Наружные трубопроводы: виды, назначение, требования к прокладке
В современных системах водоснабжения и канализации выполняются большие объемы работ по прокладке наружных трубопроводов из труб различных видов.
Трубопроводы подразделяют на напорные, по которым жидкость подается под давлением (например, водопроводы), и безнапорные, в которых жидкость движется самотеком при соответствующем уклоне трубопровода. В зависимости от транспортируемой среды и назначения трубопроводы подразделяются на водопроводы и канализационные трубопроводы.
В зависимости от назначения и характера транспортируемой среды трубопроводы прокладываются в земле на определенной глубине и с уклоном.
Глубину заложения трубопровода назначают исходя из следующих основных условий: исключить возможность замерзания или перегрева транспортируемого по трубопроводам продукта и обеспечить сохранность трубопровода при воздействии внешних динамических (от транспорта) и статических (давление грунта) нагрузок.
Уклоны трубопроводов задаются исходя из следующих условий: для самотечных (безнапорных) трубопроводов - обеспечить необходимые скорости потоков жидкостей, а для напорных трубопроводов - иметь возможность опорожнить тот или иной участок трубопровода или выпустить накопившийся в нем воздух в случае необходимости (например, при ремонте).
Размещение трубопроводов в плане должно быть оптимальным с точки зрения экономии труб. По возможности их прокладывают по кратчайшему пути, обеспечивая минимальное число искусственных сооружений (переходов, дюкеров), что облегчает эксплуатацию и ремонт трубопроводов. При подземной прокладке трубопроводов необходимо соблюдать минимальные расстояния между ними (при параллельной укладке).
Размещение трубопроводов в профиле, т.е. по высоте или глубине, зависит от способа их прокладки:
- открытым способом прокладывают трубы по существующим или специально возводимым конструкциям (стенам, опорам, эстакадам), а также в проходных и полупроходных каналах. Доступ для осмотра таких труб возможен и в процессе прокладки, и при их эксплуатации;
- скрытая прокладка труб производится в траншеях и непроходных каналах. Доступ к таким трубам возможен только в период строительства;
- закрытым (бестраншейным) способом трубы укладывают без разработки грунта - прокалыванием, продавливанием, горизонтальным бурением, щитовой или штольневой проходкой.
Минимальная глубина и уклон прокладки трубопроводов указываются в проектах. При пересечениях трубопроводов разного назначения необходимо соблюдать по вертикали определенные расстояния между ними. Так, между напорными водопроводами это расстояние должно быть не менее 0,15-0,2 м, а при пересечении водопроводных и канализационных сетей - не менее 0,4 м. Если канализационная сеть прокладывается выше водопровода, то в месте пересечения выполняют специальные защитные устройства (кожуха).
Глубина заложения водопроводных труб, считая до их нижней точки, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры. Материал труб и элементов стыковых соединений трубопроводов, прокладываемых в зоне отрицательных температур, должен удовлетворять требованиям морозоустойчивости. Определяя глубину заложения водоводов и водопроводных сетей при подземной прокладке, учитывают внешние нагрузки от транспорта и условия пересечения с другими подземными сооружениями и коммуникациями. Для предупреждения нагревания воды в летнее время глубину заложения трубопроводов хозяйственно-питьевых водопроводов надлежит, как правило, принимать не менее 0,5 м, считая до верха труб. Глубину заложения труб производственных водопроводов следует проверять на условия предупреждения нагревания воды лишь в том случае, если нагревание недопустимо по технологическим соображениям.
Прокладка инженерных коммуникаций в районах Севера с вечномерзлыми грунтами осуществляют двумя способами, исключающими тепловое воздействие трубопроводов на грунт: надземным - бесканальным и в каналах на низких опорах, подземным - бесканальным (для одиночных низкотемпературных трубопроводов диаметром не более 300 мм) и канальным, используемым при совмещении сетей водоснабжения (холодного и горячего) и канализации.
Во всех случаях подземные трубопроводы следует конструировать так, чтобы их осадки при оттаивании грунтов оснований не превышали допустимых, для чего под трубами и каналами в зоне возможного оттаивания производят частичную замену вечномерзлого фунта песчаным.
Глубину заложения канализационных труб принимают на основании опыта эксплуатации трубопроводов в данном районе. При отсутствии данных по эксплуатации минимальную глубину заложения лотка трубы допускается принимать: для труб диаметром до 500 мм на 0,3 м меньше максимальной глубины проникания в грунт нулевой температуры (глубины промерзания фунта) для данного района; для труб большего диаметра - на 0,5 м меньше этой глубины. Во всех случаях расстояние от поверхности земли до верха трубы должно быть не менее 0,7 м. Трубопроводы, укладываемые на глубину 0,7 м и менее, считая от верха трубы, следует предохранять от промерзания и повреждения наземным транспортом.
Максимальная глубина заложения труб и коллекторов, прокладываемых открытым способом, зависит от прочности труб, грунтовых условий и метода производства работ. Практически она не должна превышать 4-6 м для керамических или асбестоцементных труб и 6-8 м для бетонных и железобетонных.
Основные требования, предъявляемые к трубопроводам, - это эксплуатационная надежность, водонепроницаемость, долговечность и высокая пропускная способность. Положение трубопроводов должно исключать замерзание или перегрев транспортируемой жидкости. Для безнапорных трубопроводов важным требованием является обеспечение необходимого уклона, без чего невозможно самотечное движение сточной жидкости. Требование долговечности трубопроводов связано с требованием коррозионной стойкости труб.