ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ, СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
СОГЛАСОВАНЫ ГУМТС, ГСС, ЦНИИС, ГЛАВСВЯЗЬПРОЕКТОМ
УТВЕРЖДЕНЫ Первым заместителем Министра связи СССР Г.Г.Кудрявцевым 27.05.1981 г.
Предисловие
Технические указания (разделы 1-5) разработаны на основании исследований в области строительства и эксплуатации кабельных линий связи в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунтов, проведенных Киевским отделением ЦНИИС совместно с Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР (НИИОСП) и Территориальным центром управления междугородными связями и телевидением N 12 (ТЦУ МС-12).
Раздел 6 Технических указаний разработан на основании исследований особенностей оборудования заземлений в районах вечной мерзлоты, проведенных Центральным научно-исследовательским институтом связи (ЦНИИС) совместно с Омским институтом инженеров железнодорожного транспорта (ОМИИТ), Гипросвязь-4 и ТЦУ МС-12.
При составлении Технических указаний использованы научные достижения в проектировании оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах, изложенные в СНиП II-15-74* и СНиП II-18-76**, результаты экспериментальных исследований на опытном полигоне влияния мерзлотно-грунтовых процессов на подземные симметричные кабели типа МКСБ 4х4х1,2, МКСК 4x4x1,2 и коаксиальные кабели типа КМБ-4, а также опыт проектирования и монтажа заземлений в районах вечной мерзлоты.
________________
* На территории Российской Федерации действуют СНиП 2.02.01-83;
** На территории Российской Федерации действуют СНиП 2.02.04-88, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Технические указания разработаны Н.А.Ходорковским, Б.П.Пахомовым (КОНИИС), В.В.Захаровым, Л.Д.Разумовым (ЦНИИС), при участии A.M.Калягина, B.C.Тупицина (ТЦУ МС-12), A.M.Пчелинцева (НИИОСП), Г.П.Мясникова (ОМИИТ) и О.П.Абоимова (Гипросвязь-4).
1. Общие положения
1.1. Настоящие Технические указания предназначены для проектирования, строительства и эксплуатации подземных кабельных линий связи в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунтов с использованием бронированных симметричных и коаксиальных кабелей.
При сооружении подземных кабельных линий на городских участках трассы в условиях переувлажненных пучинистых грунтов, следует руководствоваться "Временными техническими указаниями по проектированию и строительству кабельной лотковой канализации на переувлажненных грунтах Севера", утвержденными Министерством связи СССР 9 июня 1978 г.
1.2. Технические указания являются дополнением к "Ведомственным нормам технологического проектирования. Проводные средства связи. Линейно-кабельные сооружения ВНТП 116-80", "Указаниям по строительству междугородных кабельных линий связи", "Руководству по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов" и к действующим правилам и инструкциям по эксплуатации междугородных кабельных линий связи.
1.3. Данные Технические указания разработаны взамен "Технических указаний по изысканиям трасс магистралей, выбору типа кабелей и определению мер защиты от мерзлотных явлений в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунтов", Изд. ЦНИИС, М., 1963 г.
Соответственно подлежат корректировке или замене Методические указания M-079-71 по изысканиям и проектированию кабельных магистралей в районах вечной мерзлоты.
1.4. Вопросы, не нашедшие отражения в настоящих Технических указаниях, например, по защите кабелей от ударов молнии и строительству НУП, должны решаться в соответствии с действующими нормативными документами.
1.5. Проектированию и строительству должны предшествовать тщательные изыскания трасс строительства кабельных линий. При этом наряду с выполнением общих требований в соответствии с действующими инструкциями на производство изыскательских работ, трассы строительства должны быть подвергнуты мерзлотно-грунтовым обследованиям в соответствии с Рекомендациями, изложенными в разделе 2 настоящих указаний.
Предпроектные изыскания для оборудования заземляющих устройств в условиях вечномерзлых грунтов должны производиться в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 6 указаний.
Особое внимание должно быть уделено изысканиям, проектированию и строительству коаксиальных кабельных линий, необходимый опыт сооружения которых в районах вечной мерзлоты пока отсутствует.
1.6. Результаты инженерно-геологических и геокриологических (мерзлотно-грунтовых) исследований должны содержать данные, необходимые для решения вопросов:
выбора типа кабеля и глубины его заложения с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации), мерзлотно-грунтовых и гидрогеологических условий;
выбора мест оборудования заземляющих устройств, конструкции заземлителей и глубины их заложения;
установление вида и объема защитных инженерных мероприятий по трассе кабеля.
1.7. Прокладка подземных кабелей связи на пучинистых грунтах должна проектироваться на основе:
а) результатов мерзлотно-грунтовых и гидрогеологических изысканий и данных о климатических условиях трассы строительства;
б) учета опыта прокладки кабеля в аналогичных мерзлотно-грунтовых условиях строительства;
в) данных, характеризующих подземные кабели, их конструкции, условия последующей эксплуатации;
г) учета местных условий строительства;
д) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектного решения.
1.8. Главным критерием при выборе того или иного варианта заземляющего устройства должна быть экономичность, т.е. конструкция заземлителей должна обеспечивать необходимые электрические параметры при минимальных затратах.
При решении основной задачи о рациональной конструкции заземлителя и его оптимальных параметрах должны решаться также смежные вопросы выбора наиболее эффективных методов исследования электрических характеристик земли, способов уменьшения промерзания грунта, технологии сооружения заземляющих устройств.
1.9. Проектом строительства кабельной линии должно быть предусмотрено восстановление нарушенных в процессе строительства почвенного, мохового, торфяного и растительного покрова, а также восстановление русел постоянных и временных водотоков или устройство специальных дренажных сооружений.
2. Особенности изысканий в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунтов
Номенклатура вечномерзлых и мерзлых грунтов и мерзлотных явлений
2.1. Грунты всех видов называются мерзлыми, если они имеют отрицательную температуру и содержат в своем составе лед.
Вечномерзлыми грунтами называются грунты, находящиеся в мерзлом состоянии в продолжении многих (от 3 и более) лет.
2.2. Поверхностный слой грунта, подвергаемый сезонному промерзанию и оттаиванию, называется:
сезоннопромерзающим - оттаивающий летом и промерзающий зимой, но без слияния с толщей вечномерзлого грунта или при отсутствии таковой;
сезоннооттаивающим - оттаивающий летом и промерзающий зимой до полного слияния с толщей вечномерзлого грунта.
2.3. Наименование видов мерзлых грунтов принимают по номенклатуре грунтов главы СНиП II-15-74 "Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования" (пп.2.1-2.2, 2.4-2.7, 2.19-2.21) в соответствии с характеристиками этих грунтов, которые они приобретают после оттаивания.
2.4. Мерзлые грунты по их состоянию подразделяются на:
твердомерзлые - прочносцементированные льдом;
пластичномерзлые - сцементированные льдом, но обладающие вязкими свойствами, характеризуемые способностью сжиматься под нагрузками;
сыпучемерзлые - несцементированные льдом.
2.5. К мерзлотным явлениям, представляющим опасность для кабелей, относятся: пучение грунта, термокарст, солифлюкция, морозобойные трещины, наледи.
Пучение - увеличение объема влажного грунта в процессе его промерзания, проявляющееся в неравномерном подъеме поверхности грунта. Процесс пучения и его интенсивность зависят от многих факторов, из которых наиболее существенными являются: дисперсность и минералогический состав грунта, условия его охлаждения и промерзания, уровень грунтовых вод.
Вследствие различий в составе грунта, условиях его охлаждения и питании водой интенсивность пучения грунта даже в близко расположенных сечениях неодинакова.
Неравномерность пучения грунта создает механические напряжения на кабелях, могущие привести к их повреждению.
Особенно опасна неравномерность пучения для кабелей связи и других подземных сооружений при резкосменяющихся грунтовых условиях. Например, на границе сильнопучинистых с непучинистыми грунтами.
Величина и неравномерность пучения с глубиной уменьшается.
При сливающейся мерзлоте пучение практически прекращается на глубине, равной 2/3 слоя сезонного оттаивания.
При несливающейся мерзлоте пучение наблюдается по всей глубине сезоннопромерзающего слоя.
Бугры пучения (сезонные и многолетние) - местное поднятие дневной поверхности грунта под влиянием процесса инъекционного пучения, происходящего вследствие гидростатического напора свободной промерзающей воды и развивающегося в водопроводящих системах талых пород на границе с мерзлым. Бугры сезонного пучения достигают высоты 2-3 м и обычно образуются у подножья склонов южной экспозиции, в долинах рек и ложбинах стоков.
Многолетние бугры пучения возникают в местах, где находятся постоянные талики, а также в местах выхода подземных вод. Размеры их по высоте достигают 25 м, в диаметре - сотни метров. Ядра бугров пучения состоят из ледонасыщенных пород или чистого льда.
Термокарст - провальные формы рельефа, образующиеся вследствие оттаивания подземного льда и льдистых грунтов.
Солифлюкция - медленное вязкое течение грунта по склону рельефа, вызванное процессом сезонного промерзания - оттаивания грунта.
Морозобойные трещины - вертикальные трещины в грунте образуются вследствие неравномерного сжатия мерзлого грунта в процессе его охлаждения.
Наледи - образуются в результате выхода в зимнее время на дневную поверхность подземных или речных вод и их постепенного промерзания.
Наледи, образованные выходами подземных надмерзлотных вод, обычно встречаются у подошвы склона, в понижениях и ложбинах.
Речные наледи образуются с началом ледостава на промерзающих до дна реках.
Под действием развивающегося гидростатического давления воды, зажатой между промерзшим дном реки и льдом, покрывающим реку, лед взламывается и вода, разливаясь по поверхности, замерзает, образуя наледь.
Особенности изысканий
2.6. К особенностям изысканий в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунтов относятся мерзлотно-грунтовые обследования трассы строительства, включающие определение глубины сезонного промерзания - оттаивания, гидрогеологических условий, степени морозной пучинистости грунтов, а также определение участков с буграми пучения и подверженных морозобойным трещинам, термокарсту, солифлюкции, наледям.
Грунтово-мерзлотные обследования должны проводиться в полосе шириной 40-50 метров вдоль трассы.
По результатам обследования составляется геологический разрез (профиль) кабельной трассы, отражающий ее мерзлотно-грунтовые условия.
2.7. Изыскания трасс кабельных линий связи, прокладываемых в районах вечной мерзлоты проводятся, как правило, в два этапа:
предварительные изыскания, осуществляемые на стадии выбора трасс кабельных линий (стадия предпроектных работ);
окончательные изыскания, проводимые для разработки проектной документации (ТП, ТРП, РЧ).
Предварительные изыскания трасс следует производить, как правило, в весенний (апрель-июль) период. При осуществлении предварительных изысканий производится обследование предполагаемой трассы для выделения участков с переувлажненными грунтами, буграми пучения, морозобойными трещинами, наледями и с проявлениями термокарста и солифлюкции.
По возможности трасса должна быть выбрана в обход указанных участков.
При невозможности обхода отдельных участков с активным проявлением мерзлотно-грунтовых процессов необходимо их тщательно обследовать с определением границ распространения. При этом определяются геометрические размеры бугров пучения, ширина морозобойных трещин на поверхности земли и глубина их проникновения. В этот же период, характеризующийся максимальной грозодеятельностью, производятся измерения удельного сопротивления грунта для проектирования защиты от ударов молнии.
Трассу целесообразно намечать по возвышенным непереувлажненным местам, избегая участков вдоль южной экспозиции склонов, подвергающихся, как правило, более интенсивному (по сравнению с северной экспозицией склонов) развитию мерзлотно-грунтовых процессов.
Поскольку кабельные линии сооружаются обычно вдоль автомобильных или железных дорог, целесообразно использовать также материалы изысканий, проводившихся при проектировании дорог и данные о воздействии мерзлотно-грунтовых процессов в зоне дорог и других близлежащих инженерных сооружений в период их эксплуатации.
Трассу кабельной линии необходимо выбирать гипсометрически (по уклону) ниже дороги. При этом надмерзлотные и поверхностные воды задерживаются полотном дороги, что приводит к ослаблению мерзлотных (криогенных) процессов на трассе за счет их усиления за полотном дороги.
Окончательные изыскания трасс кабельных линий связи в районах вечной мерзлоты следует производить, как правило, в осенний (сентябрь-октябрь) период года с проведением тщательного обследования оптимального варианта трассы, особенно на участках интенсивного проявления пучения и других мерзлотно-грунтовых процессов.
2.8. Визуальные обследования трассы производятся вдоль полосы шириной 40-50 м. Кроме этого, по оси трассы производится проходка разведочных выработок (скважин или шурфов) для определения степени морозной пучинистости грунтов, а также для установления уровня надмерзлотных грунтовых вод и глубины залегания верхней границы вечномерзлых грунтов.
Бурение скважин диаметром 89-127 мм или закладка шурфов сечением 1,25 м (при неблагоприятных для бурения условиях, например, в грунтах с каменистыми включениями) производится до поверхности вечномерзлых грунтов, но не глубже 2,5 м.
2.9. Нормативная глубина сезонного промерзания-оттаивания принимается средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания-оттаивания грунтов по данным наблюдений, проводимым гидрометеорологическими станциями за период не менее 10 лет.
При отсутствии в районе проектируемой трассы данных натурных наблюдений, нормативные глубины сезонного промерзания-оттаивания определяются теплотехническими расчетами согласно приложения N 4 СНиП II-18-76.
При этом для единовременных замеров температуры вечномерзлых грунтов (необходимых для теплотехнических расчетов) производится бурение скважин глубиной 10 м, по одной на каждое ландшафтное подразделение.
