Конструирование наружных сетей водоснабжения

В современной практике строительства наружных водопроводов применяется широкий диапазон материалов для изготовления водопроводных труб.

На выбор типа материала труб существенное влияние оказывают следующие факторы: экология района прокладки: сейсмичность района прокладки, санитар­ные условия, агрессивность грунтов и воды, климатические условия, гидрогео­логия грунтов, их механическая прочность; сроки эксплуатации труб; статиче­ские расчеты: внутреннего гидростатического давления в трубах, массы грунта и временных нагрузок, возможности образования вакуума в трубах.

С другой стороны, трубы должны легко и быстро монтироваться на строительной площадке и удовлетворять требованиям наибольшей экономичности.

В настоящее время наиболее широко используются для наружных сетей водоснабжения нижеприведенные типы труб.

Чугунные раструбные трубы (ГОСТ 9583 – 75*) с противокоррозийным покрытием, выполненным в заводских условиях, широко применяются при устройстве наружных водопроводов. Они долговечны, но плохо сопротивляются динамическим нагрузкам и требуют большого расхода металла.

Асбестоцементные трубы (ГОСТ 539 – 80*) прочны, стойки к коррозии, малотеплопроводны, имеют малую массу, но плохо сопротивляются ударам, динамическим нагрузкам и не экологичны.

Железобетонные напорные трубы (ГОСТ 12586. 01 – 83* и ГОСТ 12586. 1 – 83*) изготавливаются в большом диапазоне диаметров на различные внутренние давления, широко применяются для прокладки магистральных водопроводов и водоводов.

Полиэтиленовые трубы (ГОСТ 18599 – 83*) стойки против коррозии, обладают небольшой массой, достаточно механически прочны, долговечны, но имеют большой коэффициент линейного расширения.

Стальные трубы электросварные(ГОСТ 10704– 91*,8696-74*) в системах водоснабжения применяют в основном для водоводов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при их укладке в сейсмических районах,при устройстве дюкеров.

При проектировании наружного водопровода в настоящее время ориентируются на применение напорных железобетонных и полиэтиленовых труб.

На наружных водопроводных сетях для обеспечения их правильной и надежной эксплуатации применяются следующие типы запорной арматуры.

С помощью задвижек, установленных на водопроводных линиях, можно, меняя степень их открытия, изменять расход воды в линиях или совсем прекращать в них движение воды для выключения на ремонт отдельных участков. Чтобы снизить возможность возникновения в трубах гидравлических ударов, устройство всей применяемой на сети запорной арматуры основано на принципе их постепенного закрывания. Задвижки обычно устанавливаются в колодцах.

Водоразборные колонки устраивают для разбора воды из водопроводной сети жителями, проживающими в домах, не оборудованных внутренним водопроводом. Колонки устанавливают на прочном основании с обязательной отмосткой для отвода воды (радиус действия одной колонки не более 10 м). Давление в сети должно быть не менее 0,1 МПА.

Пожарные гидранты устанавливают на наружной водопроводной сети для целей пожаротушения. Более широкое применение имеют подземные гидранты. Гидранты этого типа полностью располагаются в колодце. Высота гидранта зависит от глубины укладки труб и колеблется в пределах 500 – 2500 мм. Гидранты размещают на сети на расстоянии не более 100 – 200 м друг от друга (в зависимости от диаметра труб), 5 м от стен здания и 2,5 м от края проезжей части.

Предохранительные клапаны не допускают повышения давления в сети сверх допустимого.

Обратные клапаны допускают движение воды только в одном

направлении. Они применяются, в основном, для оборудования напорных патрубков центробежных насосов, на водоводах и трубах специального назначения.

Редукционные клапаны служат для понижения давления на отдельных участках сети или на вводе водопровода в здание. Они устанавливаются в достаточно редких случаях.

Компенсаторы представляют собой устройства, воспринимающие температурные удлинения металлических трубопроводов, если стыки труб сами их не компенсируют. Их устанавливают на стальных трубопроводах, прокладываемых в туннелях, в просадочных грунтах, при жесткой заделке концов стальных труб в стенки колодцев или резервуаров.

Спускные краны (выпуски), представляющие собой патрубок с задвижками, примыкающие к нижней части трубы, устанавливают на пониженных участках сети для их опорожнения, отключения на ремонт или промывки.

Воздушные вантузы устанавливают для удаления воздуха, скапливающегося в возвышенных точках водоводов и магистральной сети, в особенности при пересечении ими водоразделов. Если воздух не будет удален, то могут образовываться «воздушные пробки», нарушающие работу трубопровода.

При резком закрытии задвижки может произойти разрыв сплошности потока в месте изменения уклона трубы. Для предотвращения явления гидравлического удара и срыва работы насоса в месте изгиба сети и устанавливают вантуз для впуска воздуха.

Колодцы на наружной водопроводной сети проектируют из монолитного и сборного железобетона. Наиболее совершенны и экономичны при массовом строительстве сборные железобетонные колодцы круглой формы.

В незамощенных местах дорог люки колодцев должны незначительно возвышаться над поверхностью земли с устройством отмостки шириной 1 м вокруг люка и с уклоном от него. на проезжей части улицы с усовершенствованным покрытием люки располагают на одном уровне с поверхностью покрытия. При наличии грунтовых вод водонепроницаемость колодцев обеспечивается гидроизоляцией дна и стенок на высоту не менее 0,5 м выше уровня этих вод. Проемы в стенках колодцев, через которые проходят трубы, заделывают просмоленной прядью и асбестоцементным раствором. Раструбные соединения, примыкающие к стенкам колодца, должны быть обращены раструбом внутрь колодца для удобства заделки раструба.

В противном случае расстояние между раструбом и стенкой принимается менее 0,5 м. Минимальное расстояние от низа трубы до дна колодца принимается 0,15 м (при d трубы до 400 мм) и 0,25 мм при (большем диаметре.

Глубина заложения водопро­водных труб должна быть такой, чтобы исключалось замерзание в них воды. Для водоводов и магистральных трубо­проводов со строго определенным режимом работы глубину заложения устанавливают на основании теплотех­нических расчетов.

Глубина заложения труб, считая до их нижней образующей, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания грунта. Ориентировочно глубину заложения труб можно принимать равной: в северных районах – 3–3,5 м; в средней полосе – 2,5–3 м; в южных районах – 1–1,5 м.

Минимальную глубину заложения труб определяют из условия защиты их от воздействия внешних нагрузок и предохранения воды от нагревания в летнее время. Ориентировочно ее можно принять равной 1м.

В местах поворотов водопроводной сети, тройниках и тупиковых концах вследствие внутреннего давления возникают силы, действующие вдоль оси трубы и вызывающие продольное растяжение. Это явление может привести к повреждению раструбных соединений труб. Поэтому во всех указанных выше местах устанавливаются упоры. На чугунных трубопроводах при рабочем давлении 1 МПа и угле поворота до 10° упоры можно не устанавливать.

Перед прокладкой водопроводных труб производят разбивку трассы водопроводной сети на местности. Трассу и отметки заложения водопроводных труб увязывают с расположением труб, каналов и тоннелей иного назначения. При этом следует совмещать прокладку соседних линий в одной траншее. Трубопроводы при пересечении с железными и автомобильными дорогами следует прокладывать в водопропускных трубах под насыпями или в путепроводах Трубопроводы при пересечении с железными и автомобильными дорогами следует прокладывать в водопропускных трубах под насыпями или в путепроводах.

При отсутствии такой возможности водопроводные линии укладываются в футляре, представляющем собой трубу диаметром на 300 мм превышающим диаметр трубопровода. Водопроводные трубы в месте ими пересечения реки или оврага укладывают по дну в виде дюкера. В фарватерах судоходных рек трубопроводы заглубляют на 1 м (ниже дна) во избежание его повреждения якорями судов.

При производстве работ открытым способом, способом проколa и продавливания кожухи выполняют из стальных труб. При производстве работ щитовым способом кожухи делают из керамических или бетонных блоков. Кожухи, как и рабочие трубопроводы, защищают от коррозии. При пересечении электрифицированных железных дорог предусматривается также защита от блуждающих токов. Схема переходов под железными дорогами показана на рис. 1. 21.

Рис. 1.14. Схема переходов под железными дорогами:

1 – кожух стальной; 2 – рабочая труба стальная; 3 – выпуск в мокрый колодец; РУ – ремонтный участок; Н – расстояние от подошвы рельса до кожуха; h – глубина заложения труб по условиям непромерзания грунта