Пересечение самотечных трубопроводов с препятствиями.

Самотечные трубопроводы часто пересекаются с естественными и искусственными препятствиями. К естественным препятствиям относятся реки, ручьи, овраги, суходолы, к искусственным: автомобильные и железные дороги, подземные пешеходные переходы и т.д.

Пересечение может выполняться в виде дюкеров, сифонов, эстакад, в виде самотечных трубопроводов, уложенных в футляре.

Если трубопровод и препятствие расположены примерно на одном и том же уровне по отметкам, то пересечение выполняется в виде дюкера (рис.41). Дюкер состоит из следующих основных элементов: напорных трубопроводов, верхней и нижней камер. Напорные трубопроводы выполняются не менее чем из 2-х ниток стальных труб с усиленной антикоррозийной изоляцией. Диаметр труб не менее 150мм. Обе нитки должны быть рабочими. Допускается при небольших расходах устройство дюкера с одной рабочей и одной резервной ниткой. Дюкер укладывается в траншее по дну русла. Угол наклона восходящей части дюкера должен быть не менее 20⁰. Глубина h₁ должна приниматься не менее 0,5м, а на судоходных реках в пределах фарватера не менее 1,0м. Расстояние в не менее 0,7-1,5м. Аварийный выпуск может быть проложен из верхней камеры дюкера или из ближайшего колодца перед ним. Его устройство согласовывается с органами, осуществляющими контроль над охраной и использованием водоема.

Рис.41. Устройство дюкера через реку.

1.Подводящий самотечный трубопровод; 2.Щитовые затворы; 3.Задвижки; 4.Аварийный выпуск, 5.Напорные трубопроводы; 6.Верхняя камера;7.Нижняя камера.

Верхняя камера дюкера состоит из двух отделений: мокрого и сухого. Эти отделения разделяются между собой водонепроницаемой перегородкой. В мокром отделении самотечный трубопровод переходит в открытые лотки, оборудованные щитовыми затворами (шиберами). В сухом отделении расположены трубы с задвижками. Каждое отделение дюкера имеет горловину с люком и крышкой. Превышение люка камер над высоким уровнем воды в водоеме должно быть не менее h₂ = 0,5м.

Нижняя камера дюкера устраивается в виде одного отделения, где напорные трубопроводы переходят в открытые лотки, в начале которых устанавливаются щитовые затворы.

Камеры дюкера размещают на не затапливаемой территории даже при высоком уровне воды в водоеме. Трубопроводы дюкера прокладываются перпендикулярно руслу реки для обеспечения минимальной длины напорных трубопроводов.

Диаметр труб определяется исходя из самоочищающей скорости 1,0м/с:

, м , где

q - расчетный расход сточных вод , м³/с,

n - количество рабочий ниток.

Разность отметок уровней воды (z₁-z₂) в лотке верхней и нижней камер равна потерям напора в дюкере.

z₁-z₂ = h_L+ h_M = i^. l + , где

h_L = il - потери напора по длине;

h_M - потери напора на местные сопротивления.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений равна:

, где

- коэффициенты местных сопротивлений соответственно на входе, в задвижке, в отводах и на выходе; m - число отводов.

Дюкеры могут устраиваться также при пересечении самотечного трубопровода с автомобильными и железными дорогами, если они находятся в выемках. В этом случае трубопроводы прокладываются в футлярах или осуществляется их обетонирование. В остальном проектирование таких дюкеров ведется также, как и дюкеров через реки.

При переходе самотечного трубопровода через транспортные магистрали могут быть использованы сифоны (рис.42). применение сифонов может потребоваться при невозможности остановки транспорта и необходимости проведения работ в сжатые сроки. Кроме того, сифоны могут применяться при переходе через реки при наличии крупных мостов, к которым может крепиться трубопровод сифона. Для зарядки сифона предусматривается вакуумное устройство, подключаемое к самой высокой части сифона. Высота сифона Н определяется расчетом, обычно она не превышает 5-7м. Расчет сифона сводится к определению по расходу его диаметра, исходя из расчетной скорости 1,0м/с. разность отметок уровня сточных вод в подводящем и отводящем трубопроводах определяется как сумма потерь напора по длине трубопровода и на местные сопротивления.

Рис.42. Устройство сифона.

1.Подводящий трубопровод; 2.Вакуум-насос; 3.Труба сифона; 4.Отводящий трубопровод.

Если самотечный трубопровод располагается значительно ниже препятствия по отметкам, то пересечение выполняется в виде самотечного трубопровода из усиленных стальных или железобетонных труб, уложенных в футлярах, а также в непроходных и проходных тоннелях (рис.43).

Рис.43. Схема пересечения самотечного трубопровода под железной дорогой на насыпи.

1.Футляр; 2.Самотечный трубопровод; 3.4.Контуры котлована для строительства соответственно приемного и рабочего.

Футляры и тоннели предназначены для предохранения трубопровода от нагрузок, возникающих при движении транспорта по дороге. Одновременно футляры предотвращают разрушение дороги от размыва в случае аварии на трубопроводе. Диаметр футляра и размеры тоннелей зависит от способа производства работ, например, при открытом способе диаметр футляра следует принимать на 200мм больше наружного диаметра трубопровода. Длину футляра определяют, исходя из размеров препятствия. Футляры защищаются от коррозии изоляцией (торкрет-бетонное армирование, битумно-резиновые, полимерные покрытия) и катодной поляризацией с протекторными установками.

Пространство между стенками футляра и трубопровода заполняют бетоном. Перед и после пересечения устраивают смотровые колодцы с отключающими устройствами.

Если трубопровод располагается значительно выше препятствия (при пересечении оврагов, суходолов), то пересечение выполняется в виде самотечного трубопровода, уложенного по эстакаде или существующему мосту. Эстакада - это мост на опорах, который может быть использован как пешеходный. Самотечный трубопровод из металлических, железобетонных и асбестоцементных труб прокладывается по эстакаде в утепленном коробе. Перед и после эстакады желательно устройство колодцев с отключающими устройствами. Перед эстакадой устраиваются ревизии на расстояниях, равных расстоянию между колодцами.