Принципы размещения и способы прокладки подземных коммуникаций

Размещение распределительных трасс подземных сетей на территории микрорайона и жилых кварталов зависит от общего планировочного решения и рельефа местности.

Расстояния от подземных сетей до зданий, сооружений, зеленых насаждений и до соседних подземных сетей регламентируются. Все траншеи подземных сетей располагают вне зоны давления в грунте от зданий, что способствует сохранению целостности основания фундаментов здания, предохранению его от размыва (рис. 1). Соблюдение нормативных расстояний, кроме того, предотвращает возможность повреждений, а в случае необходимости обеспечивает условия для ремонта. Минимальные значения этих расстояний даны в СНиП 2.07.01-89*.

Рисунок 1. Схема раздельной прокладки инженерных сетей в поперечном профиле улицы: 1 - слаботочные кабели; 2 - силовые кабели; 3 - телефонные кабели; 4 - теплосеть; 5 - канализация; 6- водосток; 7- газопровод; 8- водопровод; 9 - граница зоны промерзания

Прокладку подземных инженерных сетей можно производить тремя способами (рис. 2): 1) раздельным способом, когда каждую коммуникацию прокладывают в грунте отдельно с соблюдением соответствующих санитарно-технологических и строительных условий размещения независимо от способов и сроков устройства остальных коммуникаций; 2) совмещенным способом, когда одновременно в одной траншее укладывают коммуникации различного назначения; 3) в совмещенном коллекторе, когда в одном коллекторе совместно располагают сети различного назначения.

Рисунок 2. Пример размещения инженерных сетей: а - в общей траншее; б - в непроходном коллекторе; в - в проходном коллекторе; 1 - теплосеть; 2 - газопровод; 3 - водопровод; 4 - водосток; 5 - канализация; 6 - кабели связи; 7 - силовые кабели

Двумя последними способами прокладывают инженерные сети одного направления. В случае, когда сеть подземных коммуникаций настолько развита, что места в траншеях недостаточно, применяют третий способ.

Раздельный способ прокладки подземных сетей имеет большие недостатки, так как значительные земляные работы при вскрытии одной коммуникации могут способствовать повреждениям на других вследствие изменения давления и связности грунта. Кроме того, сроки строительства увеличиваются из-за того, что коммуникации прокладывают последовательно.

При совмещенном способе трубопроводы укладывают одновременно, причем в одной траншее могут располагаться кабели, трубопроводы и непроходные каналы. Этот способ применим при реконструкции улиц или создании новой застройки, так как объем земляных работ сокращается на 20...40 %.

Прокладка сетей в совмещенном коллекторе позволяет сократить объем земляных работ и сроки строительства. Этот способ значительно облегчает эксплуатацию, упрощает ремонт и замену коммуникации без проведения земляных работ. При прокладке сетей в совмещенном коллекторе можно устраивать отдельные коммуникации даже после окончания нулевого цикла строительства. В коллекторе могут размещаться идущие в одном направлении тепловые сети диаметром от 500 до 900 мм, водоводы диаметром до 500 мм, свыше десяти кабелей связи и силовых кабелей напряжением до 10 кВ. Допускается расположение в общих коллекторах воздуховодов, напорных трубопроводов водопровода, канализации. Не разрешается совместная прокладка газопроводов и трубопроводов с горючими и легковоспламеняющимися веществами.

Коллекторы различают по конструкции, размерам, форме поперечного сечения. Коллектор представляет собой проходную (в рост человека), полупроходную (ниже 1,5 м) или непроходную галерею из сборных железобетонных конструкций.

Проходные коллекторы необходимо оборудовать приточной естественной и механической вентиляцией для обеспечения внутренней температуры в пределах 5... 30 °С и не менее трехкратного обмена воздуха за 1 ч, а также электрическим освещением и откачивающими устройствами.

Сети мелкого и глубокого заложения. Подземные коммуникации города являются важнейшим элементом инженерного оборудования и благоустройства, удовлетворяющим необходимым санитарно-гигиеническим требованиям и обеспечивающим высокий уровень удобств для населения. Подземные коммуникации включают в себя сети горячего и холодного водоснабжения, газификации, энергоснабжения, сигнализации специального назначения, телефонизации, радиовещания, телеграфа, канализации, водостока (ливневая канализация), дренажа, а также новые осваиваемые виды (пневматическая почта, мусороудаление) и т.д.

Городские подземные коммуникации постоянно развиваются, представляя собой сложную и важную часть городского «организма». Подземные сети подразделяют на транзитные, магистральные и распределительные (разводящие).

К транзитным относятся те подземные коммуникации, которые проходят через город, но в городе не используются, например газопровод, нефтепровод, идущий от месторождения через данный город.

К магистральным относятся основные сети города, по которым подаются или отводятся основные виды носителей в городе, рассчитанные на большое число потребителей. Их располагают обычно в направлении основных транспортных магистралей города.

К распределительным (разводящим) сетям относятся те коммуникации, которые ответвляются от магистральных и подводятся непосредственно к домам.

Подземные сети имеют разную глубину заложения. Сети мелкого заложения располагают в зоне промерзания грунта, а сети глубокого заложения - ниже зоны промерзания. Глубину промерзания грунта определяют по СНиП 23-01-99. Для Москвы, например, она составляет 140 см.

К сетям мелкого заложения относятся сети, эксплуатация которых допускает значительное охлаждение: электрические слаботочные и силовые кабели, кабели телефонной и телеграфной связи, сигнализации, газопроводы, теплосети. К сетям глубокого заложения относятся подземные коммуникации, которые нельзя переохлаждать: водопровод, канализация, водосток. Для подземных сетей могут использоваться стальные, бетонные, железобетонные, асбестоцементные, керамические и полиэтиленовые трубопроводы.

Водоснабжение. Одним из необходимых условий городского благоустройства является водоснабжение. Система водопровода учитывает количество потребителей и норму потребления воды. Для всех категорий потребителей существуют свои нормы. Населению вода требуется для удовлетворения физиологических потребностей: приготовления пищи, поддержания гигиены, хозяйственно-бытовой деятельности. Норма потребления воды одним человеком в сутки колеблется в зависимости от степени благоустройства города. Для населения крупных городов, обеспеченного холодным и горячим водоснабжением, норма потребления воды на 1 чел. составляет около 400 л/сут. В эту норму входит расход воды на нужды предприятий коммунального обслуживания населения (бани, парикмахерские, прачечные, предприятия общественного питания и т.д.). Другой потребитель воды - промышленные предприятия, почти в каждом из которых технологический процесс связан с расходом большого количества воды.

В городе также учитывается расход воды на пожаротушение, полив зеленых насаждений и в зависимости от климатических условий - на обводнение городской территории.

В зависимости от количества подаваемой воды выбирают систему водоводов. Они могут представлять две и более параллельных нитей. Вода к потребителям приходит из источника водоснабжения (реки, подземные воды, моря) через очистные сооружения, где она фильтруется, обесцвечивается, обеззараживается хлором, озоном, водородом или ультрафиолетовыми лучами, опресняется и отстаивается.

Трубопроводы делают стальными, чугунными, железобетонными и пластмассовыми, из поливинилхлорида и полиэтилена.

При проектировании водопроводных сетей очень важно предусмотреть сохранение в трубах необходимой температуры воды. Следовательно, она не должна чрезмерно охлаждаться и нагреваться. Поэтому принято, что водопроводные сети, как правило, укладывают под землей. Но при технологическом и технико-экономическом обосновании допускаются и другие виды размещения.

Чтобы исключить переохлаждение и промерзание водопроводных труб, глубина их заложения, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры, т. е. глубины промерзания грунта. Для предупреждения нагревания воды в летнее время года глубину заложения трубопроводов следует принимать не менее 0,5 м, считая до верха труб. Глубину заложения производственных трубопроводов необходимо проверять из условия предупреждения нагревания воды лишь в том случае, если оно недопустимо по технологическим соображениям.

Водопроводные сети делают кольцевыми и в редких случаях тупиковыми, так как они менее удобны при ремонте и эксплуатации, и в них может застаиваться вода.

Диаметр труб принимают расчетом в соответствии с указаниями СНиП 2.04.02-84. Диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, для городских районов составляет не менее 100 и не более 1000 мм. В водопроводной сети поддерживается свободный напор не менее 10 м водяного столба, что обеспечивает возможность использовать водопроводную сеть для тушения пожаров. Для этой цели на всей протяженности водопроводной сети через 150 м устанавливают специальные устройства для подключения пожарных шлангов - гидрантов. Нормами предусмотрено, что для наружного пожаротушения необходим расход воды 100 л/с.

Благодаря свободному напору в водопроводной сети не менее 10 м здания небольшой этажности обеспечиваются водой без дополнительного насоса. В зданиях повышенной этажности создается дополнительный напор местными насосами.

Расположение линий водопровода на генеральных планах, а также минимальные расстояния в плане и при пересечении от наружной поверхности труб до сооружений и инженерных сетей должны приниматься в соответствии со СНиП 2.07.01-89*.

На водопроводных сетях для правильной эксплуатации и ремонта устраивают водопроводные колодцы. Их выполняют из сборного железобетона или из местных материалов. При расположении уровня грунтовых вод выше дна колодца предусматривают гидроизоляцию его дна и стен на 0,5 м выше уровня грунтовых вод.

Водопроводные трубы для полива, заполнения открытых бассейнов, функционирования фонтанов действуют только летом, поэтому их разрешается прокладывать на глубине 0,5 м.

Горячее водоснабжение устраивают в городах с высоким уровнем благоустройства. Снабжение горячей водой жилых домов производится квартальными системами централизованного горячего водоснабжения от отдельно стоящих центральных тепловых пунктов (ЦТП), которые, как правило, располагаются в центре обслуживаемого участка. Тепловую мощность ЦТП выбирают с учетом перспективного строительства.

Сеть горячего водоснабжения рассчитывают при централизованной системе водоснабжения на два режима работы: режим водоразбора горячей воды в часы максимального водопотребления; режим циркуляции воды в часы минимального водоразбора.

Для сетей горячего водоснабжения используют водогазопроводные оцинкованные трубы, соединяемые резьбой или сваркой. Уклон трубопроводов принимается не менее 0,002. Трубы изолируют для уменьшения теплопотерь. Прокладка труб горячего водоснабжения допускается бесканальным способом (непосредственно в грунте) или в каналах совместно с тепловыми сетями.

Канализация. Необходимой системой очистки населенных мест от сточных вод является канализация. Ее задача - удаление воды, загрязненной в результате хозяйственно-бытовой деятельности человека и работы промышленных предприятий, использующих воду в технологическом процессе.

Канализация может быть общесплавная и раздельная. Общесплавная канализация осуществляет отвод одной системой трубопроводов ливневых сточных вод, которые поступают после дождя с городских территорий через дождеприемные решетки, и хозяйственно-фекальных, поступающих из жилых домов. При раздельной канализации применяются две независимые системы отвода сточных вод: ливневая канализация (водосток), хозяйственно-фекальная. Сточные воды промышленных предприятий отводятся отдельной системой для обезвреживания их от специфических загрязнений. В настоящее время раздельная система канализации наиболее применима.

Канализация производит не только отвод сточных вод от зданий, но и очищает их до такой степени, что при сбросе их в водоем они не нарушают его санитарных условий. Для этой цели применяют канализационные сети, насосные станции перекачки, сооружения для очистки сточных вод и для выпуска сточных очищенных вод.

Диаметры канализационных труб системы зависят от количества сточных вод, которое определяется степенью благоустройства, т.е. нормой водопотребления, наличием горячего водоснабжения. Так, норма расхода сточной воды при централизованном горячем водоснабжении и наличии ванны - 400 л/сут. на 1 чел., а при газонагревательных установках - 300 л/сут.

Трассу канализации выбирают с помощью технико-экономической оценки возможных вариантов. При параллельной прокладке нескольких напорных трубопроводов расстояние от наружных поверхностей труб до сооружений и инженерных коммуникаций должны приниматься в соответствии со СНиП 2.04.03-85 исходя из условий защиты смежных трубопроводов и производства работ.

Смотровые колодцы устраивают во всех местах изменения направления, диаметра или уклона, в местах присоединения боковых линий. Кроме того, смотровые колодцы сооружают через определенные расстояния на всех трубопроводах для наблюдения за их состоянием и своевременной очисткой. В настоящее время колодцы унифицированы и подразделяются на малые - для труб диаметром до 600 мм и большие - более 600 мм. По форме в плане типовые колодцы бывают круглые, прямоугольные, трапециевидные. Наиболее экономичными по расходу бетона и простыми в изготовлении являются колодцы круглой формы.

Наименьшую глубину заложения принимают в соответствии со СНиП 2.04.03-85 для канализационных труб диаметром до 500 мм на 0,3 м, для труб большого диаметра - на 0,5 м менее наибольшей глубины проникновения в грунт нулевой температуры, но не менее 0,7 м до верха трубы, считая от отметок планировки.

Теплоснабжение. Тепловая энергия требуется для работы промышленных предприятий, отопления, вентиляции, кондиционирования и централизованного горячего водоснабжения зданий. Жилищно-коммунальное хозяйство использует около 25 % всей тепловой энергии, потребляемой городом.

Теплоснабжение городов может осуществляться двумя способами: централизованным (получение тепловой энергии от ТЭЦ и мощных котельных) и децентрализованным (от местных источников тепла).

В соответствии со СНиП 2.07.01-89* теплоснабжение городов и жилых районов с застройкой зданиями высотой более двух этажей должно быть централизованным. При централизованном теплоснабжении одна котельная установка снабжает теплом группу домов, квартал или район города, а также промышленные предприятия. Котельные в зависимости от назначения подразделяют на энергетические, производственные и отопительные. Отопительные котельные дают тепло на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, и в зависимости от производственной мощности бывают индивидуальные и групповые. Групповые условно подразделяются в зависимости от размера обслуживаемой территории на квартальные и районные.

Для транспортировки тепла к потребителям используют трубопроводы - тепловые сети, которые могут передавать тепло с помощью воды и пара, и в зависимости от теплоносителя они соответственно могут быть водяными и паровыми.

В настоящее время тепловые сети могут передавать тепло на большие расстояния. Тепловые сети разных районов города соединены между собой, с тем, чтобы в случае выхода из строя одного источника тепла его мог дублировать другой. Это позволяет бесперебойно снабжать теплом все районы города и одновременно устранять неисправность.

Тепловые сети, которые подводят тепло к промышленным предприятиям, называют промышленными, к жилым и общественным зданиям - коммунальными, к предприятиям и гражданским зданиям - смешанными.

Тепловые сети делают двух- и многотрубными. Наиболее распространена двухтрубная система, при которой одна труба - подающая, другая - обратная. В этой системе вода циркулирует по замкнутому кругу: отдав свое тепло потребителю, возвращается в котельную. В жилых районах применяют два вида водяных систем теплоснабжения: открытую и закрытую. Их разница заключается в том, что при закрытой системе теплоснабжения в трубопроводах циркулирует постоянное количество воды, а при открытой часть воды непосредственно из системы разбирается на нужды горячего водоснабжения. В открытой системе теплоснабжения вода должна быть по качеству равноценна питьевой, а запас воды постоянно пополняться.

Магистральные сети располагаются по главным направлениям от источника тепла и состоят из труб больших диаметров - от 400 до 1200 мм. Разводящие сети имеют диаметр трубопроводов ответвлений от магистральных от 100 до 300 мм, а диаметр трубопроводов, ведущих к потребителям, - от 50 до 150 мм.

Паровые системы теплоснабжения делают одно- и двухтрубными, при этом возврат конденсата производится по специальной трубе - конденсатопроводу. Под действием начального давления 0,6...0,7 МПа, а иногда и 1,3... 1,6 МПа, пар движется со скоростью 30...40 м/с. Трубы применяют металлические и металлополимерные в соответствии со СП-41-102-98 и СНиП 2.05.06-85. При выборе способа прокладки теплопроводов главной задачей является обеспечение долговечности, надежности и экономичности решения.

Бесканальная прокладка теплопроводов - простой и дешевый способ заложения, поэтому он наиболее распространен. Этот способ имеет, однако, большие недостатки, такие, как коррозия, трудность ремонта, отсутствие периодического надзора. Частично эти недостатки преодолевают путем защиты труб от внешних воздействий грунта с использованием изоляционного материала, цементной корки и гидроизоляции. Применяют такой способ защиты в армированном пенобетоне, где арматура выполняется в виде сетки, что придает значительную жесткость трубопроводам. Тепловые сети допускается прокладывать в общих траншеях с водопроводами, водостоками, канализацией и газопроводами давлением до 0,3 МПа включительно.

Прокладка в непроходных каналах - наиболее удобный способ прокладки теплопроводов, чем и объясняется его широкое применение. Преимущество этого способа перед бесканальной прокладкой состоит в том, что трубопровод защищен от колебания давления в грунте, так как заключен в канал, где находится на специальных подвижных и неподвижных опорах. Однако он имеет недостаток: нет постоянного наблюдения за состоянием сетей, а в случае аварии требуется разрыть некоторую часть канала, чтобы найти место повреждения. В непроходных каналах теплосети могут располагаться с нефтемазутопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа и водопроводами.

В проходных коллекторах теплосети могут размещаться совместно с водопроводами диаметром до 300 мм, кабелями связи, силовыми кабелями напряжением до 10 кВ, а в городских коллекторах - также с трубопроводами сжатого воздуха давлением до 1,6 МПа и напорной канализацией. Во внутриквартальных коллекторах допускается совместная прокладка водяных сетей диаметром не более 250 мм с газопроводами природного газа давлением до 0,005 МПа, диаметром до 150 мм. При совместной прокладке теплосети и водопровода, во избежание нагревания последнего, его теплоизолируют и располагают либо в одном ряду, либо под тепловыми сетями, учитывая нормативную глубину заложения. В проходных коллекторах ведется непрерывное наблюдение и контроль за состоянием сетей. Ремонт таких сетей упрощается. На сложных участках, например, под центральными магистралями с большим движением, при пересечении железных дорог, под зданиями, где проходные коллекторы невозможно проложить, а непроходные каналы нельзя прокладывать из-за ограниченной возможности разрыть их для ремонта, применяют полупроходные каналы. Хотя в них проход очень мал (высота до 1,4 м, ширина 0,4...0,5 м), осмотр и ремонт теплосети производить можно.

Трассу тепловых сетей в городах прокладывают в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, но при обосновании допускается расположение теплотрассы под проезжей частью или тротуаром улиц. Теплосети нельзя прокладывать вдоль бровок террас, оврагов или искусственных выемок при просадочных грунтах.

Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002.

В СНиП 2.04.07-86 и СНиП 3.05.03-85 приведены особые условия для устройства пересечений тепловыми сетями других подземных сооружений.

Газоснабжение. Благодаря развитию газовой промышленности в нашей стране большинство поселков и городов газифицированы. Газ используется в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. Он транспортируется по трубопроводам из месторождений на большие расстояния и поступает к потребителю в виде горючей смеси углеводорода, водорода и оксида углерода. Нормы расхода газа зависят от оборудования квартиры, климатических условий, уровня развития коммунально-бытового обслуживания. Например, норма расхода газа в квартире с газовой плитой и горячим водоснабжением принимается 77 м³/год на 1 чел., а в квартире с газовой плитой и газовым водонагревателем для горячего водоснабжения - 160 м³/год.

Городская система газоснабжения состоит из газопроводов, газорегуляторных пунктов и обслуживающих сооружений.

Газопроводы, транспортирующие влажный газ, прокладывают ниже зоны сезонного промерзания грунта с уклонами 0,002 в сторону конденсатосборников. Газопроводы, транспортирующие осушенный газ, при прокладке в не пучинистых грунтах допускается располагать в зоне сезонного промерзания грунта.

Энергоснабжение. Современный город представляет собой сложный комплекс различных потребителей электрической энергии. Основная часть электроэнергии потребляется промышленностью (около 70%).

В последние годы область применения электроэнергии для коммунально-бытовых нужд, составляющая в среднем 20 % общего потребления, заметно расширилась. В зависимости от величины города, климатических условий, развития в нем промышленности и многих других факторов доля коммунально-бытовой нагрузки и удельное электропотребление (на 1 жителя или на 1 м² жилой площади) могут меняться в широких пределах. Для Москвы, например, суммарные электрические нагрузки жилой и общественной застройки в системе электроснабжения микрорайона составляют более 40 Вт/м² жилой площади в районах с газовыми кухонными плитами, а в районах с электрическими кухонными плитами - более 50...55 Вт/м².

Передача электроэнергии потребителям в пределах жилых районов осуществляется подземными кабельными линиями, которые прокладывают на полосе между красной линией и линией застройки. Прокладка подземных силовых кабельных линий ведется, как правило, в общих траншеях. В случаях пересечений с магистральными трассами и железными дорогами, при недостатке свободного места в поперечном профиле улицы и в некоторых других случаях прокладку силовых кабелей допускается вести в общих коллекторах, причем силовые кабели должны находиться в коллекторе выше других инженерных сетей.

Техническая эксплуатация оборудования микрорайона. Жилищный фонд - одна из наиболее сложных отраслей городского хозяйства, требующая дальнейшего совершенствования эксплуатации и новых форм управления с использованием автоматики, телемеханики и вычислительной техники.

Одним из этапов совершенствования жилищного хозяйства является создание диспетчерских систем. Со строительством домов повышенной этажности со скоростными лифтами, автоматическими системами дымоудаления и пожарной сигнализации, насыщенностью жилищного хозяйства разнообразным сложным подземным инженерным оборудованием для совершенствования эксплуатации возникла необходимость в комплексных объединенных диспетчерских системах (ОДС) контроля и управления инженерным оборудованием. ОДС может контролировать работу всех основных видов инженерного оборудования и предусматривает двустороннюю громкоговорящую связь диспетчера с пассажирами в кабине лифта, с жильцами в каждом подъезде дома, с техническими помещениями микрорайона. ОДС может контролировать автоматические запирающие устройства (АЗУ) подъездов, работу лифтов, дежурного освещения территории ДЭЗ, температуру теплоносителя ЦТП и котельных. Система ОДС предусматривает подсистемы контроля расхода воды, загазованности, затопляемости помещений и коллекторов и др. Применение ОДС поможет своевременно обнаружить и устранить неисправности в подземных инженерных коммуникациях.