Заземлители в районах вечной мерзлоты

20.33. Основные решения по оборудованию заземлителей в местах с вечномерзлым грунтом принимаются проектной организацией после проведения предпроектных изысканий.

20.34. При оборудовании заземлителей в первую очередь следует, если это возможно, использовать естественные заземлители. В качестве естественных заземлителей могут служить: существующие обсадные и водоподъемные трубы скважин, проложенные в земле водопроводные трубы и другие металлические непокрытые изоляцией подземные сооружения (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, а также взрывчатых газов), железобетонные фундаменты сооружений, металлические неизолированные оболочки кабелей, металлические ограды, имеющие надежное соединение с землей и т.д. Сопротивление их во многих случаях достаточно мало из-за больших линейных размеров.

20.35. В районах с вечномерзлыми грунтами рекомендуется оборудовать выносные заземлители. Выносное заземление устраивают при наличии вблизи заземляемого объекта водоема, рудной жилы, таликов в тонкодисперсных отложениях и других мест с грунтом, имеющим значительно меньшее сопротивление, чем в месте установки объекта.

Длина соединительного провода до выносного защитного заземления не должна превышать 25 - 30 м, а при оборудовании рабочего заземления - 500 - 800 м.

20.36. В качестве электродов при устройстве выносного заземления используют:

листы железа с минимальной площадью 0,75 м² и толщиной 5 мм;

сетку размером 5×5 и 10×10 м, сваренную из стальных полос 40×4 мм с размером ячейки 40×40 см;

стержни, выполненные из профильной стали или труб длиной 1,5 - 2 м с минимальной площадью сечением 0,75 м² и толщиной стенок 4 мм.

20.37. В непромерзающих водоемах оборудуют заземлители согласно рис. 20.15. Заземлитель не рекомендуется располагать непосредственно у берега водоема.

20.38. При отсутствии близкорасположенных естественных водоемов для оборудования выносного заземления можно вырыть искусственный водоем глубиной не менее 2 м. Размеры водоема определяются условиями его промерзания. Зимой на поверхности водоема рекомендуется делать снегозадержание.

20.39. При невозможности оборудовать выносное заземление в мощных мёрзлых грунтах тонко- и среднедисперсных пород следует устанавливать глубинные (трубчатые) заземлители при соответствующей обработке грунта. Устройство глубинного трубчатого заземлителя показано на рис. 20.16. Оптимальная длина рабочей части заземлителя 15 - 20 м, диаметр трубы от 3/4" до 5". Трубы малого диаметра (до l") соединяют в параллельные плети и сваривают по длине в четырех - пяти местах. Для повышения эффективности заземлителя трубу в нижней части на длине 5 м необходимо перфорировать (20 - 25 отверстий диаметром 0,8 - 1,5 см на погонный метр трубы).

Рис. 20.15. Листовой (а) и стержневой (б) заземлители на дне водоема:

1 - заземлитель; 2 - заземляющий проводник; 3 - груз; 4 - дно водоема

Рис. 20.16. Глубинный трубчатый заземлитель в мерзлом грунте:

1 - обсадная труба; 2 - труба-насадка для заливки раствора; 3 - теплоизолятор; 4 - полоса для вывода заземлителя; 5 - тонкодисперсный грунт; 6 - тело заземлителя - труба с перфорацией; 7 - пеновоздушная подушка; 8 - талые породы; 9 - мерзлые грунты

Рис. 20.17. Крепление стальной полосы горизонтального заземлителя к грунту:

1 - стальная полоса; 2 - металлическая скоба; 3 - насыпной тонкодисперсный грунт

Внутрь заземлителя для постоянной эксплуатации вставляют трубу-насадку длиной 2 - 3 м, которая в нижней части должна иметь теплоизоляцию (несколько слоев полиэтиленовой пленки, кабельный пластикат), предохраняющую от интенсивного промерзания грунта в верхней части скважины.

Через трубу-насадку внутрь заземлителя заливают горячий раствор соли (25 - 40 кг на трубу) для оттаивания ледяных пропластков между фракциями породы в нижней части скважины. Нельзя заливать горячий раствор в пространство между стенкой скважины и перфорированной трубой, так как в этом случае возможны обвалы стенок скважины. В зависимости от категории мерзлого грунта и мощности ледяных включений и пустот в нижней части скважины требуется от 100 до 150 л горячего раствора соли.

Пространство между стенками скважины и телом заземлителя заполняют смесью горячего солевого раствора (10 - 15 %) с просеянными тонкодисперсными породами (гумусированные грунты, мелкий песок, суглинки, глина). Во избежание резкого увеличения сопротивления заземлителя перемешивание смеси и заполнение пространства между трубой и грунтом следует производить при положительной температуре. Влажность смеси доводят до такой степени, при которой еще не теряется свойство сыпучести (должна образоваться творожистая масса, исключающая возможность прилипания к стенкам скважин).

Верхнюю часть скважины (1,5 - 2 м от поверхности земли) засыпают без заполнения грунта сухими тонкодисперсными породами.

Для глубинного заземлителя скважину бурят на глубину, превышающую рабочую длину заземлителя на 1,5 - 2 м. При механическом бурении с обсадными трубами в сыпучемерзлых грунтах трубы извлекают только после засыпки тела заземлителя на 1/2 длины. Допускается в верхней части скважины оставлять обсадную трубу на длине примерно 3 - 5 м от поверхности земли. Во избежание образования каверн и пустот в скважине должна производиться утрамбовка грунта (при заполнении скважины).

20.40. При мощных мерзлых горизонтах грубодисперсных пород и слабом снеговом покрове удовлетворительные результаты могут быть получены при установке глубинных заземлителей длиной 20 - 100 м в скважины, пробуренные через толщи мерзлого грунта до талого грунта.

Оборудование таких глубинных заземлителей допускается выполнять без солевой обработки грунта.

При бурении скважины необходимо периодически контролировать сопротивление растеканию опущенного в забой бурового снаряда, которое приблизительно равно сопротивлению заземлителя, установленного в скважине. При снижении сопротивления до заданной величины бурение можно прекратить.

Для бурения скважин применяют бурильные агрегаты, указанные в п. 20.32.

20.41. При необходимости следует оборудовать несколько глубинных заземлителей, соединяя их стальной полосой сечением не менее 40×4 мм² или стальным прутком диаметром 12 мм, привариваемым к электродам на глубине 0,8 - 1 м.

Наиболее благоприятное время производства работ по оборудованию заземлителей - сентябрь и первая половина октября (до появления первых морозов).

20.42. С целью предотвращения интенсивного промерзания грунта площадку для оборудования заземлителей следует покрывать сверху искусственным теплоизолирующим материалом: древесными опилками, шлаком толщиной 0,5 - 0,6 м; поливинилхлоридной пленкой толщиной 0,08 - 0,1 мм; водовоздушной пеной толщиной 1 м, которая создается, например, эмульгатором «Волгонат» и позволяет уменьшить глубину промерзания грунта в 2,5 раза.

Работы по утеплению площадки для установки заземлителей следует проводить в сентябре - октябре, до первых морозов.

20.43. В качестве заземления при защите от ударов молнии в ранне-весенний период следует оборудовать протяженные горизонтальные заземлители в виде стальной полосы толщиной не менее 3 - 4 мм с площадью поперечного сечения не менее 80 мм² и длиной 80 - 100 м.

Полосу длиной не менее 50 м укладывают в траншею глубиной 0,1 - 0,3 м в деятельном слое и засыпают смесью тонкодисперсного грунта с солью (10 - 12 кг на 50 м траншеи). Остальную часть полосы укладывают на поверхность земли, очищенную от растений, и крепят металлическими скосами (костылями) к грунту, а сверху засыпают слоем тонкодисперсного грунта толщиной до 5 см (рис. 20.17).