Вопросы организации заземления в условиях вечной мерзлоты особенно актуальны для нашей страны. Ведь примерно 2/3 ее территории представлено именно такими грунтами.
Наиболее удобным и эффективным типом заземления в условиях вечной (специалисты часто именуют ее многолетней) мерзлоты является электролитическое. В то же время, для него характерно возникновение таликов, т. е. незамерзающих участков почвы вокруг электродов. Такие участки, если они появились в непосредственной близости от здания или дороги, могут привести к серьезным последствиям, вплоть до частичного разрушения указанных объектов. О том, как учитывать фактор возникновения талика, и пойдет речь в данной статье.
Следует для начала отметить, что сам по себе термин «вечная мерзлота» используется в основном в быту. Более правильный вариант, используемый специалистами - «многолетняя мерзлота». Другой, более существенный фактор, расходящийся с бытовыми представлениями — верхний слой в таких местах редко бывает замерзшим круглый год. Обычно слой толщиной 1 — 2 м летом тает, превращаясь в мягкую субстанцию.
Помимо высокого удельного сопротивления грунта, серьезная проблема при организации заземления в условиях многолетней мерзлоты - явление постепенного выталкивания электрода (как практически любых других предметов) из грунта. Для предотвращения выталкивания используют электролитическое заземление в виде горизонтального электрода, помещенного на глубину 0,7 м. Эта глубина, с одной стороны, обеспечивает нужный уровень стабильности параметров заземления, с другой стороны, на ней уже не наблюдается явление выталкивания. Уже классическим стал вариант с электродом общей длиной 3 метра, примером которого является ZANDZ ZZ-100-102.
Влияние талика на здания и дороги
Талики возникают из-за проникновения электролита (как правило, это смесь солей) в почву рядом с заземлением, из-за чего температура замерзания грунта значительно снижается. В итоге даже в зимнее время грунт имеет мягкую структуру. Эта особенность, следует из принципа функционирования электролитического заземления.
При строительстве зданий в условиях многолетней мерзлоты наибольшее распространение получил свайный фундамент. Бывают железобетонные буронабивные и стальные сваи. В первом случае бурится скважина, в которую устанавливается железобетонная арматура и заливается бетон. Буронабивные сваи — наиболее современный вид свай, обеспечивающий высокие эксплуатационные характеристики. Но длина такой сваи обычно не превышает 2,5 м. Размягчение земли от электролитического заземления со временем может дойти до данного уровня, тогда появляется риск, что свая просядет и в конструкции здания появятся трещины.
Для установки стальных свай сначала бурят скважину небольшой глубины, а потом размягчают почву струей пара и вводят в нее сваю. Стальные сваи могут иметь длину 3 м и более. Но у них есть другая проблема — они подвержены коррозии. И эта коррозия может возникнуть в свае как результат действия электролита от заземления. Разрушение сваи в результате коррозии — крайне опасное явление.
Строительство дорог в условиях многолетней мерзлоты является до сих пор не решенной полностью задачей. Некоторые дороги построены по технологии, предусматривающих укладку массивных железобетонных плит в основание. Со временем, если грунт подтаивает на глубине, больше той, которая учитывалась при расчетах, плиты перекашиваются. На дорожном полотне появляются трещины и неровности. Подтаивание грунта может возникать как по естественным причинам (изменение климата), так и в результате возникновения техногенных таликов, в том числе и от заземления.
Часто в условиях многолетней мерзлоты строители дорог отдают предпочтение покрытию из щебня, но с некоторыми добавками, улучшающими структуру дорожного полотна. Талики проявляют себя на такой трассе в виде впадин.
Расчет параметров талика: не все так просто
Из всего перечисленного можно сделать вывод — электролитическое заземление должно быть размещено таким образом, чтобы зона талика никак не захватывала строения, дороги и другие объекты инфраструктуры.
Для наиболее распространенной конструкции электролитического заземления с горизонтальным электродом длиной 3 м принято считать, что зона талика имеет форму эллипса, вытянутого вдоль данного электрода. Длина зоны талика принимается равной 6 м, а ширина — 3 м.
Эти данные можно считать достоверными в общих случаях случая, когда в грунте вода смешана с таким относительно гомогенными субстанциями как торф, песок, глина и т. п. Для таких субстанций можно предположить, что электролит в них распределяется равномерно. В реальности такое встречается редко. Например, грунт может включать в себя куски твердой породы больших размеров.
Мало того, строители, выбирая место для размещения объектов в многолетней мерзлоте, обычно отдают предпочтение местам, где относительно тонкий слой замерзшего грунта лежит поверх массивных скал. Естественно, поверхность скалы в общем случае имеет неровную форму, в ней есть трещины и углубления, способствующие неравномерности растекания электролита.
Есть ли официально утвержденные нормативы, где детально прописано, как именно рассчитывать электролитическое заземление для районов многолетней мерзлоты? К сожалению, единственным такого рода документом, где более-менее детально рассмотрено явление образования талика, являются «Технические указания по проектированию, строительству и эксплуатации кабельных линий связи в условиях вечной мерзлоты», изданные Министерством связи СССР в 1981 г. Сейчас этот документ можно рассматривать уже только как справочный. Причем там рассмотрен только частный случай (кабельные линии связи), а технологии с тех пор ушли далеко вперед. Создание единых методических указаний по применению заземления в условиях многолетней мерзлоты — крайне дорогостоящая затея, к которой на государственном уровне в нашей стране никто больше не возвращался.
Тем не менее, на уровне отдельной компании может накоплен значительный опыт по проектированию электролитического заземления в разных условиях, в том числе и многолетней мерзлоте. Обращайтесь за расчетом электролитического заземления в Технический центр ZANDZ.
Смотрите также:
Электролитическое заземление в вечномерзлых грунтах: вертикальные или горизонтальные электроды?
Электролитическое заземление в средней полосе России
Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"
Нержавеющее заземление можно проверить магнитом?