Трассировка водоотводящей сети

Трассировкой водоотводящей сети называют размещение ее в плане на перспективных генпланах населенных пунктов или промышленных предприятий. Генплан должен быть выполнен в масштабе 1: 10000 или 1: 5000 с изображением горизонталей рельефа местности, водоисточников, поверхностных водоемов, водотоков, промышленных предприятий, промышленных или железнодорожных узлов (рис. 1).

Трассировку сети начинают с разбивки территории объекта на бассейны водоотведения. Трассировку ведут в следующей последовательности: сначала трассируют главный и отводящий коллекторы, затем коллекторы бассейнов водоотведения и в последнюю очередь – уличную сеть.

Водоотводящие сети устраивают, как правило, с уклонами, близкими к уклонам поверхности земли, и сточные воды отводятся в сторону пониженной части бассейна водоотведения. Главные коллекторы трассируются по набережным рек и ручьев, по тальвегам. В пределах застройки главные коллекторы трассируют по городским проездам.

Уличную водоотводящую сеть предпочтительнее укладывать с пониженной стороны квартала - схема по пониженной грани (рис. 1.а). Возможна прокладка сети по нескольким сторонам квартала - объемлющая сеть (рис. 1.б), что связано с линейной застройкой улиц в старых городах, где домовладения примыкают одно к другому без разрывов, поэтому выпуск сточных вод из каждого домовладения направляют кратчайшим путем в уличную сеть. Если ширина уличного проезда превышает 30м, то прокладывают два параллельных трубопровода сети водоотведения с каждой стороны.

Рис. 1. Схемы трассировки канализационных сетей

На территориях вновь строящихся городов применяют прокладку водоотводящей сети по внутриквартальным проездам (черезквартальная схема рис. 1.б). Такая трассировка сети позволяет сократить протяженности сети и количество колодцев присоединения домовых выпусков к уличной сети.

Боковые присоединения трубопроводов осуществляют под углом не менее 90⁰ между присоединенной и отводящей трубой.

Типы труб и прокладка сети водоотведения

Для устройства водоотводящей сети применяют трубы и каналы, разнообразные по форме поперечного сечения: круглые, полукруглые, полуэллиптические, прямоугольные, трапецеидальные (рис. 2., а, б, в, г, д).

Рис.10.2. Поперечное сечение труб и каналов:

а – круглое; б – полукруглое; в – полуэллиптическое; г – банкетное; д – овоидальное (яйцевидное); е – эллиптическое; ж – полукруглое с прямыми вставками; з - яйцевидное перевернутое; и – лотковое; к – пятиугольное; л – прямоугольное; м – трапецеидальное.

Форма поперечного сечения трубы должна удовлетворять гидравлическим, статическим, экономическим и эксплуатационным требованиям.

Материал труб, из которого выполняется водоотводящая сеть, должен удовлетворять особым требованиям обеспечения долговечной и надежной эксплуатации.

Для водоотводящих трубопроводов следует принимать: самотечные, безнапорные железобетонные, бетонные, керамические, чугунные, асбестоцементные, пластмассовые трубы и железобетонные детали, напорные железобетонные, чугунные (высокопрочные с шаровидным покрытием ВЧШГ), стальные и пластмассовые трубы.

Стыки раструбные бетонных труб, так же как и керамических, заделывают асфальтовой мастикой. Для лучшего сцепления поверхности бетона с мастикой стыкующуюся часть поверхности труб предварительно следует прогрунтовать жидким горячим раствором битума марки БН-III с растворителем (бензолом или сольвентом).

Трубы с гладкими концами соединяются муфтами. Муфты изготовляют из железобетона. Стыки заделывают либо целиком цементным раствором, либо часть зазора между трубой и муфтой заполняют пеньковой прядью. Стыки могут также заделываться с помощью резиновых уплотнительных колец.

Сооружения на сети

Смотровые колодцы на водоотводящих сетях всех систем надлежит предусматривать: в местах присоединения (узловые); в местах изменения направлений, уклонов и диаметров трубопроводов(поворотные); на прямых участках (линейные и промывные) на расстояниях в зависимости от диаметра труб: 150мм -35м; 200-450 мм-50м; 500 и 600-75м; 700,800,900мм-100м; от 1000 до 1400 мм- 150м; от 1500 до 2000 мм-200м; свыше 2000мм-250-300м.

Колодец показан на рис. 5.

Рис.10.5. Колодец смотровой:

1 – плита днища; 2 – кольцо стеновое с отверстиями; 3 – лоток из бетона; 4 – полка лотка; 5 – плита перекрытия; 6 – стеновое кольцо горловины; 7 – плита дорожная с нишей для лючка; 8 – скобы; 9 – ограждение территории.

Заделка труб в стенах колодцев (рис.6) должна обеспечивать плотность соединения, водонепроницаемость в условиях водонасыщенных грунтов, а также возможность независимой осадки стенок колодцев.

Соединения труб разных диаметров раздельной системы водоотведения в колодцах, как правило, по расчетным уровням воды (рис.7, а), а в дождевой и общесплавной системах - по шелыгам труб (рис.10.7, б).

Рис.10.7. Соединение труб в колодцах:

а) сопряжение труб по уровню воды; б) сопряжение труб по шелыгам разного диаметра.

Нормы водоотведения, коэффициент неравномерности и определение расчетных расходов сточных вод

Расчетное удельное среднесуточное (за год) водоотведение бытовых сточных вод от жилой застройки следует принимать равным расчетному удельному среднесуточному (за год) водопотреблению (СНиП 2.04.02-84) без учета расхода воды на полив территории зеленых насаждений.

Расчетный среднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта, м³/сут., составят:

Q_сут = S q_ж N_ж / 1000,

где q_ж – удельное водопотребление, принятое по тал.10.1.; N_ж - расчетное число жителей в районах жилой застройки с различной степенью благоустройства.

Удельное водопотребление для определения расчетных расходов сточных вод от отдельных жилых и общественных зданий при необходимости учета сосредоточенных расходов можно принимать по СНиП 2.04.01-85.

Расчетный среднесуточный расход сточных вод в населенно пункте определяют, как сумму расходов бытовых стоков от жилых и общественных зданий и промышленных предприятий, производственных и дождевых стоков. Расход сточных вод от предприятий местной и бытовой промышленности, обслуживающей население, и неучтенные расходы принимают в размере 5% суммарного среднесуточного водоотведения населенного пункта.

Расчетные суточные расходы бытовых сточных вод в сутки большего и наименьшего притока, Q_сут, м³/сут, определяют как сумму произведений среднесуточных (за год) расходов сточных вод на коэффициенты суточной неравномерности (К_сут):

Q_{сут. макс} = K_{сут макс} Q_сут; Q_{сут. мин} = K_{сут мин} Q_сут,

Расчетные секундные максимальные и минимальные расходы сточных вод следует определять как произведение среднесуточных расходов сточных вод (за год), л/с, на общий коэффициент неравномерности K _gen (табл.10.2.):

Q_{max c} = Q_{min c} =

При расчете водоотводящей сети удобно расчетные расходы определять по модулю стока q₀. Модулем стока (удельным расходом) называют средний расчетный расход, л/с, с 1 га территории, с которой необходимо отвести сточную воду:

q₀ = ,

где q₁-норма водоотведения на одного человека в сутки, л; Р – плотность населения, чел/га.

Расчетный расход стоков с площади находят по формуле:

q_{max c} = q₀FK_{gen max,} где F– площадь территории, с которой отводятся сточные вод с одинаковой плотностью населения, га

При определении расчетных расходов водоотводящую сеть разбивают на расчетные участки (1-2,2-3, и т.д.,рис. 1., а.б).

Расчетным участком сети называют трубопровод водоотводящей сети между двумя точками (колодцами), в котором расчетный расход и уклон i _тр принимают постоянными, а движение жидкости –равномерным.

Длину расчетного участка принимают равной длине квартала или участка трубопровода от одного бокового присоединения до следующего.

Расчетный расход участка определяют как сумму расходов попутного, поступающего в расчетный участок от жилой застройки, расположенной по его длине; транзитного- от выше расположенных кварталов; бокового- от присоединяемых боковых линий; сосредоточенного, поступающего в расчетный участок от отдельных крупных водопотребителей (промышленные предприятия, бани, прачечные и т.д.).

Попутный расход является переменным для рассматриваемого расчетного участка. Он возрастает от нуля в начале участка до полной своей величины в конце по мере присоединения дворовой и внутриквартальной сетей. Для упрощения расчетов условно считают, что попутный расход от жилых кварталов поступает на начальную точку участка в количестве q _{max c}. Например, для расчетного участка 1-2 (см. рис. 10.1, б) попутный расход составит, л/с:

q _{max c}. = q₀F_a,

где F_a - участок а площади первого квартала, прилегающего к расчетном участку.

В схеме рис.1, а попутный расход для участка 1-2 будет равен:

q _{max c}. = q₀F_1,

где F₁- площадь квартала, прилегающего к расчетном участку.

Попутный расход вышерасположенного участка является транзитным расходом для нижеследующего. Например, для расчетного участка 2-3 (см. рис.1.,б) расчетный расход равен транзитному расходу, поступающему с участка 1-2, плюс попутный расход с площади 3а.

Гидравлический расчет водоотводящей сети

Гидравлический расчет сети заключается в определении минимальных диаметров труб, уклонов, скорости движения потоков сточной жидкости и степени наполнения трубопроводов.

Для гидравлического расчета сети используют формулы установившегося и равномерного движения потока:

Q = w V =const, где q - расчетный расход сточных вод, м³/с; w - площадь живого сечения, м²; V - средняя скорость течения, м/с,

V=С, где С- коэффициент сопротивления трения по длине; R- гидравлический радиус; i - гидравлический уклон, равный уклону лотка при равномерном движении,

I = l V/ (8 Rg),где g - ускорение свободного падения; l - коэффициент сопротивления трению по длине.

На основании опыта эксплуатации и технико-экономических расчетов водоотводящих сетей установлены минимальные диаметры труб, мм.

Водоотводящую сеть рассчитывают на частичное наполнение труб, что позволяет: создать лучшие условия для транспортирования взвешенных загрязнений; обеспечить вентиляцию сети для удаления вредных и опасных газов, выделяющихся из жидкости; создать некоторый резерв в сечении труб для пропуска расхода, превышающего расчетный.

Степень наполнения труб характеризуется величиной H/D (H – высота потока жидкости; D- диаметр трубы).

При проектировании одной из важнейших задач является обеспечение необходимой скорости при водоотведении расчетных расходов, обеспечивающих процесс самоочищения трубопроводов, т.е. исключая их заиливание и биобрастание.

Диаметр трубопроводов определяется гидравлическим расчетом. Однако при небольших расходах до 10 л/с диктующими оказываются эксплутационные требования. В соответствии с этим СНиП 2.04.03- 85 установлено, что наименьший диаметр труб следует принимать: для бытовой системы водоотведения: а) уличной-200мм; б) внутриквартальной -150мм; для ливневой и общесплавной: уличной-250мм; внутриквартальной -200мм.

Расчетные скорости движения сточных вод следует принимать в зависимости от степени наполнения труб, которое не должно превышать значений, приведенных ниже, и быть не менее 0,7м/с.

Наполнение труб, соответствующее пропуску расчетного расхода, называют расчетным.

Во избежание заиливания водоотводящих сетей трубопроводам придают надлежащие уклоны, обеспечивающие течение жидкости с самоочищающими скоростями. Расчет водоотводящей сети ведут на расчетную скорость.

Расчетной скоростью называют такую скорость течения жидкости при расчетном (Q_{max с}) расходе и расчетном наполнении. Расчетные скорости назначают в пределах между наименьшей и наибольшей допустимыми скоростями течения.

Наименьшей расчетной скоростью ( незаиливающей) называют наименьшую скорость течения, при которой обеспечивается самоочищение труб. Минимальную расчетную скорость в сети бытовой водоотводящей сети рекомендуется принимать по следующей таблице в зависимости от диаметра труб.

Максимальные расчетные скорости в м/с принимают в зависимости от механической прочности материала труб и исходя из условий исключения истирания труб песком: для металлических труб не более 8 м/с, неметаллических не более 4м/с. В ливневой водоотводящей сети скорости должны быть соответственно не более 7 и 10м/с.

Для гашения скорости необходимо уменьшить гидравлические уклоны труб или сооружать перепадные колодцы.

Минимальная расчетная скорость движения жидкости в дюкерах принимается не менее 1 м/с.

Для самоочищения трубопроводов водоотводящей сети следует соблюдать принцип нарастания скорости вдоль потока.

Уклон трубопровода принимается с учетом рельефа местности и критической скорости движения жидкости.

Предварительно уклон труб определяется по уклону местности, так как наиболее экономичной является укладка труб параллельно поверхности земли на допускаемой глубине заложения. Если рельеф местности плоский, то для уменьшения заглубления трубопровода, трубы укладываются с наименьшим уклоном.

Наименьшие уклоны трубопроводов в мм, обеспечивающие незаиливающие скорости, при расчетном наполнении для всех систем водоотведения следует принимать: для труб D =150-0,008; D =200-0,007; D =1250мм и более -0.0005.

В результате гидравлического расчета водоотводящей сети по расходам с учетом расчетного наполнения и самоочищающей скорости определяют диаметры и уклоны трубопроводов, а затем составляют продольный профиль сети (рис. 8.).

В начале вычерчивают профиль поверхности земли по трассе коллектора. Затем на профиль наносят расчетные точки, определяют длину расчетных участков, начальное заглубление трубопровода и выявляют участки, диктующие глубину заложения коллектора. Одновременно на профиль наносят результаты вычислений d, I,q _{max c},V, h/d и указывают принятый материал труб.

На профиле должны быть детально отражены пересечения водных препятствий, шоссейных и железных дорог, а также указано расположение по вертикали трубопроводов различных сетей и т.д.

Стоимость и сроки строительства водоотводящей сети определяет глубина заложении трубопроводов, которую принимают по возможности минимальной, учитывая следующие требования: защиту труб от механических повреждений; предохранение сточных вод в трубопроводах от замерзания; обеспечение возможности присоединения внутриквартальной сети от уличной.

В южных районах страны минимальную глубину заложения выпусков из здании принимают 0,7 м до верха трубы, что обеспечивает водоотведение от приемников, расположенных на первом этаже на уровне поверхности земли. Кроме того, указанная глубина достаточна и для предохранения труб от воздействия статических и динамических нагрузок.

В северных районах глубину заложения домовых выпусков определяют из условий глубины промерзания грунта: при диаметре труб до 500 мм на 0,3 м, а при больших диаметрах - на 0,5 м менее наибольшей глубины промерзания грунта, но не менее 0,7 м до верха трубы.

Рис. 8. Продольный профиль коллектора

Начальная глубина заложения трубопроводов уличной сети, м (рис. 9) равна:

H = h + i (L + l) - (z ₁- z₂) +d,

где h - наименьшая глубина заложения домового выпуска из здания в наиболее удаленном колодце внутриквартальной сети, м; i - уклон водоотводящей сети; L -длина дворовой водоотводящей сети от наиболее удаленного колодца до контрольного колодца, м; l - длина соединительной линии от контрольного колодца до смотрового колодца уличной сети, м; z ₁- отметка поверхности земли у колодца на улице, м; z₂- отметка поверхности земли у наиболее удаленного колодца, м; d-. перепад между лотками соединительной ветки и уличной трубы, м.

Отметки последующих точек определяют по результатам гидравлического расчета сети в м:

М _n+1=Н _n+ i L_n+1 ,

где Н _n - отметка предыдущей точки; i - уклон трубопровода; L_n+1 - длина участка между расчетными точками.

Соединение труб в колодце по высоте принимают в соответствии с отметками уровня воды, не допуская подпора в вышележащих участках сети. Приэтом во всех случаях дно лотка присоединяемых труб не должно быть ниже лотка отводящей трубы.

Рис.10.9. Схема для определения начальной глубины заложения уличной сети:

1 – дворовая сеть; 2 – колодец уличной сети; 3 – жилые дома.

Прокладка трубопроводов водоотведения при пересечении с подземными трубопроводами, переходами через препятствия (реки, овраги, железнодорожные и трамвайные пути)

При строительстве водоотводящих сетей часто возникает необходимость пересечения трасс подземных сооружений, а также естественных преград (реки, овраги, суходолы и т. д.). Припересечении водоотводящих сетей с водопроводными, газопроводными и теплофикационными трубопроводами их обходимо укладывать в металлическом кожухе, если указанные трубопроводы уложены ниже водоотводящих трубопроводов. Длина кожуха должна быть: в глинистых грунтах - не менее 5 м, в фильтрующих - не менее 10м в каждую сторону от места пересечения. Расстояние в свету (по вертикали) рекомендуется принимать не менее 0,4 м. Если водоотводящая сеть уложена ниже, то ее прокладывают в бетонном массиве и обязательно предусматривают меры против просадки труб.

При пересечении трубопроводов на одном уровне на водоотводящей сети может быть предусмотрено устройство дюкеров или перепадных колодцев.

Пересечение водных преград осуществляют прокладкой подводных переходов (дюкеров), представляющих собой трубопроводы, работающий полным сечением (рис.10).

Рис. 10. Дюкер:

1 – верхняя камера; 2 – аварийный выпуск; 3 – линии трубопроводов; 4 – нижняя камера

Пересечение глубоких оврагов, суходолов и дорог, расположенных в глубоких выемках, целесообразней осуществлять в виде самотечного коллектора, укладываемого по эстакаде. При прокладке коллектора по эстакаде в северных районах необходимо предусматривать утепление.

При пересечении трамвайных, железнодорожных путей и автодорог, расположенных на насыпях, канализационный коллектор выполняют в виде самотечного коллектора, укладываемого под насыпью в футлярах (кожухах), проходных или непроходных туннелях. Под железнодорожными путями и автодорогами III категории переходы выполняют из металлических и железобетонных труб без футляров и туннелей, при условии расчета труб на соответствующую нагрузку. Пересечение электрифицированных железных дорог осуществляется в кожухах. Рабочую трубу устанавливают на диэлектрических опорах с текстолитовыми прокладками и покрывают усиленной противокоррозийной изоляцией. Диаметр кожуха принимают на 200 мм больше диаметра прокладываемого трубопровода, но не менее 400 мм.

Прокладка водоотводящей сети в местах устройства транспортных и пешеходных туннелей

Пешеходные туннели в плане, как правило, располагают перпендикулярно к направлению городского проезда. Заглубление пешеходных туннелей назначают минимальным, поэтому осуществить пропуск водосточных и водоотводящих коллекторов над перекрытием туннелей не представляется возможным. Пропуск водосточных и водоотводящих коллекторов в основаниях, конструкциях фундаментов и перекрытий туннелей, как правило, не разрешается.

При выборе положения туннеля и лестничных сходов следует исходить из условия минимальных объемов работ по перекладке и переустройству подземных сооружений.

Отвод ливневых вод с проезжей части и рамп транспортных туннелей, а также с поверхности лестничных сходов пешеходных туннелей предусматривается системой водостоков и лотков.

Расчетные расходы и пропускная способность водоотводящей системы туннеля, а также периоды превышения расчетных расходов с учетом допускаемого заполнения лотков проезжей части определяют в соответствии с указаниями СНиПа.