Пересечение трубопроводов с препятствиями

Трубопроводы часто пересекаются с различными естественными и искусственными препятствиями. К естественным препятствиям относятся ручьи, реки, овраги. К искусственным – автомобильные и железные дороги, подземные коллекторы и др. сооружения.

При прокладке коллекторов через реки и овраги устраивают дюкера и переходы. Дюкер состоит из напорных трубопроводов, верхней и нижней камер. Напорные трубопроводы дюкера выполняются не менее чем из 2-х линий стальных труб с антикоррозионной изоляцией. Укладывается дюкер в траншее по дну русла. Обе линии дюкера должны быть рабочими. Верхняя (входная) камера должна иметь два отделения – мокрое и сухое. Эти отделения разделяются между собой водонепроницаемой перегородкой. Нижняя камера дюкера устраивается в виде одного отделения, где напорные трубопроводы переходят в открытые лотки, в начале которых устанавливаются щитовые затворы. В верхней камере в сухом отделении устанавливаются задвижки.

Движение воды в дюкере происходит под напором, образующимся в результате разности уровня воды в его начале и конце.

Так как все линии дюкера принимаются рабочими, то расход на одну линию равен:

,

(6.1)

где – расчетный расход через дюкер, л/с;

n – число рабочих линий.

Диаметр определяется при скорости ≥ 1 м/с. Потери напора находятся путем суммирования потерь напора по длине труб и местных потерь напора:

,

(6.2)

где h₁ – потери напора по длине, м;

v – скорость в дюкере, м/с;

l – длина труб дюкера, м;

– сумма потерь напора на местные сопротивления, м;

ξ – коэффициент местных сопротивлений.

Расстояние между трубами дюкера в свету должны быть не менее 0,7 м, а глубина заложения подводной части дюкера от дна реки до верха трубы не менее 0,5 м. Аварийный выпуск может быть проложен из верхней камеры дюкера или из ближайшего колодца перед ним. Устройство выпуска должно быть согласовано со всеми органами, осуществляющими контроль за охраной и использованием водоема. Схема дюкера приведена на рис. 6.2.

Разность отметок лотков труб в начале и конце дюкера принимается равной потерям напора.

При пересечении трубопроводов с ж/д путями и автомобильными дорогами их прокладывают в стальном кожухе. Заглубление трубопроводов от подошвы рельса ж/д путей и от покрытия автомобильной дороги должно быть не менее 1 м до верхнего футляра при открытом способе производства работ и не менее 1,5 м при закрытом способе производства работ. Внутренний диаметр футляра принимается при открытом способе работ на 200 мм > наружного D прокладываемого трубопровода, а при закрытом способе – не менее 800 мм. С обеих сторон перехода предусматриваются колодцы с установкой в них запорной арматуры (см. рис. 6.3).

Рис. 6.2 – Схема устройства дюкера через реку:

1 – шиберы; 2 – задвижки

При прокладке трубопроводов через овраги, суходолы сооружают эстакады, которые используют и как пешеходные переходы. Трубы, укладываемые по эстакадам, должны утепляться с учетом местных климатических условий. Перед эстакадой устраивается аварийный выпуск, а через 40-50 м устанавливаются ревизии.

Рис. 6.3 – Схемы устройства пересечений водоотводящих трубопроводов с железнодорожными путями уложенными:

а – в выемках; б – на насыпях;

1 – входная (верхняя) дюкерная камера; 2 – трубы дюкера; 3 – железобетонный стул; 4 – основание под стул; 5 – выходная (нижняя) дюкерная камера;

6 – футляр из стальных труб; 7 – самотечный трубопровод

Трубы

Трубы водоотводящей сети находятся под постоянным воздействием внешних и внутренних нагрузок, а также сточных и грунтовых вод. Технологические требования, предъявляемые к трубам:

1) трубы должны быть прочными и долговечными, хорошо противостоять внешним и внутренним нагрузкам (от веса грунта, от проезжающего транспорта, от внутреннего давления при засорении трубопроводов), хорошо противостоять коррозии и истиранию тяжелыми минеральными примесями, содержащимися в сточных водах;

2) трубы должны быть водонепроницаемыми, т.е. исключать эксфильтрацию и инфильтрацию;

3) трубы должны быть стойкими к химическому воздействию сточных и грунтовых вод (которые могут быть агрессивными), а также хорошо сопротивляться температурным колебаниям сточных вод;

4) трубы должны иметь гладкую внутреннюю поверхность, чтобы обеспечивать наибольшую пропускную способность их и наилучшие гидравлические условия протекания воды по ним;

5) трубы должны изготовляться из дешевых недефицитных материалов.

Этим требованиям удовлетворяют керамические, асбестоцементные, бетонные, железобетонные, чугунные и пластмассовые трубы.

Керамические трубы изготовляются из пластичной огнеупорной глины с раструбом D = 150-600 мм. Внутренняя и внешняя поверхность труб покрыта глазурью, что повышает их устойчивость против истирания и снижает их водонепроницаемость и шероховатость. Устойчивы против действия температурных воздействий и слабоагрессивных вод. Не рекомендуется применять их при просадочных грунтах. Они плохо воспринимают динамические нагрузки, поэтому эти трубы не применяют на проездах с интенсивным движением и при малых заглублениях. Соединение труб выполняется введением гладкого конца в раструб с заделкой стыка смоляной прядью и асфальтовой мастикой (рис. 6.4).

Рис. 6.4 – Керамические трубы и способы их соединения:

а - общий вид трубы; б – стык с асфальтовым замком; в –стык с асбестоцементным (или цементным) замком; г – гибкий стык на кольцах из пластизола; 1 – гладкий конец трубы; 2 – раструб трубы; 3 – асфальтовая мастика; 4 – просмоленная пеньковая прядь; 5 – асбестоцементный (или цементный) раствор; 6 – кольца из пластизола

Асбестоцементные трубы изготовляют с гладкими концами D = 100-400 мм, а для их соединения выпускают специальные муфты. Эти трубы водонепроницаемы, имеют гладкую поверхность, малотеплопроводны, но они довольно хрупкие и слабо сопротивляются истиранию песком. При соединении применяют асфальтовые, асбестоцементные и цементные стыки (рис. 6.5).

Рис. 6.5 – Соединение асбестоцементных и чугунных безнапорных труб:

а – стык асбестоцементных безнапорных труб с гладкими концами; б – стык безнапорных чугунных раструбных труб;

1 – гладкий конец трубы; 2 – асбестоцементная муфта; 3 – асфальтовая мастика; 4 – просмоленная пеньковая прядь; 5 – раструб чугунной трубы; 6 – резиновая накатная прокладка с кольцом

Железобетонные трубы изготовляют D = 400-2400 мм. Эти трубы могут иметь стандартную и повышенную прочность. По прочности они подразделяются на пять классов. Эти трубы стойки к абразивным воздействиям, но подвержены коррозии внутренние поверхности труб. По способу соединения подразделяются на раструбные и фальцевые. Герметизация стыков осуществляется смоляной прядью или резиновыми кольцами. Замок стыка выполняется из цементного раствора или из асфальтовой мастики (рис. 6.6).

В настоящее время находят все большее применение полиэтиленовые трубы, которые выпускаются различных диаметров (63-1200 мм). Эти трубы долговечны, не корродируют, имеют малую шероховатость поверхности, а самое главное – высокую износостойкость – 50 лет (гарантийный срок службы).

Для транспортирования агрессивных сточных вод применяют стеклопластиковые канализационные трубы с гладкими концами.

Рис. 6.6 – Бетонные и железобетонные трубы и способы их соединения:

а - общий вид раструбной трубы; б – общий вид фальцевой трубы;

в – раструбный стык с асбестоцементным замком; г – раструбный стык с резиновыми кольцами; д – фальцевый стык с просмоленной пеньковой прядью; е – фальцевый стык с резиновыми кольцами; 1 – гладкий конец трубы;

2 – раструб трубы; 3 – асбестоцемент; 4 – просмоленная пеньковая прядь;

5 – цементный раствор; 6 – желобчатые резиновые кольца; 7 – цементный раствор или асфальтовая мастика; 8 – затирка цементным раствором;

9 – круглые резиновые кольца

Пластмассовые трубы изготовляются из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП). Соединяются эти трубы либо с помощью муфт, либо с помощью раструбов с уплотнительными резиновыми кольцами, а также при помощи сварки.