Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Решения комплексов очистных сооружений

Проектирование и строительство систем водоотведения


Проектирование и строительство систем водоотведения

При проектировании сетей и сооружений систем водоотведен решаются следующие вопросы: схемы водоотведения; категория водоема для сброса очищенных сточных вод; расход сточных вод; методы очистки; состав и параметры очистных сооружений; места расположения сооружу ний; методы строительства с учетом свойств вечномёрзлых грунтов; спосо, бы прокладки самотечных и напорных трубопроводов; стоимость строи-тельства; возможность применения типовых проектов; привязка типовых проектов к местным условиям.

Схемы водоотведения проектируются с раздельным отведением хозяйственно-бытовых и дождевых вод, при этом предусматривается совместное отведение хозяйственно-бытовых и производственных стоков.

При трассировке сетей следует максимально использовать рельеф местности, учитывая гидрогеологические и мерзлотные условия, степени благоустройства территорий, плотность и характер застройки, необходима также предусматривать сбор сточных вод от возможно большего количества жилых домов и промышленных объектов, чтобы получить равномерны в течение суток и значительный расход стоков, начиная с первых участков водоотводящей сети. Для этого к начальным участкам сети желательно присоединять объекты с большим водоотведением (пром. предприятия, бани, прачечные и др.), а также предусматривать двустороннее присоединение объектов к уличным коллекторам. Рекомендуются как раздельная, так и совместная прокладка водой отводящих и водопроводных сетей в вечной мерзлоте (рис. 27.1).

Проектирование и строительство водоотводящих сетей осуществляется либо с сохранением вечномерзлого состояния грунтов, либо с допущением оттаивания грунтов в зоне теплового воздействия трубопроводов.

Рис. 27.1. Схема водоотводящей и тупиковой водопроводной сети с рециркуляцией воды:
1 – от источника водоснабжения; 2 – водопроводная сеть; 3 – циркуляционная сеп 4 – циркуляционная насосная станция для подогрева воды; 5 – водоотводящая сети – насосная станция перекачки сточных вод

Оттаивание вечномерзлых грунтов допускается в том случае, когда характеризуются незначительными осадками при переходе в талое состояние.
Раздельная прокладка водоотводящих сетей осуществляется следующими способами: – подземным – в траншеях или каналах (проходных, полупроходных, непроходных); – наземным – на подсыпке с обваловкой (в земляных валиках); – надземным – по эстакадам, мачтам и др.

Рис. 27.2. Подземная прокладка трубопровода на комбинированном основании:
1 – местный грунт; 2 – крупнозернистый песок; 3 – трубопровод; 4 – оптимальная смесь; 5 – горбыль деловой (сплошной настил); 6 – поперечный настил из горбыля через 3 м

Прокладка самотечных трубопроводов производится, главным образом, подземным способом. Одиночная подземная прокладка водоотводящих трубопроводов непосредственно в грунте осуществляется в непро-садочных или малопросадочных при оттаивании грунтах или же в просадочных и льдонасыщенных грунтах с заменой их в основании трубопровода или с устройством другого типа основания (рис. 27.2; 27.3; 27.4). Выбор типа основания под трубопроводы зависит от несущей способности грунта и обосновывается технико-экономическими расчетами.

При прокладке самотечных трубопроводов в зоне деятельного слоя (слой сезонного оттаивания и замерзания вечно-мерзлого грунта) минимальная глубина заложения трубопроводов, исключающая их механическое повреждение при движении транспорта и различных работах, принимается равной 0.7 м до верха трубы.

Максимальное заглубление самотечных трубопроводов определяется с учетом обеспечения их устойчивости, которая зависит от интенсивности теплового воздействия трубопроводов на окружающие вечномерзлые грунты.

Прокладка напорных водоотводящих трубопроводов может осуществляться подземным, наземным и надземным способами. Напорные водо-отводящие трубопроводы устраиваются в основном за пределами город-кои застройки, на территории промышленных предприятий, а также при Р нспортировании сточных вод на более высокие по рельефу отметки и преодолении естественных и искусственных препятствий.

За пределами городской застройки наиболее часто применяется на» земная прокладка водоотводящих трубопроводов на земляных призмах (рис. 27.3), в земляных валиках (рис. 27.4) или надземная – на лежневых (рис. 27.5) и свайных (рис. 27.6) опорах. При подземной (непосредственно в грунте) и наземной (в земляном валике) прокладках водоотводящие трубопроводы, не теплоизолируются, при других способах и типах прокладки теплоизоляция трубопроводов обязательна.

Сооружения на водоотводящей сети – колодцы и камеры, камеры -будки, камеры – тепловые центры, переходы через естественные и искусственные препятствия.

Рис. 27.3. Наземный канал на земляных призмах:
1, 2, 3 – трубопроводы; 4 – непучинистый крупноскелетный грунт; 5 – замененный грунт в основании призмы

Рис. 27.4. Прокладка трубопроводов в земляных валиках:
а и б – валики, отсыпаемые по естественному растительному покрову; в – полувыемка-полунасыпь; 1 – местный грунт; 2 – песчано-гравийный слой; 3 – одерновка; 4 – глинобетон; 5 – местный уплотненный грунт; 6 – торф; 7 – снег

Колодцы и камеры применяются при одиночных и совместных прокладках трубопроводов. Колодцы выполняются из монолитного или сборного железобетона или других материалов с обеспечением водонепроницаемости стенок и днища.

Рис. 27.5. Наземная совмещенная прокладка трубопроводов на лежневых опорах:
1 – опорный брус сечением 20 х 20 см; 2 – грунтовая насыпь; 3 – отмостка на мху; 4 – шпалы (лежни); 5 – балластный слой

Рис. 27.6. Надземная совмещенная прокладка трубопроводов на свайных опорах:
а – деревянная свайная опора; б – железобетонная свайная опора; 1 – свая; 2 – ригель; 3 – металлическая пластина; 4 – скользящая опора; 5…8 – трубопроводы различного назначения; 9 – подкос; 10 -верхняя граница вечномерзлых грунтов

В колодцах на водоотводящей сети вместо открытых лотков устанавливаются закрытые ревизии. При сооружении колодцев в грунтах III или I категорий (табл. 27.1) необходимо производить замену грунта в их основании на непросадочный и непучинистый. Глубина заменяемого слоя определяется расчетом. В грунтах II категории высота слоя заменяемого грунта принимается равной 0.5 м.

Во избежание выдавливания грунта и разрушения колодцев и ка мер силами морозного пучения рекомендуется производить обратную за сыпку пазух непучинистыми грунтами, устраивать вокруг колодца и по ним гидроизоляцию из глинобетона толщиной 30 см и отводить от колод цев поверхностные воды. Вокруг люка устраивается асфальтовая или бу лыжная отмостка радиусом не менее 1.5 м с уклоном 0.02. В местах прохо да трубы через стенки колодца и камер следует предусмотреть мягкие сопряжения.

В наземных и надземных колодцах на сплошной подсыпке или на отдельных опорах колодцы устраиваются открытыми; стенки колодцев теплоизолируются с внутренней стороны. При надземной бесканальной прокладке трубопроводов диаметром до 200 мм устраиваются деревянные камеры-колодцы. Такие же колодцы можно устраивать на проходных каналах мелкого заложения для управления арматурой и организации ремонтов через люки или сменные крышки камер. Камеры-будки применяются при надземной прокладке нескольких трубопроводов диаметром более 200 мм и оборудуются постоянными подъемными механизмами.

Примечания: 1. К I б категории относятся все грунты, содержащие в верхних горизонтах подземный лед толщиной более 10 см. 2. Строительная классификация мерзлых грунтов для проектирования и строительства линейных сооружений (трубопроводов, дорог и др.) рекомендована канд. техн. наук А.Л. Ястребовым и используется в практике проектирования.

Камеры – тепловые сети используются для хранения в них аварийного запаса материалов, арматуры и инструментов. Радиус обслуживания из камер не должен превышать 300-500 м. В камерах следует предусматривать теплоизоляцию арматуры и организованный отвод аварийных вод.

Переходы трубопроводов через естественные (овраги, ложбины, водотоки) и искусственные (улицы, автомобильные и железные дороги) препятствия могут осуществляться надземной прокладкой по мачтам, эстакадам, свайным, ряжевым и подвесным опорам и подземной прокладкой в каналах или футлярах (кожухах). Рабочая труба и футляр теплоизолируются. На переходах по обе стороны дороги или другого препятствия устанавливают колодцы или камеры, в которых располагаются задвижки и закрытые ревизии. В этих же камерах устраивают вентиляционные шахты и водосборные приямки. Каналы, сооружаемые под улицами и дорогами, строятся из монолитного или сборного железобетона.

Совмещенная прокладка трубопроводов водоотведения с сетями другого назначения по сравнению с одиночной прокладкой более экономична; она способствует рациональному использованию территории застройки, повышению надежности работы сетей и улучшению условий их эксплуатации. Совмещенная прокладка трубопроводов может осуществляться непосредственно в грунте (рис. 27.7, 27.8), на низких опорах, а также в подземных, наземных и надземных каналах.

Совмещенная подземная прокладка в грунте трубопроводов водоотведения и водоснабжения целесообразна в непосредственной близости от канала тепловой сети. При этом водопроводный и водоотводящий трубопроводы должны размещаться по противоположным сторонам канала.

Расстояние между трубопроводами и стенками канала в плане не должно превышать 0,3-0,5 м. Это расстояние может быть увеличено по условиям производства монтажных работ и размещения колодцев. При прокладке трубопроводов водоотведения и водоснабжения в одной траншее водопроводная сеть должна прокладываться выше водоотводящей сети, которая укладывается в слой глинобетона.

Совмещенная полузаглубленная прокладка трубопроводов осуществляется в основном в непроходных каналах, перекрытия которых располагаются над поверхностью земли. Водопровод и тепловые сети в них прокладываются в кольцевой теплоизоляции, водоотводящие трубопроводы без теплоизоляции. При необходимости, подтвержденной тепловыми расчетами, допускается прокладка водопровода в общей тепловой изоляции с обратным трубопроводом теплоснабжения.

Полузаглубленную прокладку в непроходных каналах целесообразно применять в условиях высокотемпературных вечномерзлых грунтов или при высоком уровне грунтовых вод. Она может быть рекомендована Для прокладки внутриквартальных сетей в городах и для уличных сетей в поселках. При этом перекрытие непроходного канала будет служить пеше-однои дорожкой или тротуаром. В таких случаях колодцы могут быть вынесены за пределы тротуара. Для предотвращения скопления воды в колод, цах их днища рекомендуется размещать на одном уровне с дном канала. Колодцы оборудованы утепленными откидными крышками. В местах пересечения каналов с проездами перекрытия каналов усиливают или устраи вают специальные переезды через них.

Рис. 27.7. Совмещенная прокладка трубопроводов сетей водоснабжения и водоотведения в грунте:
1 – сеть водоотведения; 2 – сеть водоснабжения; 3 – глинобетон; 4 – замененнь грунт; 5 – засыпка местным грунтом

Рис. 27.8. Непроходной двухсекционный железобетонный канал:
В – водопровод; Т- теплосеть; К – водоотводящая сеть; 1 – местный грунт; 2 – желе зобетонный канал, 3 – глинобетон, 4 – замененный грунт; 5 – съемные железобетонные плиты

Совмещенную прокладку трубопроводов в каналах рекомендуется’ применять: при компактной застройке многоэтажными зданиями; в особ, неблагоприятных мерзлотно-грунтовых условиях, при которых раздельная прокладка усложняет и удорожает строительство и эксплуатацию трубопроводов по сравнению с совмещенной. Используются следующие виды каналов: непроходные одно или двухсекционные проходные одно- или двухъярусные с непроходным или полупроходным верхним ярусом и полу-проходные. На рис. 27.9 показано сечение одноярусного проходного канала с вентиляционными шахтами.

Непроходные подземные каналы высотой до 0.9 м рекомендуется применять в основном на участках небольшой протяженности – при переходах через дороги, на вводах в здания и т.д. Глубина заложения каналов принимается не менее 0.5-0.7 м до перекрытия. Перекрытие должно быть съемным для очистки каналов, осмотра и ремонта трубопроводов. Продольный уклон для обеспечения отвода воды по дну должен быть не менее 0,007.

Полупроходные каналы высотой 1.5 м и проходные каналы высотой 1.8 м и более применяются при совместной прокладке сетей различного назначения в городах и крупных поселках городского типа при необходимости обеспечения высокой степени благоустройства территории. Магистральные каналы должны прокладываться с продольным уклоном не менее 0.002, обеспечивающим отведение аварийных, сбросных или грунтовых (намерзлостных) вод по дну канала. Эти воды должны отводиться в пониженные участки местности за пределы населенного пункта или сбрасываться в канализационную сеть. Для отведения воды в днище канала предусматривается лоток. При уклоне канала, не обеспечивающем отвод воды в место сброса (при плоском рельефе местности), в дне канала устраиваются промежуточные водосборники (приямки) с тщательной гидроизоляцией. Вода из приямков перекачивается передвижными или стационарными насосами в водоотводящую сеть.

Чрезвычайно важно предотвратить или ограничить приток грунтовых вод в основание канала. Для этого целесообразно предусмотреть в нижней части канала специальные дренажные отверстия с металлическими трубками, по которым намерзлотные воды будут попадать в канал.

Устойчивость каналов кроме этого обеспечивается заменой проса-дочных и льдонасыщенных грунтов в основании, устройством гидроизоляционного слоя из глинобетона, а также поддержанием возможно низких температур путем вентилирования каналов. Вентиляция каналов может быть естественной или принудительной в зависимости от климатических и мерзлотно-грунтовых условий. Использование принудительной вентиляции должно быть обосновано экономическими, тепловыми и статическими расчетами. Естественная вентиляция каналов осуществляется через специальные вентиляционные шахты (рис. 27.9), устанавливаемые через 15-20 м по длине канала. Вытяжные шахты целесообразно размещать над камерами с оольшим количеством арматуры на трубопроводах, над пунктами теплового контроля и т.п. Устья вентиляционных шахт должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,4 м. В приточных и вытяжных отверстиях шахт необходимо предусматривать регулирующие заслонки. Для овышения вентиляционного эффекта над вытяжными шахтами устанав-ваются дефлекторы. Естественная вентиляция может быть также увеличена за счет устройства вытяжных шахт в зданиях, расположенных вблизи каналов. С целью уменьшения количества вытяжных шахт можно устраивать устья вытяжек в нижней части опор уличных светильников. Устья вентиляционных шахт должны быть защищены от заносов снегом и завалов мусором.

Наземная совмещенная прокладка трубопроводов применяется в тех же случаях, что и одиночная прокладка. Она осуществляется в основном в непроходных каналах на гравийной, песчаной или грунтовой подсыпке (рис. 27.5, 27.6, 27.7). При этом грунт должен быть непросадочным и непучинистым и его следует отсыпать по естественному покрову земли или по замененному грунту. Высота и вид подсыпки зависят от уклона трубопроводов (канала), рельефа местности, состояния поверхности земли, возможности отведения от насыпи поверхностных вод, размеров и массы канала с трубопроводами, характера грунтов в основании.

Надземная совмещенная прокладка трубопроводов применяется в тех же случаях и осуществляется теми же способами, что надземная прокладка одиночных трубопроводов. Наиболее простой и экономичной является прокладка трубопроводов на низких лежневых деревянных опорах (рис. 27.5). При совмещенной бесканальной прокладке нескольких трубопроводов различных диаметров не рекомендуется устраивать под ними общие лежневые опоры, так как при разной нагрузке от трубопроводов такие опоры могут иметь неравномерную осадку. Прокладывать трубопроводы следует на отдельных опорах.
В условиях просадочных, льдонасыщенных и пучинистых вечно-мерзлых грунтов надземную прокладку трубопроводов выполняют на свайных опорах, заанкеренным в вечномерзлый грунт (рис. 27.6). При надземной и наземной совмещенных прокладках каждый трубопровод теплоизолируется.

Рис. 27.9. Сечение одноярусного проходного канала с вентиляционными шахтами:
а – секция канала с приточной шахтой; б – секция канала с вытяжной шахтой; 1 – приточная шахта; 2 – теплопроводы: 3 – кабели; 4 – водопровод; 5’- водоотводя-щая сеть; 6 – вытяжная шахта

Глубина заложения фундаментов (основания очистных сооружений водоотведения), считая от уровня планировки (подсыпки или срезки) назначается с учетом требований СНиП 2.02.01-83 и принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружения и должна проверяться расчетом по устойчивости фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I минимальную глубину заложения фундаментов dmin необходимо принимать по табл. 27.2 в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания грунта
При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II минимальную глубину заложения фундаментов dmi„ следует принимать в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта и уровня подземных вод, который принимается с учетом образования под сооружением зоны оттаивания грунта.

Допускается прокладывать водоотводящие трубопроводы и закладывать фундаменты сооружений водоотведения в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта, если это обосновано расчетом.

При проектировании оснований емкостных сооружений на вечномерзлых грунтах по принципу 1 следует учитывать, что для сохранения мерзлого состояния грунтов основания и обеспечения их расчетного теплового режима необходимо предусматривать: устройство холодных (вентилируемых) каналов; укладку в основании сооружения охлаждающих труб, каналов или применение вентилируемых фундаментов; установку сезонно действующих охлаждающих устройств жидкостного или парожидкостного типов – СОУ, а также осуществление других мероприятий по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания.

Выбор одного или сочетания указанных мероприятий должен производиться на основании теплотехнического расчета с учетом конструктивных и технологических особенностей сооружений систем водоотведения, опыта местного строительства и экономической целесообразности.

Охлаждающие трубы или каналы, а также вентилируемые фундаменты можно устраивать с естественной или побудительной вентиляцией и их следует преимущественно применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основании сооружений с полами по грунту, при устройстве малозаглубленных или поверхностных фундаментов на подсыпках. Охлаждающие трубы, каналы и вентилируемые фундаменты укладывают выше уровня подземных вод, в пределах подсыпки из непучинистого грунта с уклонами в сторону объединительных коллекторов. Для уменьшения теп-лопритока в грунт и высоты подсыпки под полами или днищами сооружений предусматривают укладку тепло- и гидроизоляции.

Мероприятия по инженерной подготовке территории, обеспечивающие соблюдение расчетного гидрогеологического и теплового режима грунтов основания и предотвращение эрозии, развития термокарста и других физико-геологических процессов, приводящих к изменению проектного состояния грунтов в основании сооружений при их строительстве и эксплуатации, а также к недопустимым нарушениям природных условий окружающей среды должны быть предусмотрены в проекте устройства оснований сооружений систем водоотведения.

При высоком уровне подземных вод необходимо предусматривать меры по предотвращению обводнения сооружений систем водоотведения: поднятие уровня планировочных отметок, устройство дренажа, противо-фильтрационные завесы и т. п.

В составе мероприятий по инженерной подготовке территории должны быть предусмотрены природоохранные мероприятия, направленные на восстановление нарушенных в процессе строительства природных условий, в том числе мероприятия по рекультивации и восстановлению почвенно-растительного слоя, засыпке выемок, траншей и карьеров, выравниванию и одернованию склонов и откосов, а также по предупреждению развития эрозии, термокарста и процессов размыва грунта.

Для обеспечения устойчивости и эксплуатационной пригодности сооружений при прокладке наружных самотечных и напорных сетей систем водоотведения необходимо предусматривать тот же принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований, который принят для сооружений, размещаемых на данной территории застройки. Применение различных принципов допускается при условии прокладки сетей, в каналах на таком расстоянии от сооружений, при котором не произойдет изменения расчетных температур их оснований.

Выпуски водоотводящих сетей в зданиях или сооружениях промышленного или гражданского назначения и прокладку этих сетей в подпольях и технических этажах осуществляют по тому же принципу использования вечномерзлых грунтов, что был принят для данного здания или сооружения. Конструкция канализационных выпусков должна быть такой, чтобы при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I исключалась возможность местного оттаивания грунтов или повышения (против установленной в проекте) их расчетной температуры, а при использовании грунтов в качестве основания по принципу II – ускопенного местного оттаивания и, как следствие, увеличенной неравномерности деформации основания фундаментов.

При проектировании оснований и фундаментов водоотводящих сетей и сооружений на засоленных вечномерзлых грунтах необходимо иметь данные об условиях залегания засоленных грунтов, степени их засоленности а также о химическом составе водно-растворимых солей.

Засоленные вечномерзлые грунты могут использоваться в качестве основания сетей и сооружений, но при этом следует учитывать повышенное коррозийное воздействие засоленных грунтов на материал оснований и труб.

При строительстве на засоленных грунтах должны быть использованы фундаменты, обеспечивающие наиболее полное использование сопротивления мерзлых грунтов нормальному давлению (столбчатые и ленточные фундаменты, сваи с уширенной пятой и др.). При буро-опускном способе погружения свай диаметр скважины должен быть не менее чем на 10 см больше поперечного сечения сваи и заполняться, известково-песчаным или цементно-песчаным раствором. Под нижним концом сваи следует устраивать уплотненную подушку из щебня.

При расчетных деформациях оснований, сложенных мерзлыми засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания предусматривают частичную или полную замену засоленных грунтов на незасоленные, дополнительное понижение температуры грунтов, прорезку засоленных слоев грунта глубокими фундаментами, устройство фундаментов на подсыпках, распределяющих нагрузки на мерзлые грунты оснований и другие мероприятия.
При проектирования оснований и фундаментов сооружений систем водоотведения на вечномерзлых грунтах в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью от .7 до 9 баллов следует предусматривать использование вечномерзлых грунтов в качестве основания, по принципу I. При невозможности использования грунтов в качестве основания по принципу I допускается использование их по принципу II при условии опирания фундаментов на скальные или другие мало сжимаемые при оттаивании грунты или на предварительно оттаянные и уплотненные грунты.

По мерзлотным и сейсмическим условиям наиболее благоприятными для строительства сооружений водоотведения скальные и плотные грунты. При проектировании и строительстве емкостных сооружений водоотведения на нескальных и неплотных основаниях следует предусматривать сохранение грунтов основания в естественном мерзлом состоянии. Емкостные сооружения водоотведения содержат большие объёмы теплой воды, поэтому для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии необходимо устраивать надежные гидро- и теплоизоляцию подземной части этих сооружений.





Похожие статьи:
Использование вечномерзлых грунтов в качестве оснований для систем водоотведения

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Решения комплексов очистных сооружений

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум