Василенко А.А., Грабовський П.А., Ларкіна Г.М., Поліщук А.В., Прогульний В.І. Реконструкція і інтенсифікація споруд водопостачання та водовідведення

Подождите немного. Документ загружается.

151

На базі паспортизації мереж виконується аналіз її функціону-

вання і виявляються ділянки, на яких необхідно проводити більш дета-

льне обстеження. Так на колекторах великих діаметрів можливе об-

стеження верхнього зводу колектору за допомогою відеокамери.

Якщо окремі ділянки мережі переповнюються періодично і це

пов’язано зі скидом виробничих стічних вод, можливо змінити час

скиду останніх за рахунок влаштування регулюючої місткості на під-

приємстві. Для уникнення перевантаження мереж, які відводять стічні

води від промислового вузла, вивчається режим скиду їх в мережі і

пропонується графік скиду.

В містах, насичених водовідвідними мережами, коли є можли-

вість перерозподілу витрат стічних вод між колекторами, можна вико-

ристовувати „кільцювання” самопливних колекторів влаштуванням

перепускних ліній.

Для визначення витоків із напірних колекторів використовуєть-

ся замір витрати, яка подається насосами насосної станції і витрати,

яка надходить на очисні споруди.

Аналіз стану окремих споруд на водовідвідній мережі (камер

перепадних колодязів, розподіляючих камер, дюкерів, естакад, пере-

ходів під інженерними спорудами) здійснюється окремо з використан-

ням сучасних пристроїв і приладів. Особливе значення має стан залі-

зобетонних конструкцій, які руйнуються із-за газової корозії. Змен-

шення впливу газової корозії на залізобетонній конструкції здійсню-

ється (де це можливо) зменшенням бурхливості потоку, що запобігає

виділенню розчинених в стічних водах газів, особливо сірководню або

застосування примусової вентиляції споруд. Відновлення залізобетон-

них конструкцій від дії газової корозії можливе також покриттям внут-

рішніх поверхонь захисним шаром після очистки і ремонту.

Реконструкція насосних станцій перекачки стічних вод здійсню-

ється за окремим проектом і полягає в заміні обладнання і відновленні

будівельних конструкцій. Для підвищення продуктивності станції в

машинному залі, якщо дозволяє обсяг приміщення, а також місткість

приймального резервуару, можлива установка нового більш потужного

насосного обладнання.

При реконструкції насосної станції, збудованої методом опуск-

ного колодязя та із нормальним станом його стін, можливо використа-

ти весь обсяг колодязя, як приймальний резервуар, в якому розташува-

ти занурені насоси необхідної потужності (рис. 4.1). При цьому демон-

тується перегородка між резервуаром і машинним залом.

152

Рис 4.1. Каналізаційна насосна станція із викорис-

танням у якості приймального резервуару всього обсягу

колодязя і влаштуванням занурених насосів

Відновлення роботи окремих ділянок водовідвідних мереж здій-

снюється різними методами, які можна звести до наступних:

153

• відновлення полімерним рукавом (метод „панчохи”);

•

метод „труба в трубі”;

•

метод руйнування старого трубопроводу з заміною на новий

поліетиленовий трубопровід такого ж або більшого діаметру.

Ці методи більш детально розглянуті в наступному параграфі.

При використанні в процесі відновлення стандартних діаметрів

пластмасових труб їх гідравлічний розрахунок виконується за допомо-

гою таблиць, які дозволяють визначити пропускну здатність (витрату)

при існуючому похилі і допустимих наповненні і швидкості.

Так при методі руйнування старого трубопроводу можна визна-

чити необхідний діаметр нового для пропуску необхідної витрати.

При застосуванні методу „труба в трубі” виконується гідравліч-

ний розрахунок нового трубопроводу, який буде меншого діаметру,

але і меншої шорсткості (менший гідравлічний опір на тертя). Якщо

старий трубопровід працював із наповненням менше максимально до-

пустимого, то застосування цього методу може забезпечити пропуск

необхідної витрати. Наприклад, залізобетонний трубопровід діаметром

800мм при витраті 270 л/с і наповненні h/d=0,5 і похилі 0,0025 може

бути відновлений поліетиленовим трубопроводом зовнішнім діамет-

ром 630 мм. При цьому необхідна витрата буде пропускатись при на-

повненні h/d=0,6 із швидкістю 1,55 м/с [57].

Як показує аналіз пропускної здатності пластмасових труб, які

використовуються для відновлення, в порівнянні з пропускною здатні-

стю залізобетонних труб, при наповненнях старого трубопроводу бі-

льших за 0,55h пропускна здатність нового трубопроводу буде дещо

меншою, тому необхідно знаходити методи для зменшення розрахун-

кової витрати за рахунок перерозподілу витрат, або паралельного про-

кладання нового трубопроводу для пропуску надлишкової витрати.

При відновленні водовідвідного трубопроводу полімерним рукавом

його внутрішній діаметр зменшується на величину подвійної товщини

рукава, тобто новий діаметр дорівнюватиме

δdd

сн

−

( - почат-

ковий внутрішній діаметра труби, - товщина рукава). В цьому випа-

дку виникає необхідність перевірки пропускної здатності нового тру-

бопроводу нестандартного діаметру, для якого не має даних в існую-

чих таблицях для гідравлічного розрахунку мереж водовідведення. Для

виконання гідравлічного розрахунку нового трубопроводу використо-

вуються відомі формули гідравліки і допоміжні таблиці для визначен-

ня гідравлічних параметрів поперечного перерізу нового трубопрово-

154

ду, тобто d

, w

, R

в залежності від наповнення. Ці дані наведені в таб-

лиці 4.1.

Таблиця 4.1. Гідравлічні характеристики поперечного перерізу

круглих труб при різному наповненні [57].

Використовуючи дані таблиці 4.1, можна визначити гідравлічні

характеристики поперечного перерізу труби з діаметром d

h/d

w =

R =`

0,50 1,571 3,14 0,500

0,60 1,968 3,54 0,555

0,65 2,162 3,75 0,576

0,70 2,349 3,97 0,593

0,75 2,527 4,19 0,603

0,80 2,694 4,43 0,608

0,85 2,846 4,69 0,606

0,90 2,978 5,00 0,596

0,95 3,083 5,38 0,573

1,00 3,142 6,28 0,500

нн

r`ww ; ; ,

нн

χχ

нн

r`RR =

де, - площа поперечного перерізу потоку в трубі діаметром в

залежності від наповнення, м

;

r - радіус труби з полімерним рукавом, м; - гідравлічний радіус,

м;

- змочений периметр, м.

Виходячи з рекомендацій, наведених в [57, 58], наведемо ре-

зультати розрахунку для залізобетонних труб діаметром 800....3000 мм

із товщиною полімерного рукава

мм50

при мінімальному напов-

ненні і мінімальній незамулюючій швидкості (регламентованих СНиП

[58]), якій відповідає і

min

. Витрата в трубопроводі прийнята за табли-

цями [57]. З урахуванням особливостей руху рідини в трубопроводах

круглого поперечного перерізу при неповному наповненні, які врахо-

вуються коефіцієнтом к` (таблиця 4 [57]), при визначенні витрати кое-

фіцієнт гідравлічного тертя нового трубопроводу (із полімерним рука-

вом) визначався за формулою:

155

Re68,13

25,0

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

нн

(4.1)

де - еквівалентна шорсткість; а

eΔ

– безрозмірний коефіцієнт,

в даному випадку дорівнює 20 (таблиця 2 [57]); та - відпо-

відно гідравлічний радіус та число Рейнольдса нового трубопроводу

[57].

Коефіцієнт гідравлічного тертя

і швидкість течії V

не уточ-

нювались у зв’язку із зміною Re

, а приймались при першому набли-

женні при змінній

за формулою:

min

6,19

2 і

(4.2)

Таблиця 4.2. Результати розрахунку залізобетонних труб діаметром 800....3000 мм з товщиною полімерного рукава

мм50=

при мінімальному наповненні та мінімальній незамулюючій швидкості, яка відповідає і

min

d, мм h/d V

min

м/с

min

/с

ммr

ммdd

−

⋅=

м/с

cмQ

⋅

800 0,75 1,0

041,0

0017,0

0,4

35,0

700

0,311 0,211 0,013 1,46

4,0

454,0

1000 0,80 1,15

041,0

0017,0

0,78

45,0

900

0,547 0,274 0,0122 1,72

828,0

941,0

1,06

1200 0,80 1,15

0374,0

0014,0

1,15

55,0

1100

0,817 0,335 0,012 1,75

26,1

43,1

1,09

1400 0,80 1,3

0374,0

0014,0

1,73

65,0

1300

1,14 0,396 0,0112 1,97

98,1

25,2

1,14

1600 0,80 1,5

04,0

0016,0

2,63

75,0

1500

1,517 0,456 0,0107 2,31

08,3

5,3

1,17

2000 0,80 1,5

0346,0

0012,0

4,1

95,0

1900

2,433 0,578 0,0103 2,30

9,4

6,5

1,2

2400 0,80 1,5

0316,0

001,0

6,03

15,1

2300

3,565 0,7 0,01 2,34

3,7

3,8

1,22

3000

(ту-

нель)

0,80 1,5

0316,0

001,0

11,18

45,1

2900

5,666 0,882 0,0094 2,71

5,13

4,15

1,21

156

157

Як видно із таблиці 4.2. при відновленні залізобетонного трубо-

проводу полімерним рукавом товщиною 50 мм пропускна здатність

при максимальному наповненні, регламентованому будівельними нор-

мами і мінімальній швидкості [58] буде дещо більшою за рахунок зме-

ншення гідравлічного коефіцієнту тертя не зважаючи на зменшення

поперечного перерізу трубопроводу.

Контрольні питання

1. В чому полягає обстеження і паспортизація мереж водовідве-

дення?

Які заходи використовуються для забезпечення нормальної

роботи мереж водовідведення?

Як реконструювати насосну станцію перекачки (збільшити

подачу)?

Чому може збільшитись пропускна здатність залізобетонного

трубопроводу при відновленні його полімерним рукавом?

4.2. БЕЗТРАНШЕЙНІ МЕТОДИ ПРОКЛАДКИ І ВІДНОВЛЕННЯ

ТРУБОПРОВОДІВ

При будівництві нових та розширенні старих міст та мегаполі-

сів, їх підземна інфраструктура, в тому числі водовідвідні системи,

створювалися в основному відкритим способом. Цей спосіб, як відомо

полягає у викопуванні траншеї, вкладання туди труби на необхідних

відмітках та послідуючим засипанням траншеї вийнятим ґрунтом. Од-

нак в умовах сучасних міст, з їхньою забудовою, підземною інфра-

структурою, насиченим рухом транспорту, використання відкритих

методів прокладання водовідвідних систем не тільки є дуже складним,

але в багатьох випадках неможливим. Аналогічна ситуація спостеріга-

ється в США і країнах Європи, де в упоряджених містах 95% робіт із

прокладки та відновлення трубопроводів здійснюється безтраншейним

способом.

В цих умовах важливим є не будівництво нових водовідвідних

ліній, а і підтримання надійної експлуатації існуючих підземних кому-

нікацій, що неминуче зв'язано з заміною, перекладкою і реконструкці-

єю ділянок мереж, що відпрацювали свій нормативний термін і є ава-

рійними.

158

Можна виділити такі основні методи прокладки та реконструк-

ції трубопроводів безтраншейним способом:

• проколювання, пробивання і продавлювання;

• горизонтальне направлене буріння;

• розкочування;

• щитова прокладка;

• мікротунелювання.

Вибір безтраншейного способу прокладання труб залежить від

діаметру та довжини трубопроводу, фізико-механічних властивостей

та гідрогеологічних умов ґрунтів, що розробляються. Вибір способу

також залежить від наявності в будівельних організаціях відповідних

трубопроколюючих, продавлюючих та бурильних агрегатів, установок

і обладнання. На підставі досвіду безтраншейної прокладки трубопро-

водів для полегшення вибору можна скористатись рекомендаціями, що

приведені в таблиці 4.3.

При прокладанні труб безтраншейними способами спочатку під

дорогами влаштовують захисні кожухи або футляри, а потім в них

прокладають самі робочі трубопроводи. Щоб це стало можливим, діа-

метр кожуха (футляра) повинен бути більшим, ніж діаметр трубопро-

воду, що прокладається (табл. 4.4). Для захисних кожухів (футлярів)

застосовують сталеві труби: безшовні гарячекатані, зварні прямошовні

та спірально-шовні. Гарячекатані застосовують тільки для кожухів

переходів трубопроводів діаметром до 273 мм, а для трубопроводів

більших діаметрів використовують звичайно крупнорозмірні зварні

прямо- або спірально-шовні труби.

Довжину кожуху визначають виходячи з ширини дорожнього

полотна (або дорожнього насипу) та нормативних відстаней, що реко-

мендуються. Охорону кожухів від корозії забезпечують азбесто- або

піщано-цементними, асфальто-цементно-бітумними, епоксидними або

полімерними антикорозійними покриттями, які наносяться на їх пове-

рхню.

Проколювання та пробивання:

При прокладанні труб за допомогою проколу із використанням

домкратів спочатку визначають натискне зусилля, після чого прийма-

ють необхідну кількість гідродомкратів для силової установки, а також

вибирають тип упорної стінки в котловані.

159

Таблиця 4.3. Рекомендації по вибору способу безтраншейної прокладки трубопроводів

Трубопровід

Спосіб

D, мм L, м

Найкращі ґрун-

тові умови

застосування

Швидкість

прокладан-

ня, м/год

Необхідне

зусилля, кН

Обмеження по застосуванню

способу

Прокол:

Механічний за до-

помогою домкратів

50-500 80

Піщані й гли-

нисті без твер-

дих включень

3-6 148-2450

В скельних ґрунтах не засто-

совується

Гідропрокол

100-200

400-500

30-40

Піщані та су-

піщані

1,6-14 250-1600

Спосіб можливий при наяв-

ності джерел води та місць

для скиду пульпи

Вібропрокол

500

Незв’язні пі-

щані, супіщані

та пливуни

3,5-8 5-7,5

В твердих та скельних ґрун-

тах не застосовується

Грунтопроколюва-

чами

89-108

50-60 Глинисті 2,5-2 - Те ж

Пневмопробійника-

ми

300-400

40-50

М’які ґрунти

до ІІІ групи

30-40 (без

розширю-

вачів)

0,75-25

В ґрунтах із підвищеним

водонасиченням та малим

щепленням не застосовуєть-

ся

Продавлювання

400-

2000

70-80

В ґрунтах І-ІІІ

груп

0,2-1,5 4500

В пливунних ґрунтах не за-

стосовується. В твердих

породах застосовується ли-

ше для продавлювання труб

максимального діаметру

Горизонтальне бурін-

ня

325-

1720

40-70

В піщаних та

глинистих ґру-

нтах

1,5-19 -

При наявності ґрунтових вод

спосіб не застосовується

160

Таблиця 4.4. Потрібні діаметр та товщина стінок захисного кожуху (футляру)

Зовнішній діаметр,

мм

Товщина стінки захисного ко-

жуху, мм, при способі проклад-

ки

Зовнішній діаметр,

мм

Товщина стінки захисного

кожуху, мм, при способі про-

кладки

Безтраншейному Безтраншейному Робо-

чого

трубоп-

роводу

Захис-

ного

кожуху

Відкри-

тому

Горизон-

тальне

буріння

Продав-

лювання

та про-

кол

Робочого

трубоп-

роводу

Захис-

ного ко-

жуху

Відкри-

тому

Горизон-

тальне

буріння

Продав-

лювання

та про-

кол

159 325 8 8 9 720 920 10 10 12

219 377 9 9 10 820 1020 10 11 14

273 426 9 9 11 920 1220 10 11 14

325 530 9 10 12 1020 1220 10 11 14

426 630 10 10 12 1220 1420 11 12 14

530 720 10 10 12 1420 1720 16 16 16

630 820 10 10 12