Форма и основные размеры конструкций колодцев.

Табл. 3.10.

 

Наименование и форма конструкции	Типоразмер конструкц.	Размеры, мм
di	de	h	l*b или а
Рабочая камера типов КДК и КФК		КДК10				-
КФК10		-
КФК13				-
КФК15				-
КФК20				-
Рабочая камера типов КЛВ и КЛК		КЛВ8				-
КЛК10				-
КЛК13			-
КЛК15				-
Стеновое кольцо рабочей камеры или горловины		КС7.3				-
КС7.9
КС10.3
КС10.6
КС10.9
КС13.9
КС15.6
КС15.9
КС20.6
КС20.9
КС20.12
КС25.12
Опорное кольцо		КО6				-
Опорная плита		ПО10		-		1700х1700
Плита днища		ПН10	-			-
ПН15
ПН20
Плита перекрытия для колодцев ВК-сетей		ПП10
ПП13
1ПП15
2ПП15
3ПП15
1ПП20
2ПП20
3ПП20
1ПП25
2ПП25
Плита перекрытия для водоприемных колодцев		1ПП8				-
2ПП8

 

 

Пересечение водоотводящих сетей с препятствиями.

Препятствиями при прокладке самотечных канализационных сетей могут быть реки, овраги, автомобильные и железные дороги, трубопроводы различного назначения, кабели и т.д. Место пересечения сети с препятствием выбирается так, чтобы длина пересечения была минимальной, пересекающий трубопровод прокладывается перпендикулярно оси препятствия. Конструкция пересечения зависит от взаимного высотного расположения трубопровода и препятствия. Если препятствие располагается в выемке, то пересечение выполняется в виде дюкера или в виде эстакады. Дюкером называется напорный трубопровод, соединяющий два самотечных трубопровода. Эстакада представляет собой мост, по которому уложен трубопровод, работающий в самотечном режиме. Если препятствие, например, железная или автодорога, находится на насыпи, то переход под ним также выполняется в виде самотечного участка, и при этом предусматривается его защита от продавливания транспортом.

 

Дюкеры.

Устройство дюкера.

Основными элементами дюкера являются трубопроводы, верхняя и нижняя камеры. Верхняя камера дюкера состоит из двух отделений: мокрого и сухого. Эти отделения разделяются между собой водонепроницаемой перегородкой. В пределах первого отделения самотечный трубопровод переходит в открытые лотки. Мокрое отделение может подтопляться водой при повышенных расходах сточных вод, при снижении пропускной способности дюкера или при его промывке. 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 люком с крышкой. Превышение люка камер над паводковым уровнем воды в реке должно быть не менее 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 территории. 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).

СНиП 2.04.01-85 /1/ запрещает при устройстве дюкеров проектировать аварийные выпуски в водоемы или на рельеф. Тем не менее, проектировщики в ряде случаев идут на нарушение норм, при этом устройство аварийного выпуска согласовывается со всеми органами, осуществляющими контроль за охраной и использованием природных ресурсов. Аварийный выпуск может быть проложен из верхней камеры дюкера или из ближайшего колодца перед ним.

При пересечениями с водными преградами дюкер выполняется не менее чем из двух ниток стальных труб с усиленной антикоррозионной изоляцией. Обе нити должны быть рабочими. Лишь при небольших расходах, если невозможно запроектировать две рабочих нитки, допускается устройство дюкера с одной рабочей и одной резервной трубой. При пересечении с оврагами допускается устройство дюкера из чугунных труб. Диаметр труб дюкера должен быть не менее 150 мм. Угол наклона восходящей ветви α - не более 20º.

Расстояние между трубами дюкера в свету назначается не менее 0,7-1,5м, в зависимости от их диаметра и от давления в дюкере. При пересечении с рекой глубина заложения подводной части трубопровода должна приниматься не менее b=0,5 м до верха трубы, а в пределах фарватера на судоходных реках не менее b=1 м. Скорость течения сточных вод в дюкере назначается из следующих условий: она должна быть не менее самоочищающей для труб данного диаметра (v≥v_оч), не менее скорости в подводящем самотечном коллекторе (v≥v_подвод) и не менее 1 м/сек (v≥1 м/сек).

 

Дюкер.

1- самотечные трубопроводы: подводящий и отводящий; 2 - верхняя камера: 2а - мокрое отделение, 2б – сухое отделение; 3 – шибер (закрывается при мелком ремонте); 4– задвижка (закрывается при аварии); 5-напорные трубопроводы; 6 – нижняя камера; 7 – открытые лотки; 8- аварийный выпуск.

Рис. 3.12.

Расчет дюкера.

Все линии дюкера принимают рабочими и рассчитывают на пропуск расхода q₁=q /n, где q – расчетный (максимальный секундный) расход сточных вод через дюкер; n – число рабочих линий. Диаметр труб определяют, исходя из условия обеспечения допустимых скоростей по формуле d= .

Вода в трубах дюкера движется с заданной скоростью в результате наличия перепада уровней воды Δh в верхней и нижней камерах:

Δh = -

где: и - отметки уровней воды в самотечных коллекторах: подводящем и отводящем соответственно (отметки уровней воды на входе в дюкер и на выходе из него).

Перепад уровней Δh принимается равным потерям напора в дюкере. Потери вычисляются по формуле:

Δh=h_l+h_мс=il+Σξ_i(v²/2g),

 

где h_l=il – потери напора по длине трубы;

 

 

h_мс = Σξ_i(v²_p/2g) – потери напорав местных сопротивлениях; i – гидравлический уклон (потери напора на единицу длины трубы); l – длина трубопроводов дюкера; v – скорость движения воды в трубах при расчетных условиях; g – ускорение свободного падения, ξ_i - коэффициенты местных сопротивлений. Местными сопротивлениями в дюкере являются входы в трубы, выходы из них, задвижка и четыре поворота трубы дюкера (отводы).

Для удобства расчетов дюкеров составлены таблицы /7/. Если дюкер смонтирован из металлических труб, расчет выполняется по таблицам №№44-47 /7/, если из неметаллических – потери по длине определяются по таблицам №№1-27 /7/ при полном наполнении труб (h/d =1).

В соответствии с требованиями СНиП /1/, при выходе одной нитки трубопровода дюкера из строя, оставшаяся должна обеспечить пропуск всего расчетного расхода с учетом допустимого подпора. При подпоре будет происходить подтопление мокрого отделения верхней камеры дюкера и лежащих выше участков подводящих самотечных трубопроводов. При подтоплении не должно происходить излива сточной жидкости из верхней камеры дюкера и смотровых колодцев. Подтопление трубопроводов не должно приводить к перебоям в работе канализационной сети.

Пример расчета дюкера.

Дано:

- расчетный (максимальный) расход сточных вод в дюкере q =200 л/с,

- длина дюкера l = 150 м,

- отметка поверхности земли у верхней камеры дюкера = 74,5 м,

- отметка уровня воды в подводящем самотечном коллекторе = 72,76 м.

Задание: рассчитать дюкер для перехода через реку.

Решение:

1. По расчетному расходу с помощью таблиц /7/ определяются гидравлические и конструктивные параметры работы подводящего самотечного коллектора. При расходе q =200 л/с диаметр трубопровода d = 550 мм, наполнение h/d = 0,75, скорость v_подвод = 1.09 м/сек, уклон i=0,0025.

2. Далее выполняется расчет напорных ниток дюкера на работу в нормальном режиме. Принимаются 2 рабочие нитки стальных труб, расход по каждой из них составит q/2 =200/2=100 л/с. При помощи таблиц /7/ определяются параметры работы дюкерных трубопроводов: d =300 мм, i = 0,0097, v = 1,4 м/сек.

Потери напора по длине в дюкере составят: h_l = i*l = 0,0097*150 = 1,455 м

Потери в местных сопротивлениях складываются из следующих величин:

h_м.с. = h₁ + h₂ + h₃

В формуле:

- h₁ – потери на входе в дюкер определяются в зависимости от скорости в сооружении; в таблице для их расчета /7/ учтены все потери: на выходе из самотечного коллектора в открытый лоток, в разветвлении лотка, на входе в дюкерную трубу, потери в задвижке; при скорости сточных вод в дюкере v = 1,4 м/сек h₁ = 0,0561 (м);

- h₂ – потери на выходе из дюкера определяются в зависимости от разности скоростей в дюкере и в трубе за дюкером (v-v_отвод). Если подводящий и отводящий самотечные коллекоры работают в одинаковом гидравлическом режиме, то и скорости в них равны: v_подвод = v_отвод=1,09 м/сек, значит, (v-v_отвод)=(1,4-1,09)=0,31 м/сек. По таблицам /7/ при (v-v_отвод)=0,31 м/сек h₂ = 0,0046м;

- h₃ – потери в четырех закруглениях дюкера; при угле поворота α=10^о≤20º и скорости v = 1,4 м/сек h₃=4*0,0015м=0,006м;

 

h_м.с. = 0,0561 + 0,0046 + 0,006 = 0,0667 (м)

Общая величина потерь в дюкере:

Δh = h_l + h_мс = 1,455 + 0,0667 = 1,5217 ≈ 1,52 (м)

 

Далее определяется отметка уровня воды на выходе из дюкера:

= - Δh = = 72,76-1,52 = 71,24 (м)

 

3. Дюкер необходимо проверить на аварийный режим. Когда одна из двух рабочих ниток выключится из работы, расход по второй возрастет в 2 раза и составит 200 л/сек. Поскольку зависимость потерь от расхода является квадратичной (Δh~q²), то потери в рабочей нитке возрастут в 4 раза: Δh_авар=4*Δh=4*1,52 = 6,08 (м).

Авария в дюкере не должна сказываться на работе ниже расположенных участков канализационной сети, значит, отметка уровня воды на выходе из дюкера всегда должна оставаться постоянной. Необходимо определить, какой должна быть отметка уровня воды в мокром отделении входной камеры , чтобы компенсировать аварийные потери в сооружении и сохранить отметку уровня воды на выходе из дюкера прежней.

= + Δh_авар = 71,24 + 6,08 = 77,32 (м)

 

Требуемая отметка превышает отметку люка входной камеры : 77,32>74,5 м, что невозможно обеспечить конструктивно. Значит, при двух рабочих нитках работа дюкера при аварии не обеспечивается.

4. Необходимо попытаться запроектировать дюкер в три рабочие нитки. В нормальном режиме расход по каждой из них составит q/3 = 200/3=66,67 л/с. При помощи таблиц /7/ определяем параметры работы сооружения: d = 250 мм, v = 1,4 м/с, i = 0,0123. По аналогии с сооружением из двух ниток определяются потери при нормальной работе: Δh = 1,93 м, затем - отметка уровня воды на выходе из дюкера = 70,83 (м).

Далее сооружение проверяется на работу в аварийном режиме. При выключении из работы одной из трех ниток расход по каждой из двух оставшихся возрастет в 1,5 раза (а не в 2, как в случае с двумя нитками), следовательно, потери возрастут в (1,5)²=2,25 раза: Δh_авар=2,25* Δh=2,25*1,93=4,34(м). Требуемая отметка уровня воды в мокром отделении входной камеры составит =70,83+4,34=75,17 и тоже превысит отметку земли у входа в дюкер : 75,17>74,5м.

5. Не рекомендуется пытаться запроектировать дюкер в четыре нитки: это очень редкий случай в практике работы систем водоотведения. Если не обеспечивается работа дюкера в три нитки, то целесообразно запроектировать дюкер с одной рабочей и одной резервной ниткой. В этом случае при аварии на рабочей нитке вместо нее влючается резервная, то есть сооружение при нормальной работе и при аварии работает в одинаковом режиме.

При q =200 л/с d = 450 мм, v = 1,3 м/с, i = 0,0049. Потери в дюкере Δh = 0,81 м. Отметка уровня воды на выходе из дюкера = - Δh = 72,76-0,81 = 71,95 (м).

 

 

Эстакады.

 

Эстакада представляет собой мост на металлических или железобетонных опорах. Трубы прокладываются по этому мосту в коробах, на подставках-лежаках. Чтобы избежать промерзания трубопроводов, предусматривают их теплоизоляцию: пространство между трубой и коробом заполняется утеплителем: шлаком, минеральной ватой, пенобетоном или другим. С точки зрения гидравлики эстакада работает, как обыкновенный самотечный участок. Трубы могут металлические или неметаллические. До и после эстакады устанавливают смотровые колодцы. Для возможности прочистки данного участка сети на эстакаде предусматриваются ревизии; расстояние между ними принимается таким, как между линейными смотровыми колодцами для труб соответствующих диаметров. Для канализационных сетей переход типа «эстакада» применяется редко, только в южных районах. Поверхностная прокладка сетей в районах с суровыми климатическими условиями может повлечь за собой их промерзание, несмотря на утепление труб.