методичка ТВСиС

Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Технология строительного производства»

696(07) К959

В.Н. Кучин

ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ СЕТЕЙ И СООРУЖЕНИЙ

Учебное пособие

Челябинск Издательский центр ЮУрГУ

2010

УДК 696.1(075.8) К959

Одобрено учебно-методической комиссией архитектурно-строительного факультета

Рецензенты:

С.П. Горбунов, А.А. Мельник

В учебном пособии приведена классификация сетей и сооружений по строительно-технологическим признакам. Рассмотрены методы производства работ при строительстве емкостных, заглубленных сооружений, протяженных коммуникаций. Предложена методика разработки основных разделов курсового проекта по дисциплине «Технология возведения сетей и сооружений».

Пособие предназначено для студентов специальности 270112.

УДК 696.1(075.8)

© Издательский центр ЮУрГУ, 2010

«Водоснабжение и водоотведение», изучающих дисциплину «Технология возведения сетей и сооружений».

Целью курсового проектирования по технологии возведения объектов водоснабжения и водоотведения является закрепление полученных знаний при изучении дисциплины, выработка навыков вариантного проектирования.

Совокупность объектов водоснабжения и водоотведения включает достаточно большое количество различных наружных сетей и сооружений, среди которых есть сооружения глубокого заложения, заглубленные, полузаглубленные, наземные сооружения, инженерные сети. Классификация сетей и сооружений по строительно-технологическим признакам помогает студентам осознанно подойти

квыбору методов их строительства.

Впособии рассматривается состав и порядок выполнения основных разделов курсового проекта. Основное внимание при разработке технологической документации следует уделять непосредственно технологии монтажа отдельных конструкций, элементов, труб с устройством временных и проектных соединений.

Проект должен содержать новые технические решения, примеры использования современного опыта строительства. В проект могут быть введены элементы научно-исследовательской работы, выполнявшейся студентом во время учебы или в период производственной практики.

Пособие может использоваться студентами во время дипломного проектирования.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ И СООРУЖЕНИЙ

Объекты, расположенные в системе водоснабжения и водоотведения, отличаются различным функциональным назначением, конструктивными решениями, размерами, расположением по отношению к уровню земли. Эти особенности влияют на выбор методов производства работ при строительстве объектов.

В литературе можно встретить разные варианты классификации сооружений. Наиболее часто встречается классификация по технологическим признакам [2]. Можно рассматривать два значения технологического признака объекта. Первое – это та технология переработки воды, которая проводится в данном объекте согласно функциональному назначению. В насосной станции это перекачка воды, в фильтрах – очистка, в резервуарах – накопление воды. Второе значение – технология строительства этого объекта. Могут применяться монтаж сборных конструкций, бетонирование монолитных конструкций, траншейная и бестраншейная прокладка коммуникаций. В совокупности эти признаки можно назвать строительнотехнологическими.

Ниже приведены группы объектов систем водоснабжения и водоотведения.

1. Сооружения глубокого заложения. К ним относят русловые и береговые водозаборные сооружения, насосные станции первого подъема. Их строят в открытых

3

котлованах с ограждающими шпунтовыми стенками, земляными перемычками, методом опускного колодца.

2.Заглубленные сооружения емкостного типа: резервуары, горизонтальные, радиальные отстойники, аэротенки. Методы их строительства – монтаж сборных железобетонных конструкций, бетонирование монолитных конструкций.

3.Полузаглубленные сооружения смешанного типа, к ним относятся насосные станции 2 и 3 подъема, здания решеток. При строительстве используют монтаж сборных железобетонных конструкций, открытый и закрытый методы монтажа технологического оборудования.

4.Наземные здания смешанного типа, они включают фильтровальные, воздуходувные станции, осветлители, здания реагентного хозяйства. При их возведении используют монтаж сборных конструкций.

5.Наземные канализационные сооружения дренажного типа: иловые, песковые площадки, поля фильтрации. При их устройстве выполняют работы по вертикальной планировке площадей, укладке дренажных труб, устройстве асфальтобетонных покрытий.

6.Наземные сооружения высотного типа, включают водонапорные башни, градирни. При строительстве используют бетонирование в скользящей, переставной щитовой опалубке, монтаж сборных металлических конструкций.

7.Линейно-протяженные сооружения: напорные и безнапорные трубопроводы, коллекторы, тоннели, каналы. Используют траншейную и бестраншейную прокладку, тоннельную проходку.

Все перечисленные объекты можно условно разделить на 2 группы – сети и сооружения. К сетям относятся трубопроводы. В конструкциях сооружений, как правило, есть днище, стены, перекрытия или покрытия. В сооружении могут быть помещения для воды, тогда это сооружения емкостного типа, могут быть установлены насосы, компрессоры, другое оборудование, это сооружения смешанного типа.

В пособии вопросы проектирования рассмотрены на примере траншейной прокладки трубопровода и строительства емкостного сооружения – здания фильтров.

2.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА

2.1. Выбор методов производства работ

Напорные и безнапорные трубопроводы, эксплуатируемые в течение всего года, расположены ниже уровня земли. Водоводы расположены ниже уровня промерзания, канализация несколько выше этого уровня.

Во время выполнения работ подготовительного периода нужно провести срезку растительного слоя. Для этого используют бульдозер на базе трактора, оснащенный поворотным или неповоротным отвалом.

Для разработки траншей открытым способом используют, как правило, экскаватор с гидравлическим приводом, оснащенным оборудованием обратная лопата.

Разработанный из траншеи грунт обычно вывозят автомобилями-самосвалами. Если позволяют условия строительства, грунт складируется в отвал в зоне выгрузки экскаватора вблизи траншеи.

4

Трубы укладывают в траншею с помощью самоходного стрелового крана или трубоукладчика. Марку крана подбирают по наиболее тяжелому элементу, это могут быть трубы или элементы колодцев. После устройства проектных соединений труб, арматуры проводят обратную засыпку и испытание трубопровода, гидравлическое или пневматическое.

2.2. Определение объемов работ

Наружные напорные и безнапорные трубопроводы сетей водоснабжения и водоотведения прокладывают в траншеях для исключения замерзания воды в зимний период.

Наименьший уклон трубопроводов для систем канализации диаметром до 150 мм принимается равным 0,008, для труб диаметром 200 мм и более – 0,007 [5].

Глубина траншеи hтр для безнапорного трубопровода принимается на 0,3–0,5 м менее большей глубины проникания в грунт нулевой температуры, для труб диаметром до 500 мм – на 0,3 м, для труб большего диаметра на 0,5 м. После засыпки траншеи от уровня земли до верха трубы должно быть не менее 0,7 м для защиты трубы от механических повреждений.

Глубина заложения напорных труб, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры [4].

Траншеи могут разрабатываться с вертикальными или наклонными стенками. Крутизна откоса стенок траншей зависит от их глубины и типа грунта, назначается в соответствии со СНиП [10].

Ширина траншеи понизу зависит от диаметра трубопровода, от типа соединений труб, коэффициента откоса стенок траншеи и определяется в соответствии со СНиП [6]. Так, для траншей с откосами 1:0,5 и круче ширина траншеи по низу

b =Dнар +d ,

где Dнар – наружный диаметр трубы, м; d – дополнительное расстояние для организации зоны устройства стыка труб, м.

Перед разработкой траншеи необходимо срезать слой растительного грунта толщиной 0,1–0,3 м. Грунт складируется на специальной площадке, затем используется для рекультивации этого или другого участков трассы. Глубина траншеи при разработке экскаватором с учетом недобора будет равна

hнтр =hтр −hраст ,

где hраст – толщина срезки растительного слоя, м.

Ширину траншеи поверху можно определить по выражению

B =b +2 hнтр m ,

где m – коэффициент откоса стенок траншеи.

Вслучае разработки грунта навымет, т.е. в отвал, размеры отвала определяются

взависимости от размеров траншеи. Основание откоса должно отстоять от края траншеи на 0,5–1 м (bотв). Площадь поперечного сечения насыпи можно определить

5

где Sвыем – площадь поперечного сечения траншеи, м2; Sтрубы – площадь поперечного сечения трубы, м2; kпр – коэффициент первоначального разрыхления грунта.

Крутизну откоса в отвале высотой до 3 м для насыпных грунтов можно принять 1:1. Тогда высота насыпи (как в равнобедренном треугольнике)

hнас = Sнас .

Ширина насыпи равна

bнас =2 hнас.

Допустимое расстояние по горизонтали от основания откоса выемки до ближайшей опоры машины lдоп (рис. 1) следует принимать в соответствии с табл. 1 [9]. Бли-

Рис. 1. Схема установки крана вблизи траншеи

жайшей опорой являются колеса или гусеницы крана или трубоукладчика, выносные опоры (аутригеры) автомобильного крана. Это расстояние зависит от глубины выемки и типа грунта. Удобное для контроля расстояние от ближайшей опоры машины до верхней бровки откоса можно определить

lверх =lдоп −aз,

где aз– заложение откоса, м.

Доставка труб и элементов колодцев на трассу обычно проводится автомобильным транспортом. При необходимости устройства временных дорог ширина проезжей части принимается равной 3,5 м при одностороннем движении и 7 м при двустороннем [6]. В качестве природоохранного мероприятия может быть выполнена срезка растительного грунта на эту ширину.

Размеры приямков устанавливаются в соответствии с табл. 3 [6] в зависимости от типов соединений труб.

Ширина срезки растительного слоя (рис. 2) складывается из расстояний: Bсрез =bнас +bотв +2 aз +b +D,

6

где D – ширина площадки для расположения крана и автотранспорта у траншеи, м. Это расстояние можно определить

D =lверх +Bкран,

где Bкран – ширина зоны работы крана и проезда автотранспорта. Площадь снятия растительного слоя

Sраст =Bсрез Lтр,

где Lтр – длина трассы трубопровода, м.

Рис. 2. Поперечный профиль трассы трубопровода

В случае прокладки трассы трубопровода на участке с существующим покрытием производится разборка покрытия различными способами. После монтажа трубопровода необходимо восстановить разобранное покрытие.

Разработка грунта в траншее проводится с недобором в области подошвы. Величину недобора hнед принимают 0,1–0,2 м в зависимости от особенностей экскаватора. Экскаватором разрабатывают траншею глубиной

hэтр =hнтр −hнед.

Для определения объема грунта, разрабатываемого экскаватором, можно воспользоваться выражением

Vэкс = b +2 hнед m +B hэтр Lтр. 2

Данное выражение предназначено для частного случая, когда уклон земной поверхности вдоль трассы будет такой же, как и уклон дна траншеи. В остальных случаях следует разбивать трассу на пикеты и определять объемы грунта на отдельных участках.

В тех случаях, когда позволяют условия строительства, грунт можно разрабатывать с выгрузкой в отвал. Для обратной засыпки трубопровода грунта потребуется

7

меньше, т.к. часть сечения траншеи занята трубой. Этот грунт можно вывезти с трассы на автосамосвалах. Тогда объем грунта, разрабатываемый с погрузкой в транспортные средства

Объем грунта, разрабатываемого навымет

Vнав =Vэкс −Vпогр.

Оставшаяся в области подошвы часть грунта в объеме недобора разрабатывается вручную или небольшими планировочными машинами. Объем недобора можно определить

Vнед = 2 b +2 2hнед m hнед Lтр.

Вручную можно разработать приямки для устройства стыков труб. Объем одного приямка

Vпр =aпр bпр hпр,

где aпр, bпр, hпр – соответственно длина, ширина, глубина приямка в соответствии с табл. 3 [6].

Количество приямков можно принять равным количеству труб Nтр. Объем грунта, разрабатываемого вручную, можно определить, как

Vвруч =Vнед +Vпр Nтр.

После подготовки дна траншеи выполняют ведущий монтажный процесс по укладке труб, устройству их соединений, монтажу элементов колодцев. В зависимости от материала труб используют различные типы соединений: сварные, фланцевые, раструбные, фальцевые, муфтовые, клеевые.

Засыпка грунтом траншеи с трубопроводом проводится в две стадии: перед предварительным испытанием и после испытания. Уровень грунта на первой стадии засыпки должен быть выше верха трубы на 0,2 м или 0,5 м в зависимости от материала трубы [6]. Этим достигается эффект пригруза трубопровода, он предохраняется от смещений во время заполнения водой (рис. 3).

Объем грунта, пригружающего одну трубу, можно определить по выражению:

где Aгр – длина верхней площадки призмы из грунтовой засыпки, м; Bгр – ширина

верхней площадки, м; lтр – длина трубы, м; hзас – высота слоя засыпки грунта над трубой, м.

Объем грунта, пригружающий все трубы, равен

Vзас1 .вруч =V1гр Nтр. 8

Рис. 3. Схема первого этапа засыпки трубопровода грунтом

9

Первая стадия засыпки труб может выполняться вручную во избежание повреждения стыков, деформации участков трубопровода. Засыпку следует производить равномерно с двух сторон трубы слоями толщиной 0,1–0,4 м с уплотнением каждого слоя трамбовками. Общий объем грунта, засыпаемого на первой стадии вручную,

Vзас.вруч =Vзас.труб +Vпр Nтр −Vтруб,

где Vзас.труб – объем грунта, засыпаемого на первой стадии, без учета объема приямков и трубопровода; Vтруб – объем, занимаемый трубопроводом.

После проведения предварительного испытания трубопровода на прочность или герметичность проводят засыпку грунтом вручную участков траншеи с открытыми для осмотра стыками. Объем грунта можно определить

Vзас2 .вруч =Vзас.вруч −Vзас1 .вруч.

Оставшуюся верхнюю часть траншеи засыпают бульдозером. Объем грунта будет равен

Vзас.бульд = Bгр2+B hбульд Lтр,

где hбульд – высота слоя грунта, засыпаемого бульдозером, м.

Объемы грунта, разрабатываемого навымет и засыпаемого в траншею, должны быть равны. В процессе рекультивации разравнивается растительный грунт объемом

Vраст =Sраст hраст.

Следует учитывать способность грунта разрыхляться при разработке и уплотняться при засыпке.

Расположение колодцев следует запроектировать в соответствии со СНиП [5]. Колодцы обычно монтируют из сборных элементов: плит днища, колец, плит перекрытий. Количество труб, сборных конструкций колодцев следует внести в табл. 1.

Объемы земляных работ, монтажных работ заносятся в табл. 2.

Таблица 2

Ведомость объемов работ

10