Сооружения на водопроводных и водоотводящих сетях

Министертво образования и науки Украины

Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры

Кафедра водоснабжения, гидравлики и канализации

Реферат

На тему:

«Сооружения на водопроводных и водоотводящих сетях»

Дисциплина: Водоснабжение и водоотведение

Выполнил ст. гр.Г-36:

Аванесян Н. Л.

Проверила:

Савво А.М.

Харьков, 2009

Содержание

Дюкеры

Колодцы

Эстакады

Переходы

Вывод

Дюкеры

Самотечные трубопроводы часто пересекаются с различными естественными и искусственными препятствиями. К естественным препятствиям относятся ручьи, реки, овраги и т. п.; к искусственным -- автомобильные и железные дороги, подземные коллекторы, трубопроводы различного назначения, кабели, пешеходные переходы, линии метрополитена и другие сооружения.

Конструкция пересечения зависит от взаимного высотного расположения (разности отметок) трубопровода и препятствия.

Если трубопровод непосредственно пересекается с препятствием, т.е. трубопровод и препятствие расположены на одной и той же отметке или разность их незначительна, то пересечение выполняется в виде дюкера напорного трубопровода, соединяющего два самотечных трубопровода.

Рис. 1.Схема дюкера через реку.

I - напорные трубопроводы; II - верхняя камера; III - нижняя камера; 1 - подводящий самотечный трубопровод; 2 - щитовые затворы; 3 - задвижки; 4 - аварийный выпуск

Дюкер состоит из следующих основных элементов: напорных трубопроводов, верхней и нижней камер. Напорные трубопроводы дюкера выполняются не менее чем из двух ниток стальных труб с усиленной антикоррозийной изоляцией. Диаметр их должен быть не менее 150 мм. Обе нитки должны быть рабочими. Лишь при небольших расходах допускается устройство дюкера с одной рабочей и одной резервной трубой.

Дюкер укладывается в траншее по дну русла. Угол наклона восходящей части дюкера должен быть не более 20°. Глубина заложения подводной части трубопровода должна приниматься не менее А = 0,5 м до верха трубы, а в пределах фарватера на судоходных реках не менее h = 1 м. Расстояние между трубами дюкера в свету должно быть не менее b = 0,7-1,5 м (в зависимости от напора и других особенностей устройства дюкера). Аварийный выпуск может быть проложен из верхней камеры дюкера или из ближайшего колодца перед ним. Его устройство должно быть согласовано со всеми органами, осуществляющими контроль за охраной и использованием водоема.

В период паводков при высоком уровне вод в реке аварийный выпуск может использоваться для промывки дюкера. Промывка осуществляется следующим образом: при открытой задвижке на аварийном выпуске вода из водоема в результате разности отметок воды в нем и в отводящем самотечном трубопроводе устремляется через аварийный выпуск в напорные трубопроводы, двигаясь там с большой скоростью, интенсивно промывает их.

Верхняя камера дюкера состоит из двух отделений: первого - мокрого и второго - сухого. Эти отделения разделяются между собой водонепроницаемой перегородкой. В пределах первого отделения самотечный трубопровод переходит в открытые лотки. Первое отделение может подтопляться водой при повышенных расходах сточных вод, при снижении пропускной способности дюкера или при его промывке. Этим и объясняется название отделения - мокрое.

В окончании лотков перед трубами дюкера устанавливаются плоские затворы - шиберы. В сухом отделении размещаются напорные трубы дюкера с задвижками. При установке двух отключающих устройств в верхней камере повышается надежность регулирования работы дюкера в случае выхода из строя одной из ниток трубопровода.

Каждое отделение верхней камеры должно иметь горловину и оканчиваться (оборудоваться) люком с крышкой. Превышение люка камер над высоким уровнем вод в водоеме должно быть не менее h2 = 0,5 м.

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

Камеры дюкера размещают на незатопляемой даже при высоком уровне воды в водоеме территории. Дюкеры должны располагаться в местах с устойчивым, неразмываемым руслом, на участках с минимальной шириной реки. Трубопроводы дюкера прокладывают перпендикулярно руслу реки для обеспечения минимальной длины труб. При большой протяженности дюкера на трубах следует устанавливать колодцы или камеры с ревизиями, а в пониженных местах - выпуски для опорожнения дюкера (обычно при широкой затопляемой пойме реки).

В случае выхода одной нитки трубопровода дюкера из строя, оставшаяся должна обеспечить пропуск всего расчетного расхода с учетом допустимого подпора. При подпоре будет происходить подтопление верхней камеры дюкера и лежащих выше участков подводящих самотечных трубопроводов. Очевидно, что при подтоплении не должно происходить излива сточной жидкости из камеры дюкера и смотровых колодцев. Подтопление трубопроводов не должно приводить к перебоям в пользовании системой водоотведения и вызывать затопления подвалов и других частей зданий и сооружений. Следует иметь в виду, что даже допустимый подпор может отрицательно сказаться на работе водоотводящей сети. При подпоре трубопроводы будут работать под напором и полным сечением, снизятся скорости движения воды в них, а это, в свою очередь, приведет к отложению осадка. Поэтому подпор не должен вызывать подтопления трубопроводов большой протяженности. Подтопление не должно быть длительным. Величина допустимого подтопления подводящего коллектора определяется на основе анализа работы лежащих выше участков сети.

Дюкеры могут устраиваться и при пересечении самотечного трубопровода с автомобильными и железными дорогами, если они проходят в выемках. В этом случае трубопроводы прокладывают в футлярах (металлических или железобетонных) или осуществляется их бетонирование. В остальном дюкеры под железными и автомобильными дорогами проектируются аналогично проектированию дюкеров через реки.

Если трубопроводы располагаются ниже препятствия, то пересечение выполняется в виде самотечного трубопровода из усиленных стальных или железобетонных труб, уложенных в футляре, непроходных или проходных туннелях. Глубина заложения трубы, футляра или туннеля должна быть не менее 1 м - при открытом способе производства работ и не менее 1,5 м - при закрытом. Длину футляра определяют, исходя из размеров препятствия. Поперечные размеры футляра и туннеля зависят от способов производства работ и размеров трубопровода.

Кожухи и туннели предназначены для предохранения рабочего трубопровода от нагрузок, возникающих при движении транспорта над ним. Одновременно кожух предохраняет дорогу от разрушения в случае аварии трубопровода. Футляры должны устраиваться с противокоррозионной изоляцией (торкрет-бетонное армированное, битумно-резиновые, полимерные покрытия) и защитой от электрохимической коррозии (катодная поляризация с протекторными установками). Пространство между стенками футляра и трубопровода надлежит заполнять бетоном. Перед и после пересечения желательно устройство смотровых колодцев с отключающими устройствами.

Футляры при бестраншейной проходке прокладывают прокалыванием, продавливанием или методом горизонтального бурения. Самотечные коллекторы большого поперечного сечения прокладывают под препятствием в туннелях, которые сооружают способом щитовой или штольной проходки.

Если трубопровод располагается значительно выше препятствия (при пересечении оврагов, суходолов), то пересечение выполняется в виде самотечного трубопровода, уложенного по эстакаде или существующему мосту в утепленном коробе.

Имеется зарубежный опыт прокладки дюкеров из пластмассовых труб. Для этих целей обычно применяют полиэтиленовые трубы. При прокладке подводных линий используется большая гибкость труб из полиэтилена, возможность их сварки в плети большой длины. Принцип прокладки подводных трубопроводов состоит в том, что один его конец герметизируется заглушкой, а трубопровод, наполненный воздухом, плавает на поверхности воды. У берега на трубопроводе закрепляются анкерные грузы и, пригруженный таким образом трубопровод буксируется к месту его запланированной укладки, после чего он заполняется водой.

Перед погружением трубопровода его трасса должна быть размечена посредством буев. Полиэтиленовые трубы сваривают в плети длиной 250-1000 м, соединяемые затем при помощи фланцев. Погружаемая часть может состоять из одной или нескольких соединенных плетей. Операция погружения начинается путем открытия клапана на одном конце трубопровода и впуска в него воды. Вентильным устройством на другом конце трубопровода регулируют выход из него воздуха. Регулируя выход воздуха из трубопровода, контролируют скорость его погружения (обычно 0,2-0,6 м/с). В процессе всей операции погружения проверяют соответствие положения трубопровода заданной трассе.

Полиэтиленовый трубопровод достаточно гибкий, и обычно он принимает форму профиля дна, поэтому подготовку дна практически не производят.

При проектировании подводных трубопроводов следует учитывать профиль дна водоема; характерные уровни воды; максимальную толщину льда; силу воздействия волн и течений, а также предусмотреть возможность повреждения трубопровода якорными устройствами и др.

Чтобы предотвратить осаждение взвешенных веществ и образование газов в подводных напорных канализационных трубопроводах (что может привести к всплытию трубопровода), скорость воды в них должна поддерживаться достаточно высокой (не менее 1,0 м/с).

Колодцы

Колодцы и камеры (колодцы большого размера) на трубопроводах располагают в местах изменения диаметров и уклонов трубопроводов, изменения направления их в плане и устройства присоединений к ним боковых веток, а также на прямолинейных участках труб через 35-300 м (с увеличением диаметра труб расстояние между колодцами увеличивается).

С учетом места устройства смотровые колодцы подразделяются на:

- поворотные;

- узловые;

- линейные;

Они служат для обеспечения доступа к трубопроводам, осмотра и наблюдения за ними и выполнения эксплуатационных операций на водоотводящих сетях.

Смотровые колодцы состоят из следующих основных элементов: рабочей камеры, горловины и переходной части между ними, основания и люка с крышкой над горловиной. В плане колодцы могут быть круглые, прямоугольные и полигональные.

Важнейший элемент колодца -- основание. Оно должно обеспечивать устойчивость сооружения. В его конструкцию входит бетонный набивной лоток, обеспечивающий транспорт воды через колодец (от трубы к трубе).

Рис.2. Смотровой колодец.

1 - люк с крышкой; 2 - железобетонные кольца горловины; 3 - то же, камеры; 4 - бетон М 200 с затиркой; 5 - плита основания; 6 - песчаная подготовка

Лоток в нижней части имеет форму полукруга, а в верхней - вертикальные стенки. Общая высота лотка должна равняться диаметру труб. С двух сторон лотка создаются полки, имеющие ширину не менее 200 мм и уклон к лотку не менее 0,02. Лотки поворотных колодцев и боковых присоединений следует выполнять по дугам окружностей с радиусом не менее одного диаметра.

Рабочая камера должна иметь следующие минимальные размеры: высоту - 1,8 м, диаметр - 1,0 м. Камеры узловых колодцев на трубопроводах больших диаметров целесообразно выполнять в плане полигональными с расположением стенок параллельно лоткам.

Минимальный диаметр горловины - 0,7 м. Рабочие камеры и горловины оборудуют скобами или лестницами для спуска в колодец и подъема из него. На уровне поверхности земли на горловины устанавливают люки с крышками, которые, как правило, выполняются чугунными.

На трубопроводах диаметром 1200 мм и более кривую поворота трубы следует принимать радиусом, равным не менее пяти диаметров трубы, и предусматривать колодцы в начале и конце кривой поворота.

На коллекторах, строительство которых осуществляют закрытым способом (щитовой метод), необходимо устраивать смотровые шахты или скважины диаметром не менее 0,9 м. Расстояние между ними не должно превышать 500 м.

Стенки рабочих камер и горловин смотровых колодцев могут выполняться из бетона или железобетона монолитными или сборными, а также из кирпича на цементном растворе. Бетонные лотки оснований обычно устраиваются монолитными из бетона марки 200 по специальным шаблонам - опалубкам с последующей затиркой цементным раствором и желез-нением.

Особое значение следует придавать заделке труб в лотковой части. На рис.3 показаны примеры их конструктивного решения. При наличии грунтовых вод необходимо предусматривать гидроизоляцию дна и стенок колодцев на высоту, превышающую на 0,5 м уровень грунтовых вод. При этом можно применять обмазочную и оклеечную битумную гидроизоляцию.

Рис. 3.Лотки смотровых колодцев.

а - план лотка колодца при увеличении диаметра трубопровода; б - пЛан узлового колодца; в - сечение линейного лотка

Эстакады

Эстакады устраивают при пересечении самотечных коллекторов с оврагами. Эстакада по конструкции более проста, чем дюкер, и может одновременно использоваться как пешеходный мост (рис.4.).

Рис.4. Эстакада через овраг.

а -продольный разрез; б - поперечный разрез; 1 - колодец; 2-труба; 3-подпорная стенка; 4 - железобетонный сборный кожух; 5 - железобетонные опоры; 6 - подготовка под короб.

Эстакада представляет собой мост на опорах, по которому проложен самотечный трубопровод из длинномерных металлических, железобетонных или асбестоцементных труб в утепленном коробе -- футляре.

Эстакады устраивают из сборных железобетонных конструкций на железобетонных опорах или на сваях. Трубы укладывают в коробе на подкладках; их утепляют шлаком, минеральной шерстью, пористым бетоном, пенобетоном.

При укладке коллекторов по эстакадам диаметры труб, наполнение и скорости течения в них принимают такими же, как и у прилегающего участка коллектора. Трубам придают требуемый уклон.

На трубопроводе вместо колодцев устанавливают ревизии для прочистки труб, а перед эстакадой -- аварийный выпуск с согласия органов санитарно-эпидемиологической службы. Расстояние между ревизиями принимают 50 м и более аналогично расстановке линейных смотровых колодцев. К выбору трассы эстакады предъявляются такие же требования, как и к выбору трассы дюкеров.

Напорные канализационные трубопроводы при пересечении рек и оврагов иногда подвешивают в утепленных коробах к пролетам существующих мостов.

Переходы

Переходы под железными и автомобильными дорогами применяют: для дорог, проходящих в глубоких выемках, -- дюкерные (рис. 5, а), а в остальных случаях -- самотечные (рис.5, б).

Переходы под железными и автомобильными дорогами I и II класса и магистральными городскими проездами проектируют в металлических или железобетонных футлярах, в непроходных и проходных туннелях. Металлические футляры прокладывают продавливанием при бестраншейной проходке. При пересечениях канализационными линиями электрифицированных железных дорог необходимо защищать металлические

трубы от коррозии. Трубопроводы под путями железных дорог и трамвайными путями допускается прокладывать без футляра или без туннеля: безнапорные линии -- из напорных чугунных или железобетонных труб, а напорные -- из стальных.

При трассировке переходов под автомобильными и железными дорогами необходимо предусматривать пересечение в местах с возможно меньшим числом железнодорожных путей и перпендикулярно им, а также обеспечивать бесперебойное движение транспорта и предохранение дороги от размыва при повреждениях труб.

На напорных трубопроводах под магистральными железными и автомобильными дорогами устанавливают колодцы с отключающими устройствами с обеих сторон перехода, а на самотечных -- только с верхней стороны. Расстояние от колодца до крайнего рельса, бордюрного камня или подошвы насыпи принимается не менее 5 м, а до бровки выемки или водоотводных устройств -- не менее 3 м.

Расстояние по вертикали от подошвы рельса железнодорожных путей или покрытия автомобильной дороги до верха трубы, футляра или туннеля следует принимать: при открытом способе производства работ-- не менее 1м; при закрытом способе производства работ путем продавливания или горизонтального бурения -- не менее диаметра футляра или туннеля, но не менее 1,5 м; при щитовой проходке -- не менее диаметра щита.

Вывод

Эстакады, дюкеры и переходы устанавливаются для преодоления препятствия перед прокладкой трубопроводов.

Конструкция пересечения зависит от взаимного высотного расположения (разности отметок) трубопровода и препятствия.

Если трубопровод располагается значительно выше препятствия (при пересечении оврагов, суходолов), то пересечение выполняется в виде самотечного трубопровода, уложенного по эстакаде или существующему мосту в утепленном коробе.

Если трубопроводы располагаются ниже препятствия, то пересечение выполняется в виде самотечного трубопровода из усиленных стальных или железобетонных труб, уложенных в футляре, непроходных или проходных туннелях.

Как уже известно смотровые колодцы служат для обеспечения доступа к трубопроводам, осмотра и наблюдения за ними и выполнения эксплуатационных операций на водоотводящих сетях.