Основные сооружения и арматура наружных трубопроводов
К основным сооружениям на сети наружных трубопроводов относятся: колодцы, упоры, тоннели, футляры, мосты, дюкеры, дождеприемники.
На наружных трубопроводах устанавливается следующая арматура: задвижки, поворотные дисковые затворы, обратные клапаны, воздушные вантузы, уличные водоразборные краны или колонки, пожарные гидранты и краны, клапаны для впуска воздуха, компенсаторы, а также выпуски для сброса воды при промывке и ремонте трубопроводов.
Водопроводные колодцы устраивают для размещения в них арматуры, присоединения ответвлений и устройства выпусков. Колодцы сооружают в основном из сборного железобетона, хотя применяются и кирпичные колодцы. Для временных водопроводов иногда устраивают деревянные колодцы. Наиболее совершенны и экономичны при массовом строительстве сборные железобетонные колодцы, которые монтируют из деталей, изготовляемых на заводах железобетонных изделий. На смотровых колодцах устанавливают чугунные люки, крышки которых должны быть на одном уровне с поверхностью проезжей части (при усовершенствованных покрытиях дорог). Если уровень грунтовых вод выше дна колодца, следует предусматривать гидроизоляцию дна и стен колодца на 0,5 м выше уровня грунтовых вод. Расстояние между колодцами надлежит принимать, как правило, кратным длине применяемых труб. Диаметр колодцев в плане зависит от диаметра труб, а также от типа арматуры и фасонных частей, размещаемых в колодце. Глубина колодцев зависит от принятой глубины заложения труб.
На рисунке ниже показаны круглые в плане сборные железобетонные колодцы диаметром 1,5 м двух типов. (Такие колодцы устраивают диаметром от 1 до 3 м.) Форма нижнего кольца зависит от числа труб, примыкающих к колодцу. Число колец определяется требуемой глубиной колодцев. Для колодцев диаметром 1-1,5 м используют стандартные кольца.
Сборные железобетонные колодцы
Упоры. Давление воды в напорных водопроводных трубах обусловливает появление сил, направленных нормально их стенкам и вызывающих в материале растягивающие напряжения. На прямых участках линий труб не возникает сил, направленных вдоль их оси. Они появляются в местах поворота линий, а также в некоторых узлах сети, в частности в местах ответвлений, на концах тупиковых участков и т.п.
Силы внутреннего давления воды на колена, отводы, тройники и заглушки действуют вдоль осей труб и передаются на стыковые соединения. Стыки раструбных труб не рассчитаны на сопротивление продольным растягивающим усилиям, и для них в указанных случаях необходимо устраивать упоры, воспринимающие эти усилия. Особенно важно предусмотреть устройство упоров для труб большого диаметра, в которых силы, действующие на стык, могут быть весьма значительными.
Упоры выполняются конструктивно в виде бетонных, кирпичных или бутовых массивов, в которые упираются соответствующие фасонные части. Упоры можно устраивать как в колодцах, так и прямо в земле. При изменении направления трубы в вертикальной плоскости также необходимо устраивать упоры с учетом направлений действия силы давления.
Тоннели и футляры. Не допускается прокладка труб непосредственно в земле при пересечении водопроводных линий с путями железных дорог, так как разрыв труб или их повреждение может вызвать размыв железнодорожного полотна. Поэтому трубы прокладывают в специальных тоннелях или футлярах (кожухах). В случае разрыва водопроводной трубы они позволяют отвести воду из-под железнодорожных путей и произвести ремонт линии без повреждения полотна и перерыва в движении.
Футляр выполняется из стальных труб большего, чем у водопроводных труб, диаметра. Для ремонта труб их приходится извлекать из футляра, что должно.быть учтено при устройстве одного из колодцев. Футляр устраивается с уклоном к одному из колодцев для слива воды из труб при авариях. На трубе предусматривается устройство выпуска.
Переход водопроводных труб через реки может быть осуществлен по мосту - существующему, специальному, а также по дну реки. При переходе водопроводной линии по мосту трубы подвешивают к проезжей части моста так, чтобы обеспечить доступ к ним для осмотра и ремонта. Для переходов следует применять стальные трубы, которые утепляют, чтобы предотвратить замерзание воды в трубах.
К основным видам устройства надземных переходов трубопроводами относятся: в виде «провисающей нити», в виде трубчатых самонесущих арок, укладка по специально сооруженным опорам и эстакадам; устройство переходов в дамбах.
При переходе по дну водоема трубопровод укладывают в виде дюкера. Дюкером называют участок трубопровода, проложенный по дну реки в траншее. Минимальное расстояние от верха трубопровода до дна реки принимают не менее 0,5 м, а в пределах фарватера судоходных рек - не менее 1 м. Расстояние между нитками дюкеров принимают равным расстоянию между водоводами. По обе стороны дюкера устраивают камеры переключений с установкой задвижек, позволяющих выключать при аварии одну из ниток. Так как дюкер в процессе эксплуатации недоступен для осмотра и ремонта, его устраивают особенно тщательно.
Для дюкера применяют стальные трубы повышенной прочности со сварными стыками, усиленными муфтами. Дюкер собирают и сваривают на плотах, подмостях, на льду и т.п. и погружают целиком в траншею, заготовленную на дне водоема путем подводного землечерпания. В последнее время с успехом применяют устройство дюкеров способом протаскивания, когда дюкер собирают на берегу и в готовом виде протаскивают тросами по дну на место с помощью трактора или лебедки. Оба конца дюкера должны завершаться в специальных колодцах с устройством в них соответствующих переключений.
Смотровые колодцы на канализационных сетях всех систем предусматривают: в местах присоединений (узловые), в местах изменения направлений, уклонов и диаметров трубопроводов (поворотные), на прямых участках (линейные и промывные) на расстояниях в зависимости от диаметра труб: 35 м при D = 150 мм; 50 м при D = 200-450 мм; 75 м при D = 500 и 600 мм; 100 м при D= 700-900 мм; 150 м при D= 1000-1400 мм; 200 м при D = 1500-2000 мм; 250-300 м при D > 2000 мм.
Размеры в плане колодцев или камер бытовой и производственной канализации принимают в зависимости от трубы наибольшего диаметра, присоединяемой к колодцу: для прямоугольных колодцев 1x1 м при D= 600 мм; 0,4х0,5 м при D = 700 мм и более; для круглых колодцев 1 м при D < 600 мм; 1,25 м при D= 700 мм; 1,5 м при D= 800-1000 мм; 2 м при D = 1200 мм.
Размеры колодцев в плане на поворотах трубопроводов необходимо определять из условия размещения в них лотков поворота. На трубопроводах диаметром до 150 мм и при глубине заложения до 1,2 м допускается устройство колодцев диаметром 700 мм. При глубине прокладки сети более 3 м диаметр колодцев должен быть не менее 1500 мм.
Колодец состоит из рабочей части, обеспечивающей возможность производства работ в колодце, горловины, предназначенной для спуска в рабочую часть, и люка. Высота рабочей части колодца (от полки или площадки лотка до перекрытия) принимается не менее 1,8 м. В рабочей части колодца предусматривают установку стальных скоб или навесных лестниц для спуска в смотровой колодец, а на трубопроводах Dy > 1200 мм при высоте рабочей части более 1500 мм - ограждение рабочей площадки высотой 1000 мм.
Полки лотка смотровых колодцев располагают на уровне верха трубы большого диаметра. В колодцах на трубопроводах диаметром более 600 мм допускается устройство рабочей площадки с одной стороны лотка и полки шириной не менее 100 мм. Рабочую часть колодца перекрывают плитой с отверстием диаметром 700 мм, на которой устанавливают горловину из колец диаметром 700 мм. Горловину закрывают люком, расположенным в нише дорожной плиты. Установку люков необходимо предусматривать: в одном уровне с поверхностью проезжей части дорог при усовершенствованном покрытии, на 50-70 мм выше поверхности земли в зеленой зоне и на 200 мм выше поверхности земли на незастроенной территории.
Железобетонный дождеприемный колодец (круглый в плане)
Дождеприемники предназначены для сбора и отведения поверхностного стока с территорий городов и поселков. Дождеприемник представляет собой канализационный колодец с решеткой из чугуна в верхней части и лотком, переходящим в водоотводную трубу, - в нижней части (рисунок выше). Дождеприемники изготовляют обычно из железобетона и устанавливают: на затяжных участках спусков (подъемов); в пониженных местах при пилообразном профиле лотков улиц; в местах улиц, дворовых и парковых территорий, не имеющих стока поверхностных вод.
Заделка труб в стенах колодцев должна обеспечивать плотность соединения, водонепроницаемость в условиях водонасыщенных грунтов, а также возможность независимой осадки стенок колодца. Соединение труб разных диаметров раздельной канализации производят в колодцах по расчетным уровням воды, а в дождевой и общесплавной - по шелыгам труб.
Задвижки служат для выключения отдельных участков сети. Их устанавливают с тем расчетом, чтобы при закрытии не прекращалось водоснабжение ни одного объекта и чтобы при этом было выключено не более пяти пожарных гидрантов. В настоящее время наиболее употребительна задвижка, действие которой обусловливается постепенным поднятием и опусканием дисков, открывающих и закрывающих трубу при вращении шпинделя. Задвижки больших диаметров приводят в действие с помощью гидроприводов или электрических двигателей.
Обратный клапан состоит из помещенного внутри корпуса шарнирно-подвижного клапана, который пропускает воду только в одном направлении. При обратном движении воды клапан опускается на гнездо, к которому прижимается давлением воды. Обратные клапаны ограничивают те участки сети, на протяжении которых недопустимо обратное движение воды.
Воздушные вантузы устанавливают в повышенных точках сети для автоматического выпуска скопившегося в них воздуха.
Уличные водоразборные краны или колонки устанавливают при отсутствии вводов водопровода в дома. Их ставят с тем расчетом, чтобы радиус действия колонки, учитывая путь наиболее удаленного потребителя, не превышал 100 м. Колонки устанавливают непосредственно на каменную или кирпичную подставку.
Пожарные гидранты служат для подачи воды при пожаротушении. Их устанавливают на уличной или дворовой сети на расстоянии 5 м от стен зданий и не более 2,5 м от края дороги, на взаимном расстоянии не более 150 м.
Компенсаторы - устройства, воспринимающие температурные удлинения металлических трубопроводов; их ставят в тех случаях, если стыки труб сами не компенсируют соответствующие перемещения. Компенсаторы следует устанавливать на стальных трубопроводах, прокладываемых в туннелях или на эстакадах, при укладке труб в просадочных грунтах, при подземной прокладке линий из стальных труб со сварными стыками, при жесткой заделке стальных труб в стенки колодцев, резервуаров, баков.