подаваться на вход формирователя сигнала защиты по ресурсу работы 64.
В устройстве предусмотрено также осуществление дополнительных функций контроля и защиты, в частности защиты от атмосферных влияний, грозовых перенапряжений, снижение уровня радиопомех, защиты человека от поражения электрическим током и др. Эти и другие функции защиты и контроля, в частности, осуществляются фильтрами в виде LC- и RC-контуров, варисторами, светодиодом, выводами для подключения цепей заземления и включения предохранителей, измерительных приборов и др. (поз. 27-34 фиг. 2).
Способ строительства заглубленных в грунт или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства осуществляют следующим образом.
Подготавливают и планируют площадку, осуществляют завоз и складирование изделий и конструкций. Выполняют земляные работы по образованию выработок в грунте открытым и/или закрытым способом, возводят несущие конструкции расположенных в грунте обделок сооружений и/или участков стен, днища, перекрытий зданий, сооружений, стыковые соединения отдельных элементов конструкций, их защитную гидро- и/или теплоизоляцию и комплекс антикоррозионной катодной защиты, по крайней мере, части упомянутых объектов на участках с повышенной коррозионностойкостью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов, после чего выполняют обратную засыпку конструкций, возведенных в образованных открытым способом выработках в грунте, и/или нагнетание твердеющих материалов за обделку возведенных закрытым способом сооружений.
Для возведения указанного комплекса антикоррозионной катодной защиты анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод погружают в грунт вблизи, по крайней мере, части металлических и/или металлосодержащих объектов защиты участков обделок сооружений и/или днища, стен, перекрытий зданий, сооружений и других объектов, стыковых соединений элементов конструкций.
Устанавливают в местах, отвечающих условиям эксплуатации с точки зрения климатических, географических и геофизических факторов, одну преобразующую подстанцию в виде защищенного от атмосферных воздействий и солнечных лучей кожуха. Между преобразующей подстанцией и защищаемым объектом прокладывают электрические силовые и измерительные цепи. В указанную преобразующую подстанцию вводят концевики этих цепей, щиты и платы, на которых крепят блоки и элементы электрооборудования преобразующей подстанции, образующие формирователь защитных потенциалов, включающий в себя силовой блок на основе силового источника постоянного тока, обеспечивающего подачу между защищаемым объектом и анодным заземлителем разности защитных потенциалов, систему управления с функциональными блоками, в том числе блоком выделения контролируемых потенциалов и блоком контроля и защиты, и входной управляющий блок с переключателем по меньшей мере трех режимов защиты, соединяют концы указанных цепей с выводами формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции, а другие их концы с защищаемым объектом, анодным заземлителем, электродом сравнения и вспомогательным электродом. Соединения блоков и элементов формирователя защитных потенциалов осуществляют между собой и с цепями с образованием в зависимости от действительных потенциалов на защищаемом объекте и обоих электродах соответствующего защитного потенциала на защищенном объекте, причем блок контроля и защиты и по меньшей мере еще один из блоков системы управления размещают на одной общей плате, а все остальные блоки и элементы формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции - на другой плате. Электрод сравнения и вспомогательный электрод располагают между защищаемым объектом и анодным заземлителем.
При подготовке и планировке площадки производят разбивку и маркировку мест расположения анодных заземлителей, электродов сравнения и вспомогательных электродов, а также преобразующих подстанций комплексов антикоррозионной катодной защиты. При выполнении выработок открытым способом производят разработку грунта котлованов и/или траншей механизированным способом, причем на участках выполнения комплекса антикоррозионной катодной защиты погружение в грунт анодного заземлителя, электрода сравнения и вспомогательного электрода осуществляют в процессе производства земляных работ.
Разработку грунта котлованов и траншей выполняют экскаватором, оборудованным ковшом "обратная лопата", причем траншеи отрывают без нарушения структуры грунта в основании с недобором, не превышающим 10 см, для экскаваторов с емкостью ковша 0,25-0,4 м3, 15 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,5-0,65 м3 и 20 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,8-1,25 м3.
Разработку грунта по отрывке котлованов и траншей могут выполнять экскаватором, оборудованным ковшом "драглайн", причем траншеи отрывают без нарушения структуры грунта в основании с недобором, не превышающим 15 см, для экскаваторов с емкостью ковша 0,25-0,4 м3, 20 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,5-0,65 м3 и 25 см для экскаваторов с емкостью ковша 0,8-1,25 м3.
При отрывке траншей на глубину, превышающую проектную, производят подсыпку песчаного или однородного с разрабатываемым грунта слоями толщиной не более 0,1 м и с послойным уплотнением его до природного объемного веса скелета грунта.
При производстве земляных работ в скальных и мерзлых грунтах, по крайней мере, часть земляных работ могут осуществлять с использованием наружных и/или внутренних зарядов взрывчатого вещества, которые размещают в образуемых на участках производства взрывных работ дискретно расположенных шпурах или скважинах и осуществляют взрывание зарядов на рыхление и/или выброс на одну сторону.
При производстве земляных работ в скальных и мерзлых грунтах, в том числе болотистых мерзлых грунтах, по крайней мере, на часть участков с летательного аппарата сбрасывают гирлянду зарядов взрывчатого вещества и осуществляют одновременный или последовательный взрыв с образованием на участке траншеи под возводимые конструкции.
При производстве работ в местах расположения существующих сооружений земляные работы осуществляют закрытым способом и продавливанием несущих конструкций, по крайней мере, на участках под существующими сооружениями.
При производстве работ в местах пересечения существующих коммуникаций осуществляют определение местоположения этих коммуникаций относительно расположения возводимой конструкции и элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты путем отрывки шурфов на реже чем через 25 м вдоль площадки с их ограждением и освещением, а после определения местоположения существующих коммуникаций осуществляют их вскрытие вручную с принятием мер, исключающих удары и сотрясения грунта, после чего на участках вскрытия возводят временные несущие конструкции, к которым прикрепляют существующие коммуникации, а после окончания работ по возведению строящихся сооружений перед обработкой засыпкой временные несущие конструкции демонтируют.
При разработке котлованов и траншей осуществляют крепление их стенок распорными конструкциями, включающими монтажные металлические стойки, по крайней мере одну из которых используют в качестве указанных электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При разработке котлованов и траншей осуществляют отвод грунтовых вод и/или искусственное водопонижение с использованием вертикальных металлических иглофильтров, причем после окончания работ по осушению и/или водопонижению по крайней мере один иглофильтр оставляют в грунте и используют в качестве электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
Водопонижение осуществляют с применением электроосмоса при помощи иглофильтровой установки, металлических стержней и генератора постоянного тока, причем иглофильтры включают в ветвь цепи с отрицательным полюсом - катодом, а металлические стержни в ветвь электрической цепи с положительным полюсом анодом, при этом катоды размещают вблизи котлованов и/или траншеи, а металлические стержни размещают в грунте рядами параллельно катодам с промежутком между рядами 0,8-1,0 м и между стержнями 1,0-1,2 м, при этом после завершения водопонижения по крайней мере один металлический элемент иглофильтровой установки оставляют в грунте и используют в качестве электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При отрицательной температуре наружного воздуха отшурфованные существующие водоводы, водопроводы, конденсатопроводы, по крайней мере, на участках вскрытия утепляют.
При расположении отшурфованных существующих объектов выше уровня грунтовых вод утепление осуществляют пенобетоном или другим аналогичным теплоизоляционным материалом и/или сочетанием теплоизоляционных или теплогидроизоляционных материалов с различными параметрами пористости.
При расположении отшурфованных существующих объектов в зоне действия грунтовых вод утепление осуществляют пенобетоном, причем дополнительно выполняют усиленную гидроизоляцию либо используют закрытопористые водонепроницаемые теплоизоляционные материалы.
При выполнении выработок в сильноводонасыщенных грунтах производят искусственное закрепление грунтов замораживанием, для чего по периметру выработки в грунт погружают термосваи с шагом 1-3 м, в которые подают хладагент, причем после завершения работ по искусственному закреплению по крайней мере одну термосваю оставляют в грунте и используют в качестве одного из электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При производстве земляных работ в песчаных и сильнотрещиноватых скальных грунтах осуществляют искусственное закрепление грунтов битумизацией или силикатизацией с использованием металлических трубчатых инъекторов, по крайней мере один из которых после завершения работы по закреплению грунта используют в качестве электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При производстве земляных работ в зимнее время перед экскавацией мерзлого грунта осуществляют нарезку в нем щелей, причем после нарезки щелей экскавацию грунта производят либо непосредственно после нарезки, либо подготовленный для экскавации участок утепляют шлаком или опилками, или торфом, или рыхлым снегом для исключения смерзания грунта.
При производстве работ в зимнее время в условиях городской застройки, местах пересечения с существующими инженерными коммуникациями, а также на участках незначительных объемов земляных работ осуществляют оттаивание мерзлых грунтов огневым способом с использованием твердого, жидкого или газообразного топлива и/или паровым, и/или водяным, и/или электрическим способом с использованием металлических игл или электродов, по крайней мере одну из которых после завершения работ по оттаиванию оставляют в грунте и используют в качестве электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При огневом оттаивании грунта над участком оттаивания устанавливают внахлестку короба из листовой стали толщиной 1,5-2,5 мм, высотой 0,5-0,6 м и длиной до 2 м с образованием канала длиной 10-12 м, на одном конце канала образуют дымовую трубу высотой до 2 м, а на другом топку, снаружи накрывают короба теплоизлирующим материалом с толщиной слоя 0,1-0,2 м, причем после окончания работ по оттаиванию грунта короба, по крайней мере, частично переносят на новый участок и/или разрезают и используют в качестве элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При использовании твердого топлива топку осуществляют непрерывно в течение 6-8 часов, после чего выдерживают короба в течение 16-18 часов, а затем короба удаляют и осуществляют экскавацию верхнего оттаянного слоя грунта, после чего устанавливают повторно, причем трубу и топку меняют местами и процесс оттаивания повторяют до оттаивания грунта на требуемую глубину.
При использовании жидкого топлива его подают самотеком, после чего распыляют струей воздуха, причем топку осуществляют непрерывно в течение 15-16 часов, после чего выдерживают короба остальную часть суток, а затем процесс оттаивания повторяют до оттаивания грунта на требуемую глубину.
При электрическом способе оттаивание производят в два этапа, первый из которых осуществляют не менее чем 16 час, а второй не менее чем 8 часов, с перерывом между этапами не менее чем 8 час, после чего цикл повторяют.
При оттаивании обильно насыщенного влагой грунта оба этапа и перерыв между ними осуществляют не менее чем в течение 40 час, причем цикл повторяют трижды.
При выполнении выработок в виде траншей несущие конструкции образуют методом "стена в грунте" из сборных и/или монолитных, и/или сборно-монолитных железобетонных конструкций, причем на части участков несущие конструкции выполняют с наружной металлической гидроизоляцией, а анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод комплекса антикоррозионной катодной защиты погружают в грунт вблизи участков несущих конструкций с наружной металлической гидроизоляцией.
При выполнении несущих конструкций методом "стена в грунте" после возведения стен осуществляют разработку грунта в пространстве, ограниченном стенами, причем грунт разрабатывают уступами, вначале на глубину до 5 м экскаватором, оборудованным ковшом "обратная лопата", с погрузкой в автосамосвалы, затем на глубину до 10 м экскаватором, оборудованным ковшом "драглайн", с оставлением откосов у стен, креплением выработки расстрелами, которые крепят к стенам, и последующей разработкой грунта откосов бульдозером.
На дне образованных в грунте открытым способом выработок выполняют грунтовое основание, по крайней мере, часть подземных и/или подводных сооружений возводят путем опускания на грунтовое основание готовых секций несущих конструкций с последующим пригрузом для предотвращения всплытия.
Грунтовое основание под опускные секции выполняют путем углубления на 0,5-0,6 м ниже подошвы сооружения дна выработки и выравнивания дна путем выполнения подготовки толщиной 0,5-0,6 м из песка, гравия или щебня, или тощего бетона.
Грунтовое основание в мокрых глинистых грунтах выполняют трехслойным, состоящим из нижнего песчаного слоя, промежуточного гравийного слоя и верхнего песчаного слоя.
Промежуточный слой выполняют из гравия с фракциями 3-15 мм и используют в качестве пластового дренажа для снижения уровня грунтовых вод.
При возведении сооружений в мокрых грунтах выполняют попутный дренаж в виде дренажных смотровых колодцев, дренажной трубы и двухслойного фильтра, внутренний слой которого выполняют из гравия с фракциями 3-15 мм, а наружный
из крупнозернистого песка.
Дренажные трубы выполняют перфорированными из асбоцемента и укладывают в выработку отверстиями вниз.
Прокладку дренажных труб производят вверх по уклону на выравненном щебеночном или песчаном слое.
Дренажные смотровые колодцы выполняют диаметром, не меньшим 100 см, и устанавливают на прямолинейных участках не реже чем через 50 м и на всех углах сооружений.
Сборку дренажных колодцев осуществляют со смазкой стыков жирным цементным раствором состава 1:5.
Погружение секций осуществляют путем балластировки водой и/или песком, и/или щебнем, и/или камнем, и/или бетонной смесью, образующей по мере опускания секций часть несущей конструкции.
Используют нижнюю секцию сооружения с выпущенными арматурными стержнями, а все вышележащие с вертикальными каналами, причем при погружении вышележащих секций арматурные стержни пропускают через каналы, а после установки всех секций осуществляют обжатие стыков путем натяжения арматурных стержней и заполнения каналов твердеющим расширяющимся при твердении материалом.
После обжатия стыков и твердения материала в каналах осуществляют инъектирование твердеющего материала под днище сооружения через предусмотренные в нем каналы, которые до начала инъектирования закрывают разрушаемыми пробками.
При выполнении работ в неустойчивых водоносных грунтах и при гидростатическом давлении выработки в грунте проходят под сжатым воздухом с отжатием воды вглубь массива грунта опускным кессоном и/или кессоном с неподвижным потолком.
По крайней мере одну выработку в грунте используют в качестве шахтного ствола, а все остальные сооружения выполняют закрытым способом с использованием шахтного ствола для удаления грунта и подачи деталей, элементов несущих конструкций и оборудования для производства работ.
Вспомогательный электрод комплекса антикоррозионной катодной защиты могут располагать между анодным заземлителем и электродом сравнения.
Между преобразующей подстанцией, объектами защиты, анодным заземлителем и электродами в грунте выполняют желоба или трубы, внутри которых прокладывают кабели и измерительные цепи.
После завершения работ по водопонижению генератор постоянного тока могут использовать в качестве указанного источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов.
Нагнетание за обделку возведенных закрытым способом сооружений осуществляют этапами, на первом из которых за обделку нагнетают цементно-песчаный раствор состава 1:3 в необводненных грунтах и 1:2 в обводненных, а повторное нагнетание производят цементным молоком до прекращения поглощения его при давлении, не превышающем 0,4 МПа.
При первичном нагнетании за обделку в раствор вводят добавки для улучшения технологических свойств раствора. В раствор вводят добавки, снижающие расслаиваемость или замедляющие, или ускоряющие сроки охватывания, или увеличивающие проникаемость раствора в поры и трещины грунта.
Первичное нагнетание за обделку производят сначала по обе стороны от продольной оси сооружения одновременно в симметрично расположенные отверстия в стенах, начиная с нижней части стен, а после завершения нагнетания за стены производят нагнетание за свободную часть обделки сооружения также одновременно и симметрично относительно продольной оси сооружения, причем нагнетание производят до наступление "отказа" или появления раствора в вышележащих скважинах.
Способ эксплуатации и/или ремонта, и/или реконструкции, и/или восстановления заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства осуществляют следующим образом.
Производят выявление корродирующих металлических и/или металлосодержащих участков заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных конструкций, и/или дренажных конструкций, и/или смотровых колодцев, стыковых соединений элементов конструкций. Производят земляные работы по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков, удаление и/или ремонт существующей защитной гидро- и/или теплоизоляции, а также дефектных участков несущих конструкций, их ремонт и/или реконструкцию, и/или восстановление и выполнение, по крайней мере, на части участков зданий, сооружений комплекса антикоррозионной катодной защиты в зонах с повышенной коррозионностью грунтов и/или грунтовых вод, или при наличии блуждающих токов и обратную засыпку обнаженных участков.
Для возведения указанного комплекса антикоррозионной катодной защиты анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод погружают в грунт вблизи, по крайней мере, части металлических и/или металлосодержащий объектов защиты участков обделок сооружений и/или днища, стоек, перекрытий зданий, сооружений и других объектов, стыковых соединений элементов конструкций, устанавливают в местах, отвечающих условиям эксплуатации с точки зрения климатических, географических и геофизических факторов, по меньшей мере одну преобразующую подстанцию в виде защищенного от атмосферного воздействия и солнечных лучей кожуха. Между преобразующей подстанцией и защищаемым объектом прокладывают электрические силовые и измерительные цепи, в указанную преобразующую подстанцию вводят концевики этих цепей, щиты и платы, на которых крепят блоки и элементы электрооборудования преобразующей подстанции, образующие формирователь защитных потенциалов, включающий в себя силовой блок на основе силового источника постоянного тока, обеспечивающего подачу между защищаемым объектом и анодным заземлителем разности защитных потенциалов, систему управления с функциональными блоками, в т.ч. блоком выделения контролируемых потенциалов и блоком контроля и защиты, и входной управляющий блок с переключателем по меньшей мере трех режимов защиты, соединяют концы указанных цепей с выводами формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции, а другие их концы с защищаемым объектом, анодным заземлителем, электродом сравнения и вспомогательным электродом. Соединения блоков и элементов формирователя защитных потенциалов осуществляют между собой и с цепями с образованием в зависимости от действительных потенциалов на защищаемом объекте и обоих электродах соответствующего защитного потенциала на защищаемом объекте, причем блок контроля и защиты и по меньшей мере еще один из блоков системы управления размещают на одной общей плате, все остальные блоки и элементы формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции на другой плате.
Электрод сравнения и вспомогательный электрод могут располагать между защищаемым объектом и анодным заземлителем.
Выявление корродирующих металлических и/или металлосодержащих участков производят с использованием трассоискателей, посредством которых осуществляют обнаружение электромагнитного поля, создаваемого вокруг обследуемого участка протекающим по нему током, причем определение дефектных участков силовых элементов конструкций производят с использованием приемного приспособления трассоискателей, а определение дефектных участков силовых элементов конструкций производят с использованием приемного приспособления трассоискателей, определение дефектных участков остальных элементов конструкций производят путем подключения генератора к конструкциям, возбуждения в них электромагнитных колебаний и определения силы магнитного поля по фиксируемой громкости звука в приемном приспособлении трассоискателей, при этом после окончания работ по выявлению корродирующих металлических и/или металлосодержащих участков генератор используют в качестве указанного силового источника постоянного тока силового блока формирователя защитных потенциалов комплекса антикоррозионной катодной защиты.
Земляные работы по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков производят вручную при исключении прорыва в забой газов, воды или содержимого выгребных ям.
При производстве земляных работ по обнажению подлежащих ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участков принимают меры, исключающие удары и сотрясения грунта, после чего на участках вскрытия возводят временные несущие конструкции, к котором прикрепляют подлежащие ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению участки конструкций по мере их обнажения, а после окончания работ по ремонту и/или реконструкции, и/или восстановлению временные несущие конструкции демонтируют и осуществляют обратную засыпку.
При производстве земляных работ могут осуществлять крепление стенок выработки в грунте распорными конструкциями, включающими монтажные металлические стойки, по крайней мере одну из которых используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При производстве земляных работ осуществляют отвод грунтовых вод и/или искусственное водопонижение с использованием вертикальных металлических иглофильтров, причем после окончания работ по осушению и/или водопонижению по крайней мере один иглофильтр оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
Водопонижение могут осуществлять с применением электронасоса при помощи иглофильтровой установки, металлических стержней и генератора постоянного тока, причем иглофильтры включают в ветвь цепи с отрицательным полюсом - катодом, а металлические стержни в ветвь электрической цепи с положительным плюсом анодом, при этом катоды размещают вблизи котлована или траншеи, а металлические стержни размещают в грунте рядами параллельно катодам с промежутком между рядами 0,8-3,1 м и между стержнями 1,0-3,5 м, при этом после завершения водопонижения по крайней мере один металлический элемент иглофильтровой установки оставляют в грунте и используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При производстве земляных работ в сильноводонасыщенных грунтах могут производить искусственное закрепление грунтов замораживанием, для чего по периметру выработки в грунт погружают термосваи с шагом 1-3 м, в которые подают хладагент, причем после завершения работ по искусственному закреплению по крайней мере одну термосваю оставляют в грунте и используют в качестве одного из электродов и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
При производстве земляных работ в песчаных и сильнотрещиноватых скальных грунтах могут осуществлять искусственное закрепление грунтов битумизацией или силикатизацией с использованием металлических трубчатых инъекторов, по крайне мере один из которых после завершения работ по закреплению грунта используют в качестве электрода и/или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
Между преобразующей подстанцией, объектами защиты, анодным заземлителем и электродами в грунте выполняют желоба или трубы, внутри которых прокладывают кабели и измерительные цепи.
При ремонте несущих конструкций зданий, сооружений осуществляют текущие ремонты, капитальные ремонты и работы по осушению сооружений в процессе эксплуатации.
При текущем ремонте выполняют расшивку швов обделки, заделку трещин и ликвидацию раковин и выколов в бетоне несущих конструкций.
При капитальном ремонте осуществляют усилие ослабленных несущих элементов конструкций, перекладку отдельных колец обделки и ее элементов, а также замену элементов комплекса антикоррозионной катодной защиты.
Осушение сооружений в процессе эксплуатации производят путем водопонижения при помощи иглофильтровых и/или эрлифтовых установок, и/или водопоглощающих скважин, причем по крайней мере один иглофильтр после выполнения работ по водопонижению оставляют в грунте и используют в качестве электродов или анодного заземлителя комплекса антикоррозионной катодной защиты.
Изобретение относится к области строительства, а именно к способам строительства и эксплуатации, и/или ремонта, и/или реконструкции, и/или восстановления заглубленных в грунт и/или подземных, и/или подводных зданий, сооружений и их инженерного обустройства. Задачей изобретения является повышение надежности защиты от коррозии при одновременном снижении объемов земляных работ и трудо- и материалозатрат. Сущность изобретения заключается в том, что для возведения комплекса антикоррозионной катодной защиты используют анодный заземлитель, электрод сравнения и вспомогательный электрод, которые погружают в грунт вблизи, по крайней мере, части металлических и/или металлосодержащих объектов защиты, устанавливают в местах, отвечающих условиям эксплуатации с учетом климатических, географических и геофизических факторов, по меньшей мере одну преобразующую подстанцию в виде защищенного от атмосферных воздействий и солнечных лучей кожуха, а между преобразующей подстанцией и защищаемым объектом прокладывают электрические силовые и измерительные цепи, в указанную преобразующую подстанцию вводят концевики этих цепей, щиты и платы, на которых крепят блоки и элементы электрооборудования преобразующей подстанции, образующие формирователь защитных потенциалов, включающий в себя силовой блок на основе силового источника постоянного тока, обеспечивающего подачу между защищаемым объектом и анодным заземлителем разности защитных потенциалов, систему управления с функциональными блоками, в том числе блоком выделения контролируемых потенциалов и блоком контроля и защиты, и входной управляющий блок с переключателем по меньшей мере трех режимов защиты, соединяют концы указанных цепей с выводами формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции, а другие их концы с защищаемым объектом, анодным заземлителем, электродом сравнения и вспомогательным электродом, причем соединения блоков и элементов формирователя защитных потенциалов осуществляют между собой и с цепями с образованием в зависимости от действительных потенциалов на защищаемом объекте и обоих электродах соответствующего защитного потенциала на защищаемом объекте, причем блок контроля и защиты и по меньшей мере еще один из блоков системы управления размещают на одной общей плате, а все остальные блоки и элементы формирователя защитных потенциалов преобразующей подстанции - на другой плате. 2 с. и 94 з.п. ф-лы, 15 ил.
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| Соколов Е.Я | |||
| Теплофикация и тепловые сети.- М.: Энергия, 1975, с | |||
| САННЫЙ ВЕЛОСИПЕД С ВЕДУЩИМ КОЛЕСОМ, СНАБЖЕННЫМ ШИПАМИ | 1921 |
|
SU265A1 |
| Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
| Порывай Г.А | |||
| Техническая эксплуатация зданий | |||
| М.: Стройиздат, 1982, с.21 - 42. | |||
