Прокладка трубопроводов через естественные и искусственные препятствия

ЛЕКЦИЯ 7

Конструкция водопроводной сети

Для наружных водопроводных сетей применяют чугунные, стальные и асбестоцементные трубы, а в последнее время также пластмассовые трубы. Для водоводов применяют чугунные, стальные, железобетонные трубы, в отдельных случаях деревянные (из клепок).

Чугунные трубы и фасонные части. Чугунные трубы (рис. 37, а) для напорных трубопроводов изготовляют у нас по ГОСТ 5525— 61 и 9583—61 раструбные, т. е. один конец трубы расширенный называемый раструбом, а другой гладкий. Для нормального рабочего давления до 10 ати изготовляют водопроводные трубы внутренним диаметром от 50 до 1200 мм, длиной от 2 до 7 м. Для предохранения от коррозии чугунные трубы при их изготовлении асфальтируют внутри и снаружи.

В местах ответвлений труб, поворотов, переходов от одного диаметра к другому используют фасонные части, изготовляемые из чугуна. Фасонные части (рис. 37, б) в отличие от труб изготовляют не только с раструбными, но и с фланцевыми концами. Последние необходимы для присоединения задвижек и другой арматуры, имеющей фланцы. При отсутствии на строительстве чугунных фасонных частей их можно заменить стальными, свариваемыми из листовой стали.

Прокладка трубопроводов через естественные и искусственные препятствия

Основной раздел: Конструкция водопроводной сети

Дополнения к основному разделу:

• § 17. Трубы и их соединения
• § 18. Прокладка трубопроводов через естественные и искусственные препятствия
• § 19. Прием и испытание водопроводных сетей
• § 20. Арматура водопроводной сети
• § 21. Водопроводные колодцы

 

При пересечении с реками водопроводные трубы укладывают по дну протока в виде так называемого дюкера (рис. 43). Трубопроводы располагают не менее чем на 1 м ниже дна реки в траншее (во избежание вымывания грунта из-под них и повреждения якорями). При пересечении рек дюкерами количество линий трубопроводов должно быть не менее двух. С обоих концов дюкера строят колодцы, в которых размещают задвижки для выключения отдельных линий дюкеров. Дюкеры обычно выполняют из стальных труб с весьма усиленной битумной изоляцией.

Рис. 43. Схема дюкера

Переходы под железными и автомобильными дорогами. При пересечении трубопроводами железнодорожных линий и автомобильных дорог трубопроводы следует прокладывать в проходной галерее или футляре (кожухе), представляющем собой трубу большего диаметра на 200—300 мм. Эти устройства предохраняют от размыва полотно в случае разрыва водопроводной линии и позволяют производить ремонт линий без нарушений движения. Галереи устраивают обычно при пересечении трубопроводами магистральных железнодорожных путей или несколько параллельных заводских путей ответственного назначения. В остальных случаях предпочтительнее устройство футляров. Под второстепенными заводскими железнодорожными путями водопроводные трубы диаметром до 200—300 мм с рабочим давлением до 2—3 am могут быть уложены без предохранительного кожуха на глубину с учетом вибрации от подвижного транспорта.

Особенности укладки труб в специальных условиях

В районах вечной мерзлоты приходится укладывать трубы в мерзлом грунте. Для предупреждения замерзания воды в трубах ее подогревают до нужной температуры, согласно теплотехническому расчету, Такой подогрев может производиться через трубчатые пароводонагреватели. Подогретая вода вызывает оттаивание мерзлого грунта, прилегающего к трубам, вследствие чего может произойти неравномерная осадка грунта. Поэтому уделяют внимание мерам предохранения водопроводов от повреждения в результате осадок грунта.

Наиболее удобен и экономичен способ прокладки трубопровода совместно с теплофикационными трубопроводами в специальных каналах или коробах с термоизоляцией.

При укладке трубопровода в макропористых грунтах необходимо соблюдать следующие условия: трубы укладывать на достаточном расстоянии от фундаментов зданий и сооружений (от 5 до 15 ж в зависимости от диаметра труб), а стыковые соединения чугунных труб заделывать асбестоцементом. Вводы в здания нужно укладывать выше подошвы фундамента в лотках со съемными крышками с уклоном не менее 0,02 от здания к контрольному колодцу. При укладке стальных труб диаметром 200 мм и более сварные стыки должны быть усилены (муфтами или лепестками).

Асбестоцементные трубы нельзя применять в грунтах II и III категории просадочности.

К устройству водопроводов в сейсмических районах предъявляется ряд требований. Например, при сейсмичности в 8 и 9 баллов в слабых грунтах, насыщенных водой, трубы рекомендуется укладывать на твердом основании. При выборе трассы прокладку труб следует намечать в грунтах, наиболее устойчивых в сейсмическом отношении. Железобетонные трубы при рабочем давлении и выше, укладываемые в районах с сейсмичностью 8 и 9 баллов, должны быть армированы предварительно напряженной арматурой.

Соединения железобетонных и асбестоцементных труб должны применяться гибкие, допускающие осевое и продольное перемещение. Стальные трубы соединяют при помощи сварных или гибких стыков; при сейсмичности в 9 баллов стыки усиливают накладными муфтами на сварке.

Упоры. При укладке раструбных труб продольные растягивающие силы могут вызвать расстройство раструбных соединений. Во избежание этого в местах поворота линий, устройства ответвлений, в концах тупиковых участков и т. п. устраивают упоры.

Рис. 37. Чугунные раструбные трубы и фасонные части: а— раструбные трубы; 1 — гладкий конец трубы; 2 — раструб; а—просмоленная прядь; 4 — асбоцемент; б — водопроводные фасонные части

Соединяют чугунные трубы при помощи раструбов. Для заделки раструба кольцевое пространство между внутренней стенкой и наружной стенкой другой трубы (примерно на половину глубины раструба) плотно законопачивают просмоленной прядью посредством конопатки (рис. 38,а). Остальную часть раструба заделывают асбестоцементом и тщательно уплотняют при помощи молотка и специальной чеканки (рис. 38, б).

Рис. 38. Инструменты для заделки раструба: а— конопатка; б — чеканка

Асбестоцементный заполнитель состоит из смеси 30% (по весу) сухого короткого асбестового волокна и 70% портландцемента с добавлением 10—12% воды. Увлажненную смесь закладывают слоями в раструб с последовательным уплотнением их чеканкой, по которой ударяют молотком.

Гидравлическое испытание таких соединений производят не раньше чем через 12—24 ч после чеканки.

Асбестоцементные стыки сравнительно эластичны и коррозионно-стойки.

Стальные трубы. Стальные трубы применяют главным образом при укладке водоводов и водопроводных линий с рабочим давлением выше 10 ати, а также при укладке труб в макропористых грунтах, в сейсмических районах, при устройстве переходов под дорогами, дюкеров, где требуется большая сопротивляемость динамическим нагрузкам и изгибающим усилиям.

Электросварные трубы с продольным швом, рассчитанные на внутреннее давление до 15 ати по ГОСТ 4015—58, изготовляют внутренним диаметром 400—1600 мм, длиной 5—6 м, при толщине стенок от 9 до 14 мм; бесшовные горячекатаные — по ГОСТ 8732-58 с условным проходом 200—800 мм. Бесшовные холоднокатаные и холоднотянутые изготовляют по ГОСТ 8734-58 с условным проходом до 200 мм.

Фасонные части для соединения стальных труб применяют также стальные, из листовой стали или из отрезков труб, вырезаемых по выкройкам и свариваемых между собой.

Стальные водо- и газопроводные трубы по ГОСТ 3262-62 изготовляют с условным проходом от 10 до 150 мм; оцинкованные используют для хозяйственно-питьевых водопроводов, а неоцинкованные (черные) для отопления (см. § 38).

Для наружных водопроводных сетей эти трубы применяют в редких случаях — для устройства ответвлений небольшого диаметра, а также для временных водопроводов.

Стальные трубы соединяют посредством сварки. Водо- и газопроводные трубы по ГОСТ 3262-62 можно соединять также на резьбовых муфтах.

Стальные трубы, уложенные в землю, подвергаются большой коррозии, вызывающей разрушение металла труб.

Укладываемые в землю стальные трубопроводы для защиты от коррозии покрывают битумной мастикой и крафт-бумагой в 1—3 слоя. В зависимости от степени коррозионного действия применяют нормальное, усиленное и весьма усиленное покрытие.

Трубы изготовляют внутренним диаметром от 50 до 500 мм, длиной от 3 до 4 -и

Преимуществами асбестоцементных труб являются их диэлектричность, вследствие которой трубы не подвергаются действию блуждающих электрических токов, малая теплопроводность, небольшой вес, гладкость стенок, сохраняющаяся в процессе эксплуатации, стойкость в отношении коррозии и достаточная механическая прочность.

К недостаткам таких труб следует отнести их плохую сопротивляемость ударам и динамическим нагрузкам; поэтому требуется особая осторожность при транспортировании и укладке их.

Рис. 39. Стыковые соединения асбестоцементных труб

Соединения асбестоцементных труб. Асбестоцементные трубы соединяют посредством асбестоцементных муфт (рис. 39) с уплотнением их резиновыми кольцами.

На внутренней поверхности муфты имеются выступы, удерживающие резиновые кольца. Эти кольца, зажатые между трубой и муфтой, создают герметичность соединения. Надевают муфты на трубы при помощи особого домкрата. Для более гибкого соединения применяют специальные металлические муфты (муфта Жибо) с болтовыми соединениями.

Железобетонные трубы. Для водоводов целесообразно применять напорные железобетонные трубы из предварительно напряженного железобетона большого диаметра условным проходом от 500 до 1500 мм на давление до 10 ати.

Соединяют такие трубы при помощи муфт с резиновыми кольцами или при помощи стыковых соединений, представленных на рис. 40.

Рис. 40. Гибкое стыковое соединение, разработанное во ВНИИ ВОДГЕО:

1 — тело трубы; 2 — тонкостенный стальной цилиндр; 3 — спиральная напряженная арматура; 4 — обечайка гладкого конца трубы; 5 — раструбная обечайка; 6 — резиновое

кольцо

Трубы из других материалов. Фанерные трубы. Хорошие результаты достигнуты в изготовлении фанерных труб. Изготовляют их навиванием двуслойной фанеры, слои которой в стенах труб склеены фенолформальдегидным клеем. Фанерные трубы (рис. 41, а) изготовляют согласно ГОСТ 7017—54 двух марок: Ф-1 и Ф-2 с внутренним диаметром от 50 до 300 мм, при толщине стенок от 86,5 до 13 мм, длиной 5—7 мм. Величина рабочего давления для труб Ф-1 от 3 до 5 ати, для труб Ф-2 от 6 до 10 ати.

Согласно ГОСТ 7017—54 трубы изготовляют с защитным покрытием от химического воздействия и гниения. Соединение труб производится конусными муфтами (рис. 41, б), герметичность достигается плотностью посадки. Производят соединение при помощи металлических фасонных частей. Вес фанерных труб и теплопроводность меньше металлических, пропускная способность больше, монтаж проще и дешевле металлических. Эти трубы нельзя применять для подачи воды питьевого качества.

б), г

Рис. 41. Фанерные трубы: а — форма и размеры; 6 — соединение труб конусными муфтами

Керамические трубы. Институт строительных материалов Украинской ССР разработал технологию изготовления керамических водопроводных труб, рассчитанных на рабочее давление 5—6 ати. Работа водопровода из этих труб показала хорошие результаты.

Пластмассовые трубы изготовляют с условным проходом от 50 мм и выше по ТУ. В последние годы эти виды труб применяют не только для внутренних, но и для наружных водопроводных сетей. Основные преимущества пластмассовых труб: коррозионная стойкость, меньшие гидравлические потери напора по сравнению с трубами из других материалов, незначительный вес; легкость заготовки и монтажа, большой срок службы, морозоустойчивость и диэлектричность. В настоящее время применяют трубы, изготовляемые из пластмассы: полиэтиленовые, полихлорвиниловые и из различных пластических масс, армированных стекловолокном (см. § 38).

Выбирать тип и материал труб необходимо с учетом значимости проектируемого водопровода и условий его работы, создаваемых в сети давлений и качества грунтов.

С целью экономии металла следует применять трубы неметаллические. Отказ от применения неметаллических труб должен быть обоснован.

Глубину заложения водоводов и водопроводных сетей при подземной прокладке нужно принимать с учетом исключения возможности замерзания воды в зимний период года и недопустимого нагрева ее в летний период, а также повреждения труб внешними нагрузками от транспорта или иной временной нагрузки. При определении глубины заложения водопроводных линий надлежит учитывать условия пересечения их с другими подземными сооружениями.

Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть больше расчетной глубины промерзания грунта при диаметре труб d<300 мм — на d + 0,2 м; при d < 600 мм — на 0,75 d; более 600 мм — на 0,5 d.

При прокладке трубопроводов в зоне промерзания грунта материал труб и элементов стыковых соединений должен удовлетворять требованиям морозоустойчивости. Укладывать трубы на минимальных глубинах допускается в том случае, если они будут предохранены от динамических нагрузок (движение транспорта, тяжелых грузов и т. п.), но не менее чем на 1 л от поверхности земли.

Тоннели сооружают для прокладки трубопроводов различного назначения (теплофикационных, паропроводных и др.), в том числе и водопроводных. Такие тоннели устраивают в некоторых случаях на промышленных предприятиях (рис. 42, а); применяют их и в крупных городах (рис. 42, б).

Рис. 42. Тоннели с трубопроводами:

а — устраиваемые на предприятиях; б— в крупных городах; 1 — водопровод; 2—теплофикация; 3 и 4 — кабели; 5 — кронштейны; 6 — подготовка; 7—щебенка; <У — сборный железобетон; 9 — кирпичная облицовка; 10 — изоляционный слой

По санитарно-гигиеническим условиям канализационные трубопроводы в тоннелях укладывать нельзя. Тоннели обеспечивают надежность эксплуатации, так как предохраняют трубы от почвенной коррозии и влияния на них блуждающих токов и позволяют быстро вести ремонт большого числа подземных трубопроводов и других коммуникаций.

Типовые конструкции тоннелей из сборных железобетонных блоков, изготовляемых на бетонных заводах, разработаны Мосподземстроем. Тоннели могут быть проходные (не менее 1,8 м высоты) и полупроходные (не менее 1,3 м высоты). Трубопроводы помещают в тоннелях по стенам на кронштейнах, опорах, стеллажах, а иногда подвешивают к перекрытию.