Основания под трубопроводы.

Конструкция основания зависит от вида грунта, его несущей способности, материала и диаметра трубопровода, а также глубины его заложения.

Керамические и асбестоцементные трубопроводы в песчаных и глинистых грунтах с нормальным сопротивлением 0,15МПа и более укладываются на естественном основании, однако для труб диаметром 350-600мм основание необходимо профилировать по форме трубы с углом охвата 90⁰ (рис.27а).

Рис.27. Основания под трубопроводы.

а) Естественное профилированное; б) Монолитное бетонное; в) свайное.

1.Труба; 2.Песчаный грунт; 3.Бетонный стул; 4.Железобетонная плита; 5.Сваи.

если грунт основания имеет нормальное сопротивление 0,1-0,15МПа, то керамические и асбестоцементные трубы укладывают на монолитное бетонное основание, спрофилированное по форме трубы с углом охвата 90⁰ (рис.27б).

железобетонные трубы диаметром 400-1200мм в грунтах с нормальным сопротивлением более 0,1МПа можно укладывать на естественном или искусственном основании, аналогичному для керамических труб. В слабых грунтах с нормальным сопротивлением менее 0,1МПа железобетонные трубы рекомендуется укладывать на свайном основании.

При укладке трубопроводов в водонасыщенных грунтах устраивают искусственное песчано-гравийное, щебеночное или бетонное основание. Основание под трубы в скальных грунтах необходимо выравнивать слоем песка или мягкого уплотненного грунта высотой не менее 0,1м над выступающими неровностями дна траншеи.

Смотровые колодцы.

Смотровые колодцы устраивают на водоотводящей сети для осмотра и наблюдения за работой трубопроводов, а также для выполнения разнообразных эксплуатационных мероприятий на сети.

Колодцы бывают линейными, поворотными, узловыми, перепадными, контрольными и промывочными. Линейные смотровые колодцы устраивают на прямолинейных участках сети на расстоянии друг от друга:

d = 150мм - l = 35м;

d = 200 - 450мм - l = 50м;

d = 500 - 600мм - l = 75м;

d = 700 - 900мм - l = 100м;

d = 1000 - 1400мм - l = 150м;

d = 1500 - 2000мм - l = 200м;

d > 2000 - l = 300м.

их устраивают также при изменении диаметров трубопроводов и их уклонов. Любой смотровой колодец состоит из основания, лотковой части, рабочей камеры, горловины и люка (рис.28). колодцы могут выполняться из различных материалов: сборных железобетонных элементов, кирпича, бутового камня и других местных материалов. В плане колодцы устраивают круглыми, прямоугольными или полигональными.

Рис.28. Смотровой колодец.

1.Щебеночная подготовка; 2.Плита днища; 3.Лотковая часть; 4.Рабочая камера; 5.Плита перекрытия; 6.Горловина; 7.Люк; 8.Скобы.

Основание колодца состоит из бетонной или железобетонной плиты, уложенной по щебеночному основанию. Основной технологической частью смотрового колодца является лотковая часть.

Лоток выполняется из монолитного бетона М 200 с использованием специальных шаблонов-опалубок с последующей затиркой поверхности цементным раствором и железнением. Трубопровод в колодце переходит в лоток, по нему протекает сточная жидкость, чем и определяется особенность устройства лотка. В линейных колодцах лотки прямолинейны, поверхность лотка в нижней части повторяет внутреннюю поверхность трубы, в верхней части вертикальна. Общая высота лотка должна быть не меньше диаметра большей трубы. С двух сторон лотка образуются полки (бермы). Полкам придается уклон в сторону лотка 0,02. Полки служат площадками, на которых размещаются рабочие при выполнении эксплуатационных мероприятий. Рабочая камера колодца должна иметь размеры расположения в ней рабочего, высота должна быть 1800мм, а диаметр в зависимости от диаметра труб: 1000мм при диаметре труб 600мм, при d = 800 - 1000мм - 1500мм и при d = 1200мм - 2000мм. Размеры в плане прямоугольных колодцев принимаются в зависимости от диаметра наибольшей трубы: при d 700мм - 1000 1000мм; при d>700мм длину (по оси трубопровода) - d+400мм, ширину d+500мм.

горловины колодцев надлежит принимать диаметром 700мм. при диаметре трубопроводов 600мм и более в колодцах, расположенных на расстоянии 300-500м, размер горловин следует принимать достаточным для опускания приспособлений по прочистке (шаров и цилиндров). Рабочие камеры и горловины оборудуются скобами или навесными лестницами для спуска в колодец. Переход от рабочей камеры к горловине может осуществляться с помощью специальной конусной части или железобетонной плиты перекрытия. На уровне поверхности земли горловина заканчивается люком с крышкой, который бывает тяжелым и легким. Тяжелый устанавливается на проезжих местах. Установку люков предусматривают на уровне с поверхностью проезжей части - при усовершенствованном покрытии дорог, на 50-70мм выше поверхности земли - в зеленой зоне, и на 200мм выше поверхности - на незастроенной территории. При расположении колодцев на территории без покрытия вокруг люка устраивают отмостку для отвода поверхностных вод.

В мокрых грунтах необходимо устраивать гидроизоляцию дна и стенок колодцев 0,5м выше уровня подземных вод. Различна и схема заделки труб в лотковой части колодца для сухих и мокрых грунтов (рис.29).

Рис.29. Схемы заделки стыков.

а)- в сухих непросадочных грунтах; б)- в мокрых непросадочных грунтах.

1.Цементный раствор; 2.Асбестоцементный раствор; 3.Смоляная прядь; 4.Гидроизоляция.

смотровой колодец, установленный на повороте трассы трубопровода, называется поворотным, на присоединениях к ним боковых веток - узловым. Их конструкции аналогичны конструкции линейного с тем отличием, что диаметр рабочей камеры определяется из условия размещения внутри колодца кривых поворотов. Радиус поворота оси лотка в колодце должен быть не менее диаметра трубопровода. Лотки присоединений боковых веток в узловых колодцах также выполняются криволинейными с таким же радиусом поворота в направлении течения сточной жидкости (рис.30). на крупных коллекторах диаметром 1200 и более радиус поворота должен быть не менее пяти диаметров, а смотровые колодцы предусматривают в начале и в конце кривой поворота.

Рис.30. Лотки смотровых колодцев.

Перепадные колодцы устраивают для уменьшения глубины заложения трубопроводов, гашения скорости при её уменьшении на последующих участках во избежание превышения максимально допустимой скорости, при пересечении с подземными коммуникациями и при затопленных выпусках дождевых вод в водоём. Конструктивно перепадные колодцы выполняют со стояком, в виде водослива практического профиля, шахтного типа и другие.

Рис.31. Перепадной колодец со стояком.

1.Стояк; 2.Водобойная подушка; 3.Металлическая плита; 4.Приемная воронка; 5.Скобы.

На трубопроводах диаметром до 500мм включительно и высотой перепада не более 6,0м применяются перепадные колодцы со стояком в колодце (рис.31). диаметр стояка принимается равный диаметру подводящего трубопровода. В верхней части стояка устраивается приемная воронка, под стояком водобойная подушка, под ней металлическая плита. Для стояка диаметром до 300мм допускается вместо водобойной подушки устанавливать направляющее колено с водобойной стенкой.

Рис.32. Конструкция перепадного колодца в виде водослива практического профиля.

1.Горловина колодца; 2.Подводящий трубопровод; 3.Водослив; 4.Водобойная часть;

5. Отводящий трубопровод.

При диаметре трубопровода 600мм и выше с величиной перепада до 3,0м применяется перепадной колодец в виде водослива практического профиля (рис.32). Перепадной колодец состоит из криволинейного водослива и водобойного колодца в основании. Устройство водобойного колодца обеспечивает затопление гидравлического прыжка, в результате чего происходит гашение энергии потока.

Рис.33. Расчетная схема перепадного колодца.

Расчет перепадного колодца в виде водослива практического профиля сводится к определению глубины и длины водобойного колодца. Расчет производится с использованием следующих зависимостей. Определяется сжатое сечение h_с в нижнем бьефе у основания водослива:

, где

- удельный расход на единицу ширины водослива, которая принимается равной диаметру подводящего трубопровода;

- коэффициент скорости, равный 0,95-0,99;

Т₀ - средняя удельная энергия потока, определяемая по формуле:

Т₀ = Р + Н + , где

Р - высота перепада;

Н - наполнение в подводящем трубопроводе;

d_К - глубина водобойного колодца.

Далее определяется вторая сопряженная глубина h^II при условии, что первая сопряженная глубина (до прыжка) равна h^I = h_C:

, где

h_КР - критическая глубина, определяемая по формуле:

.

Необходимая глубина водобойного колодца находится из условия:

h^II < t + d_К + z , где

z = - перепад уровней воды при выходе её из водобойного колодца.

- средние скорости соответственно в отводящем трубопроводе при наполнении t и в водобойном колодце.

Длину водобойного колодца рекомендуется вычислить по формуле: l_ВК = l_П ,

- коэффициент, равный 0,6-0,7, L_П - длина гидравлического прыжка,

.

При больших диаметрах трубопроводов и высоте перепада более 3,0м могут применяться шахтные перепады, на рис.34 приведена конструкция шахтного колодца с многоступенчатыми перепадами. Колодец имеет шахту, перегороженную ступенями, чередующимися по всей высоте в шахматном порядке. Расстояние между ступенями рекомендуется принимать, равным z=(0,5 2)В, для прямоугольного сечения шахты и z=(05 2)d при круглом сечении. Расчет перепадного колодца производится на предельное затопленное состояние. Можно пользоваться следующей формулой для определения производительности:

, где

- коэффициент расхода;

= BL/2 - площадь сечения отверстия;

z₁ - напор воды над отверстием, который равен z;

, = 0,57 + 0,043(1,1-n), где

n = а/ - степень сужения шахты.

Коэффициент скорости в отверстиях шахт равен 0,89.

Перепадной колодец может выполняться из сборного или монолитного железобетона. К устройству ступеней предъявляются повышенные требования, так как они воспринимают воздействие потока воды, обладающего большой кинетической энергией. Форма шахты в плане может быть прямоугольной или круглой. Известен ещё ряд конструкций перепадных колодцев шахтного типа.

Рис.34. Двухсекционный перепадной колодец шахтного типа

с многоступенчатыми перепадами.

1.Подводящий коллектор; 2.Шибер; 3.Секции перепадного колодца; 4.Ступени перепада; 5.Отводящий коллектор.

Дождеприемники.

Для приема дождевых и талых вод в водоотводящую сеть применяются специальные сооружения -дождеприемники, представляющие заглубленные камеры, перекрытые решетками. Конструкции дождеприемников подразделяются на две группы: без осадочной части и с осадочной частью (рис.35). для приема сточных вод в дождевую водоотводящую сеть применяются в основном дождеприемники без осадочной части. Дно таких дождеприемников должно иметь плавное очертание. Решетки дождеприемников могут быть прямоугольными и круглыми, устанавливаются в плоскости проезжей части дорог. Для увеличения пропускной способности решеток их располагают на 20-30мм ниже лотка проезжей части. Для приема больших расходов при уклоне улиц более0,03 целесообразна установка двух решеток.

Если площадь стока имеет брусчатое или булыжное покрытие то допускается устройство дождеприемников с осадочной частью. Дождеприемники на общесплавной сети кроме того оборудуется гидравлическими затворами высотой не менее 10см. Глубина осадочной части принимается 0,5-0,7м.

дождеприемники располагают в пониженных местах, у перекрестков перед пешеходными переходами и на затяжных участках спусков (подъемов). Расстояние между дождеприемниками определяется гидравлическим расчетом уличного лотка при условии, что ширина потока в лотке перед решеткой не превышает 2,0м.

Рис.35. Конструкции дождеприемников.

а) дождеприемник без осадочной части; б) дождеприемник с осадочной частью и гидравлическим затвором

при ширине улиц менее 30м и отсутствии стока с территории кварталов расстояние между дождеприемниками принимается по таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Расстояние между дождеприемниками.

примечание: при ширине улиц более 30м или при продольном уклоне улиц более 0,03 расстояние между дождеприемниками должно быть не более 60м.

присоединение дождеприемника к водоотводящей сети производится трубопроводом 200мм, уложенным с уклоном 0,02. Длина присоединения не должна превышать 40м, при этом допускается установка не более одного промежуточного дождеприемника.