Водоотводящих сетей и сооружений

В период строительства новых и развития старых городов и мегаполисов их подземная инфраструктура, в том числе и водоотводящие сети, строились в основном открытым способом, при котором трубопроводы прокладывались на требуемых отметках в открытых траншеях с их последовательной засыпкой вынутым грунтом. В связи с переходом от экстенсивного развития городов к их более плотной и многоэтажной застройке основной задачей становится не строительство новых водоотводящих линий, а обеспечение надежной эксплуатации уже существующих подземных коммуникаций, что неизбежно связано с заменой, перекладкой и реконструкцией отслуживших свой нормативный срок и аварийных участков.

В условиях современных городов, имеющих насыщенную подземную инфраструктуру и интенсивное движение автотранспорта по улицам, использование открытых способов прокладки трубопроводов при реконструкции сетей и устройстве новых становится не только затруднительным, но и в некоторых районах городов невозможным.

Основными бестраншейными методами прокладки и реконструкции подземных трубопроводов являются: щитовая прокладка; микротоннелирование; горизонтальное направленное бурение; прокалывание, пробивка и продавливание; раскатывание.

Щитовую проходку с применением щитов круглой формы используют также и в районах, которые имеют достаточно плотную застройку, большое количество подземных коммуникаций, сложные природные условия участка, а также в тех случаях, когда сделать прокладку коллекторов открытым способом невозможно. Щитовая проходка представляет собой закрытый способ прокладывания тоннелей механизированными щитами диаметром 1,5–3,6 м с последующей укладкой в тоннелях труб требуемого диаметра и забутовкой свободного пространства. При осуществлении щитовой проходки всегда нужно соблюдать определенный уклон коллектора. Уклон в пределах от 0,001 до 0,006 обеспечивает невысокую скорость движения стоков, а именно от 1,2 до 3,5 м/с. Одновременно при проходке коллекторов на них обустраивают строительные и технологические стволы или, другими словами, колодцы. Назначением технологических стволов является обустройство перепадов, обеспечение доступа воздуха и возможность обслуживания сети во время ее работы. Строительные стволы необходимы для спуска и подъема различных строительных материалов, а также рабочих во время проведения строительных работ. Кроме того, с помощью строительных стволов можно осуществлять вентиляцию, поворотные камеры и демонтировать проходческие устройства. Прежде чем приступить к работам по щитовой проходке, всегда оборудуют шахтную площадку, с которой можно будет осуществлять проходку от шахты до отметки уровня заложения коллектора. Диаметр шахтного ствола зависит от наружного диаметра щитов для проходки. Если наружный диаметр составляет не более 3 м, то его опускают в шахту в собранном виде, а в тех случаях, когда внешний диаметр щита превышает 3 м, то его опускают в шахту в виде отдельных узлов. Щит оснащен металлическим цилиндром, на который и осуществляется давление грунта. Технология строительства тоннеля с помощью щитовой проходки начинается с разработки породы в забое. Одновременно с этим происходит продвижение щита на заходку, ширина которой равняется ширине кольца крепи. Такие циклы повторяются по несколько раз, до тех пор, пока строительство коллектора не будет завершено. Микротоннелирование осуществляют с помощью дистанционно управляемых комплексов, позволяющих осуществить от 10 до 15 м проходки в сутки практически во всех горно-геологических условиях, в том числе водонасыщенных грунтах без водопонижения или закрепления грунтов. Для микротоннелирования используются щиты диаметром от 150 мм до 15 м, при использовании которых устраняется ручной труд в забое, механизируется процесс прокладки труб и все управление технологическим процессом осуществляет с централизованного пульта машиниста.

7.6. Сравнение и технико-экономическая оценка вариантов

Проектных решений

Системы водоотведения проектируют на основании технико-экономических расчетов, целью которых является сравнение возможных вариантов схем водоотведения и очистки сточных вод. При проведении таких расчетов определяют: размеры капитальных вложений при различных вариантах, потребность в трудовых ресурсах, а также в основных строительных материалах и оборудовании, удельные расходы электроэнергии, эксплуатационные расходы и себестоимость очистки 1 м³ сточных вод.

Основанием для определения размеров капиталовложений и потребности в материалах и оборудовании являются сметы или укрупненные сметные показатели. При составлении штатного расписания и выполнении расчетов потребности в трудовых ресурсах, электроэнергии, реагентах и других материалах можно руководствоваться примерами расчетов, выполненных для крупных городов, учитывая при этом местные особенности данной системы водоотведения.

Варианты проектных решений сравнивают по минимуму приведенных затрат, которые представляют собой сумму годовых эксплуатационных затрат, отнесенных к размерам капитальных вложений в строительство соответствующих объектов за год.

Приведенные затраты (руб.) по каждому варианту определяются по формуле

П = Э + Е_н · К, (7.1)

где Э – эксплуатационные затраты по данному варианту, руб.;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

К – капитальные вложения в строительство объектов канализации, определяемые на основе укрупненных сметных норм, укрупненных показателей стоимости сооружений, смет по данному объекту или по объектам-аналогам, руб.

Если в сравниваемых вариантах капитальные вложения реализуются в разные сроки или себестоимость очистки и отведения сточных вод изменяется во времени, варианты следует сравнивать, приводя затраты поздних лет к базисному году по формуле

(7.2)

где К – затраты, приведенные к базисному году, руб/год;

К_t – затраты в t-м году предполагаемого строительства, руб/год;

t – период приведения, годы;

Е_н.п – норматив для приведения разновременных затрат.

Эксплуатационные преимущества варианта с большими капитальными вложениями должны быть достаточно высокими, чтобы со временем эти капитальные вложения могли быть окуплены.

Период, на протяжении которого дополнительные капитальные вложения будут покрыты за счет сокращения эксплуатационных расходов (период окупаемости), определяют по формуле

(7.3)

где K₁ и К₂ – капитальные вложения по вариантам, руб.;

Э₁ и Э₂ – ежегодные эксплуатационные расходы по тем же вариантам, руб/год.

Эксплуатационные расходы, исчисляемые за год, состоят из затрат

Э = а + б + в + г + д + е + ж + з, (7.4)

где а – затраты на электроэнергию и топливо;

б – затраты на материалы и реагенты;

в – амортизационные отчисления, в том числе на капитальный ремонт;

г – заработная плата производственного персонала;

д – стоимость воды;

е – другие прямые затраты;

ж – цеховые и общие затраты, связанные с эксплуатацией водотводящих сетей;

з – непредвиденные неэксплуатационные расходы.

Расходы на электроэнергию и топливо предусматривают все виды этих расходов, включая стоимость перекачки сточных вод и расходы на производственные нужды. Электроэнергия и топливо, затрачиваемые на отопление и освещение, в эту статью не включаются, их относят на соответствующие статьи цеховых и общеэксплуатационных затрат. Расходы электроэнергии оценивают по действующим в энергосистемах тарифам, а расходы топлива – по действующим тарифам нефтеперерабатывающей промышленности.

Эксплуатационные расходы целесообразно определять раздельно по сети, по насосным станциям (стоимость отведения) и по очистным сооружениям (стоимость очистки).

Себестоимость водоотвода и очистки 1 м³сточных вод

(7.5)

где Э – общая сумма годовых эксплуатационных расходов, руб.;

Q – расход сточных вод за год, м³.

Таким образом, общая сумма расходов по системе водоотведения будет состоять из фонда заработной платы, стоимости реагентов и других материалов, в том числе их перевозки, стоимости электроэнергии и топлива, стоимости текущего ремонта и амортизационных расходов.

По выполненному на основе оптимального варианта проекту водоотведения определяют следующие технико-экономические показатели: капитальные вложения в целом по объекту строительства, основным узлам сооружений (с выделением стоимости оборудования и монтажа), коллекторам и сетям; удельные капитальные вложения (на 1 м³ суточной производительности); годовые эксплуатационные расходы в целом по объекту, основным узлам сооружений, коллекторам, сетям; стоимость отвода и очистки 1 м³ сточных вод.

Качество проектного решения определяется по его техническому уровню, качеству очистки воды, долговечности сооружений, затратам на возведение и эксплуатацию сетей и сооружений и т. п. Экономичность проекта определяется путем сопоставления единовременных и текущих затрат по конкретному проектному решению с эталоном.

Снижение стоимости проектных работ и сроков проектирования достигается в результате типизации проектных решений на базе унификации объемно-планировочных, конструктивных и технологических решений узлов, конструкций и изделий, широкого применения типовых проектов.

В проектных организациях используются программы для расчета необходимой степени очистки сточных вод при сбросе их в водоем, расчета сметной стоимости, гидравлического расчета дождевой и бытовой сети, технологических расчетов отдельных очистных сооружений.