Фундаменты из винтовых свай под опоры ЛЭП, ВЛ и контактной сети
Отдел продаж
Запись на геологию
Последнее обновление 29.07.2025

Фундаменты из винтовых свай под опоры ЛЭП, ВЛ и контактной сети

Статья содержит основную информацию о параметрах свай для энергосетевого строительства и ценах на них, а также реальные примеры использования винтовых свай под опоры ЛЭП, ВЛ и контактной сети.

Введите ваш e-mail, и мы отправим статью на почту *
Введите код*
Нажимая кнопку «Получить», я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями
194 тыс. км
Общая протяженность электросетей в РФ (увеличилась на 6,7 % относительно 2018 года).
247,6 тыс. МВт
Общая установленная мощность электростанций в РФ (увеличилась на 41 % относительно 2022 года).
Приказ Минэнерго от 30 ноября 2023 года № 1095 «Об утверждении схемы и программы развития электроэнергетических систем России на 2024–2029 годы».
1,27 млрд.
кВтч
достигнет потребление электроэнергии в России в 2029 году, если среднегодовой темп прироста сохранится на уровне 2,04 %. К этому времени планируется ввести в эксплуатацию около 6,5 тысяч километров высоковольтных линий напряжением от 220 кВ.

Параллельно с вводом в эксплуатацию новых ВЛ и электростанций осуществляется и переоборудование существующих. Вопрос модернизации электрической инфраструктуры в России стоит сегодня очень остро: в распределительных сетях среднего и низкого напряжения (более 80% всех сетей) она выработала свой ресурс. Ежегодно замены требуют 4-5 % линий, в том числе из-за проблем, связанных с износом фундаментов и нестабильностью грунтов.

Сложившаяся ситуация усугубляется изменением климатических условий на территории Российской Федерации. Ледяные дожди, повышенная ветровая нагрузка и другие погодные явления дополнительно нагружают фундаменты опор.

Таким образом, развитие электроэнергетической системы России требует не только масштабного расширения сетевой инфраструктуры, но и решения ключевых проблем, связанных с ее износом. В этих условиях традиционные методы строительства зачастую оказываются недостаточно эффективными, увеличивая сроки проведения работ и затраты на эксплуатацию.

Одним из наиболее эффективных решений является применение винтовых свай, которые в меньшей степени подвержены износу, устойчивы к деформациям, позволяют снизить издержки на материалы и сократить сроки строительства даже в сложных геологических и климатических условиях.

Применение винтовых свай в реконструкции
и строительстве ЛЭП и ВЛ

Теоретические основания применения винтовых свай в строительстве были разработаны еще в 1950 – 1960-х годах в СССР. Значительный вклад в изучение технологии внесли Г. С. Шпиро, Н. М. Бибина, Е. П. Крюков, И. И. Цюрупа, И. М. Чистяков, М. А. Орделли, М. Д. Иродов и другие ученые.

В середине 60-х годов началось интенсивное внедрение свайно-винтовых фундаментов в электросетевое строительство. По результатам испытаний, а также опытной эксплуатации опор линий связи высотой до 245 метров в 1961 – 1964 годах было разработано «Руководство по проектированию и устройству мачт и башен линий связи из винтовых свай».

Виктор Николаевич Железков – первый ученый, рассмотревший технологию винтовых свай через призму научного опыта, доказал, что винтовые сваи – не просто являются альтернативой традиционным фундаментам, но и превосходят их, к примеру, в сложных геологических условиях. В 2004 году он опубликовал монографию «Винтовые сваи в энергетической и других отраслях», в которой обобщил ценные экспериментальные данные по определению несущей способности винтовых свай.

К сожалению, конструкция винтовой сваи, предложенная В.Н. Железковым (с одной лопастью в 1,25 витка, начинающейся на скошенной части ствола и плавно увеличивающейся в ширину) и получившая широкое распространение, была разработана прежде всего для снижения энергоемкости процесса погружения. Добиться повышения несущей способности можно было только за счет увеличения диаметра ствола и лопасти.

Железков Виктор Николаевич

За прошедшие годы подход к проектированию и строительству фундаментов опор ЛЭП, ВЛ и контактной сети из винтовых свай значительно изменился. Тем не менее, результаты расчетов винтовых свай на вдавливающие, выдергивающие и горизонтальные нагрузки аналитическими методами, базирующимися на табличных значениях коэффициентов, все еще демонстрируют значительные расхождения с результатами, полученными во время полевых испытаний грунтов натурными сваями.

ГК «ГлавФундамент» при оценке несущей способности используют численное моделирование статических испытаний грунтов сваями: создание расчетных схем для численного моделирования позволяет получать достоверные результаты, когда расхождение в величине несущей способности даже для слабых грунтов не превышает 20 %.

Примеры использования винтовых свай под опоры ЛЭП и ВЛ

Реконструкция ВЛ 220 кВ «Астрахань – Рассвет»

В рамках реализации программы ПАО «ФСК ЕЭС» (с 2022 года – ПАО «Федеральная сетевая компания – Россети») ГК «ГлавФундамент» приняла участие в реконструкции воздушной линии электропередач.
Задачи
  • разработать техническое решение для фундаментов переходных опор;
  • изготовить и установить винтовые сваи;
  • провести контрольные полевые испытания.
Особенности
  • в основании свай залегают рыхлые водонасыщенные пылеватые пески (III категория сложности грунтовых условий);
  • высота опор – 148 метров, расстояние между опорами – 1 200 метров (переход через Волгу);
  • срок строительства – 1,5 месяца.

Техническое решение предусматривало использование свайных кустов, состоящих из 20 свай каждый. Проведенные испытания показали, что в этом случае будет обеспечено восприятие знакопеременных нагрузок до 50 тонн и выдергивающих нагрузок до 40 тонн на одну сваю.

Для объекта было изготовлено 160 свай со следующими параметрами:

  • длина – 9 м;
  • диаметр ствола – 325 мм;
  • толщина стенки – 8 мм;
  • толщина лопасти – 10 мм;
  • марка стали – 09Г2С.

Строительство трассы ВЛ 110 кВ на Русском месторождении

ГК «ГлавФундамент» выполнила расчет несущей способности винтовых свай для фундаментов опор ЛЭП на территории Русского месторождения, которое разрабатывается ПАО НК «Роснефть».
Задачи
  • выполнить численные расчеты несущей способности винтовых свай по грунту на вдавливающие и выдергивающие нагрузки и по материалу;
  • выполнить аналитический расчет на действие сил морозного пучения;
  • выполнить прочностные расчеты узла соединения сваи с ростверком из стальных элементов.
Особенности
  • сейсмическая активность района строительства – 5 баллов;
  • грунты в пятне застройки находятся как в многолетнемерзлом, так и в талом, обычно сильно увлажненном состоянии;
  • залегающие с поверхности мерзлые толщи развиты очень широко, их мощность изменяется от 5-10 м до 150-200 м. Среднегодовые температуры многолетнемерзлых пород на большей части территории колеблются от 0 до -2°С;
  • грунты участка строительства выделены в 22 инженерно-геологических элемента.
Чтобы оценить геотехническую ситуацию, специалистам необходимо было рассмотреть основные факторы, которые могли повлечь деформации проектируемых опор:
01
Наличие в основании опор мощной толщи слабых глинистых грунтов.
Мощность глинистых отложений текучей и текучепластичной консистенции составляет 9 метров. Обладая существенной сжимаемостью и малой водопроницаемостью, при дополнительном нагружении могут повлечь большие неравномерные осадки основания на протяжении десятков и даже сотен лет.
02
Наличие грунтов, подверженных силам морозного пучения.
Устойчивость конструкций фундамента на действие касательных сил морозного пучения обеспечивается достаточным сопротивлением на действие выдергивающих нагрузок.
Винтовые сваи,
рекомендованные под объект
Широколопастные многолопастные составные (из труб переменного сечения) со следующими конструктивными и геометрическими параметрами:
  • диаметр лопастей – 500-1000 мм;
  • толщина лопастей – 14 мм;
  • конфигурация лопастей – для текучепластичных грунтов;
  • диаметр ствола – 159-325 мм;
  • толщина стенки ствола – 10 мм;
  • длина винтовой сваи – 5 000-10 000 мм.
Оценка несущей способности свай по грунту

Стандартная методика оценки (СП 24.13330 «Свайные фундаменты») базируется на упрощенных моделях взаимодействия свай с грунтом, поэтому не обладает достаточной точностью и требует проведения численных расчетов, позволяющих моделировать работу сваи в полевых условиях.

Для оценки несущей способности многолопастных конструкций специалисты научного отдела использовали системы автоматизированного проектирования (САПР), базирующиеся на методе конечных элементов (МКЭ).

В первую очередь была выбрана определяющая модель грунта – упруго-пластичная модель с критерием разрушения Мора – Кулона. Затем было выполнено моделирование в трехмерной (пространственной) постановке. Моделировались воздействия:

  • для оценки несущей способности на вдавливание;
  • для оценки несущей способности на выдергивание.

По результатам расчета было установлено, что при использовании указанных модификаций винтовой сваи условие по обеспечению несущей способности на действие вдавливающих и выдергивающих нагрузок выполняется с запасом.

Также были смоделированы расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей. Необходимость расчета обусловлена сложной зависимостью этих параметров от грунтовых условий и характера нагрузок от строения.

Оценка несущей способности свай и металлических ростверков по материалу

Для расчета прочности и жесткости (по материалу) элементов ростверка и винтовых свай в системах автоматизированного проектирования также были созданы трехмерные модели.

По результатам численного моделирования максимальные эквивалентные напряжения (180 МПа) не превышают значение расчетного сопротивления стали (235 МПа). Следовательно, условие по обеспечению несущей способности стальных элементов выполняется с запасом.

Расчет элементов ростверка по деформациям

В соответствии с СП 63.13330 «Бетонные и железобетонные конструкции» расчет металлических элементов по деформациям производят из условия, по которому прогибы или перемещения конструкций от действия внешней нагрузки не должны превышать предельно допустимых значений прогибов или перемещений.

Было установлено, что условие по деформации выполняется.

Устойчивость на воздействие сил морозного пучения

Проверка на устойчивость к воздействию касательных сил морозного пучения проводилась в соответствии с СП 25.13330 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

Расчет был выполнен для наихудших грунтовых условий. Установлено, что устойчивость сваи на воздействие касательных сил морозного пучения выполняется с запасом.

Таким образом, выполненные расчеты свидетельствуют о возможности применения рекомендованных многолопастных составных винтовых свай и металлических ростверков. Окончательное решение должно быть принято по результатам испытаний статической нагрузкой.

Испытания винтовых свай под опоры ЛЭП

«ГлавФундамент» провела контрольные статические испытания грунтов винтовой сваей при действии вдавливающей и выдергивающей нагрузки на объекте «ВЛ 220 кВ РЧ-225/235 Раскино – Чапаевка». Генеральный заказчик работ – ПАО «Федеральная сетевая компания – Россети».
Задачи
  • подтвердить несущую способность винтовых свай с диаметром ствола 219 мм, погруженных на глубину 6,5 м.
Особенности
  • доступ к отдельным опорам был затруднен, из-за чего приходилось использовать временные дороги – «зимники».
В общей сложности выполнено 10 испытаний для пяти опор ЛЭП, расположенных на расстоянии несколько десятков километров друг от друга. Вдавливающая и выдергивающая нагрузки на каждую сваю доводились до значения 13,5 тонны.
Испытания винтовых свай под опоры ЛЭП
Испытания винтовых свай под опоры ЛЭП 1
Испытания винтовых свай под опоры ЛЭП 2
Испытания винтовых свай под опоры ЛЭП 3

Расчет несущей способности винтовых свай
в рамках реконструкции подстанции

ГК «ГлавФундамент» приняла участие в реконструкции подстанции с рабочим напряжением 220 кВ «Рассвет», которая обслуживается МЭС Сибири – филиалом ПАО «ФСК ЕЭС».
Задачи
  • выполнить численные расчеты несущей способности винтовых свай в сильнопучинистых грунтах методом конечных элементов (МКЭ).
Особенности
  • с поверхности площадки строительства залегают насыпные грунты, которые подстилаются сильнопучинистыми суглинками;
  • в многоводные годы площадка заполняется талыми и дождевыми водами на глубину 0,3=0,5 м.
При выполнении расчетов в системах автоматизированного проектирования (САПР) специалисты ГК «ГлавФундамент» основывались на том, что во время установки сваи для минимизации нарушения структуры грунта контролировались коэффициент завинчивания (в диапазоне 0,8-1,0 шага лопасти) и скорость погружения.
Винтовые сваи,
установленные под объект
Широколопастные двухлопастные для сезоннопромерзающих грунтов со следующими конструктивными и геометрическими параметрами:
  • диаметр лопастей – 490 мм;
  • толщина лопастей – 8 мм;
  • конфигурация лопастей – для тугопластичных грунтов;
  • диаметр ствола – 159 мм;
  • толщина стенки ствола – 5 мм;
  • длина винтовой сваи – 4 600 мм.

Было проведено численное моделирование НДС грунта вокруг винтовой сваи при действии вдавливающей и выдергивающей нагрузки. За несущую способность сваи принималась нагрузка, воспринимаемая ею при осадке (полной вертикальной деформации) равной 30 мм. Винтовая свая моделировалась в рамках упругой модели.

Анализ результатов расчета напряженно-деформированного состояния показал, что несущая способность сваи по грунту составляет:

  • при действии вдавливающей нагрузки – 9,2 тс;
  • при действии выдергивающей нагрузки – 7,4 тс.

Следовательно, условие по обеспечению несущей способности и устойчивости грунтов основания свайного фундамента выполняется с запасом.

Необходимость установки винтовых свай в сильнопучинистые грунты требовала обязательного выполнения проверки устойчивости свайного фундамента к действию касательных сил морозного пучения. Расчеты показали, что устойчивость обеспечивается.

Купить винтовые сваи для ЛЭП и ВЛ: цены, основные параметры

Товар в наличии
Винтовая свая для ЛЭП 159 мм
От 8 635 ₽
Товар в наличии
Винтовая свая для ЛЭП 219 мм
От 11 135 ₽
Товар в наличии
Винтовая свая для ЛЭП 325 мм
От 15 985 ₽

Диаметр ствола 159 мм

  Вес, кг
  Широколопастная двухлопастная Широколопастная трехлопастная
Длина, мм Толщина стенки, мм
  4,0 5,0 6,0 4,0 5,0 6,0
3 000 69,8 81,0 91,9 81,8 93,0 103,9
3 500 77,4 90,5 103,2 89,4 102,5 115,2
4 000 85,0 100,0 114,5 97,0 112,0 126,5
4 500 92,6 109,5 125,8 104,6 121,5 137,8
5 000 100,3 119,0 137,2 112,3 131,0 149,2
5 500 107,9 128,4 148,5 119,9 140,4 160,5
6 000 115,5 137,9 159,8 127,5 149,9 171,8
6 500 123,1 147,4 171,1 135,1 159,4 183,1
7 000 130,8 156,9 182,4 142,8 168,9 194,4

Диаметр ствола 219 мм

  Вес, кг
  Широколопастная двухлопастная Широколопастная терхлопастная
Длина, мм Толщина стенки, мм
  6,0 8,0 10,0 6,0 8,0 10,0
3 000 105,1 120,5 150,8 118,1 133,5 163,8
3 500 118,3 136,3 171,6 131,3 149,3 184,6
4 000 131,5 152,0 192,4 144,5 165,0 205,4
4 500 144,7 167,8 213,2 157,7 180,8 226,2
5 000 157,9 183,5 234,1 170,9 196,5 247,1
5 500 171,1 199,3 254,9 184,1 212,3 267,9
6 000 184,3 215,0 275,7 197,3 228,0 288,7
6 500 197,5 230,8 296,5 210,5 243,8 309,5
7 000 210,7 246,5 317,3 223,7 259,5 330,3

Диаметр ствола 325 мм

  Вес, кг
  Широколопастная двухлопастная Широколопастная терхлопастная
Длина, мм Толщина стенки, мм
  6,0 8,0 10,0 6,0 8,0 10,0
3 000 174,6 221,5 267,0 191,6 238,5 284,0
3 500 198,1 252,8 305,8 215,1 269,8 322,8
4 000 221,5 284,0 344,6 238,5 301,0 361,6
4 500 245,0 315,3 383,4 262,0 332,3 400,4
5 000 268,4 346,6 422,3 285,4 363,6 439,3
5 500 291,9 377,8 461,1 308,9 394,8 478,1
6 000 315,3 409,1 499,9 332,3 426,1 516,9
6 500 338,7 440,3 538,7 355,7 457,3 555,7
7 000 362,2 471,6 577,6 379,2 488,6 594,6
Полезна ли Вам информация на данной странице?
Узнайте стоимость будущего фундамента
Комментарии
Читайте также