Выбор способа прокладки тепловых сетей. Трубопроводы и виды их прокладки Теплотрассу допускается прокладывать под

В настоящее время находят применение следующие типы надземных прокладок:

На отдельно стоящих мачтах и опорах (рис. 4.1);

Рис. 4.1. Прокладка трубопроводов на отдельно стоящих мачтах

Рис.4.2-на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок (рис. 4.2);

Рис. 4.2. Эстакада с пролетным строением для прокладки трубопроводов

Рис.4.3-на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовая конструкция, рис. 4.3);

Рис. 4.3. Прокладка труб с подвеской на тягах (вантовая конструкция)

На кронштейнах.

Прокладки первого типа наиболее ра­циональны для трубопроводов диаметром 500 мм и более. Трубопроводы большего диаметра при этом могут быть использо­ваны в качестве несущих конструкций для укладки или подвески к ним нескольких тру­бопроводов малого диаметра, требующих более частой установки опор.

Прокладки по эстакаде со сплошным на­стилом для прохода целесообразно приме­нять только при большом количестве труб (не менее 5 - 6 шт.), а также при необходи­мости регулярного надзора за ними. По стоимости конструкции проходная эстакада наиболее дорогая и требует наибольшего расхода металла, так как фермы или ба­лочный настил обычно изготовляются из прокатной стали.

Прокладка третьего типа с подвесной (вантовой) конструкцией пролетного строе­ния является более экономичной, так как позволяет значительно увеличить расстояния между мачтами и тем самым уменьшить расход строительных материалов. Наиболее простые конструктивные формы подвесная прокладка получает при трубопроводах равных или близких диаметров.

При совместной укладке трубопроводов большого и малого диаметра применяется несколько видоизмененная вантовая кон­струкция с прогонами из швеллеров, подве­шенных на тягах. Прогоны позволяют уста­навливать опоры трубопроводов между мач­тами. Однако возможность прокладки тру­бопроводов на эстакадах и с подвеской на тягах в городских условиях ограничена и применима только в промышленных зонах. Наибольшее применение получила проклад­ка водяных трубопроводов на отдельно стоящих мачтах и опорах или на кронштей­нах. Мачты и опоры, как правило, выпол­няются из железобетона. Металлические мачты применяются в исключительных слу­чаях при малом объеме работ и реконструк­ции существующих тепловых сетей.

Мачты по своему назначению делятся на следующие типы:

§ для подвижных опор трубопроводов (так называемые промежуточные);

§ для неподвижных опор трубопроводов (анкерные), а также устанавливаемые в на­чале и в конце участка трассы;

§ устанавливаемые на поворотах трассы;

§ служащие для опирания компенсаторов трубопроводов.

В зависимости от количества, диаметра и назначения прокладываемых трубопрово­дов мачты выполняются трех различных конструктивных форм: одностоечными, двухстоечными и четырехстоечными простран­ственной конструкции.

При проектировании воздушных про­кладок следует стремиться к возможно большему увеличению расстояний между мачтами.

Однако для беспрепятственного стока воды при выключениях трубопроводов мак­симальный прогиб не должен превышать

f = 0,25∙i ∙l ,

где f - прогиб трубопровода в середине пролета, мм; i - уклон оси трубопровода; l - расстояние между опорами, мм.

Сборные железобетонные конструкции мачт обычно собираются из следующих эле­ментов: стоек (колонн), ригелей и фундамен­тов. Размеры сборных деталей определяются количеством и диаметром укладываемых трубопроводов.

При прокладке от одного до трех трубо­проводов в зависимости от диаметра при­меняются одностоечные отдельно стоящие мачты с консолями, они пригодны и при вантовой подвеске труб на тягах; тогда предусматривается устройство верхушки для крепления тяг.

Мачты сплошного прямоугольного се­чения допустимы, если максимальные раз­меры поперечного сечения не превосходят 600 х 400 мм. При больших размерах для облегчения конструкции рекомендуется пре­дусматривать вырезы по нейтральной оси или применять в качестве стоек центрифуги­рованные железобетонные трубы заводского изготовления.

Для многотрубных прокладок мачты промежуточных опор чаще всего проекти­руются двухстоечной конструкции, одно­ярусные или двухъярусные.

Сборные двухстоечные мачты состоят из следующих элементов: двух стоек с одной или двумя консолями, одного или двух риге­лей и двух фундаментов стаканного типа.

Мачты, на которых трубопроводы за­крепляются неподвижно, испытывают на­грузку от горизонтально направленных уси­лий, передаваемых трубопроводами, которые проложены на высоте 5 - 6 м от поверхности грунта. Такие мачты для увеличения устой­чивости проектируются в виде четырехстоечной пространственной конструкции, которая состоит из четырех стоек и четырех или восьми ригелей (при двухъярусном располо­жении трубопроводов). Мачты устанавли­ваются на четырех отдельных фундаментах стаканного типа.

При надземной прокладке трубопрово­дов больших диаметров используется не­сущая способность труб, и поэтому не тре­буется устройства какого-либо пролетного строения между мачтами. Не следует приме­нять и подвеску трубопроводов большого диаметра на тягах, так как такая конструк­ция практически работать не будет.

Рис.4.4В качестве примера приведена про­кладка трубопроводов на железобетонных мачтах (рис. 4.4).

Два трубопровода (прямой и обратный) диаметром 1200 мм уложены на катковых опорах по железобетонным мачтам, устано­вленным через каждые 20 м. Высота мачт от поверхности земли 5,5 - 6м. Сборные желе­зобетонные мачты состоят из двух фунда­ментов, связанных между собой монолит­ным стыком, двух колонн прямоугольного сечения 400 х 600 мм и ригеля.

Рис. 4.4. Прокладка трубопроводов на железобетонных мачтах:

1 - колонна; 2 - ригель; 3 - связь; 4 - фундамент; 5 - соединительный стык; 6 - бетонная подготовка.

Колонны связаны между собой металлическими диаго­нальными связями из угловой стали. Соеди­нение связей с колоннами выполнено косын­ками, приваренными к закладным деталям, которые заделаны в колоннах. Ригель, слу­жащий опорой для трубопроводов, выполнен в виде прямоугольной балки сечением 600 х 370 мм и крепится к колоннам путем сварки закладных стальных листов.

Мачта рассчитана на вес пролета труб, горизонтальные осевые и боковые усилия, возникающие от трения трубопроводов на катковых опорах, а также на ветровую на­грузку.

Рис. 4.5. Неподвижная опора:

1 - колонна; 2 - ригель поперечный; 3 - ригель продольный; 4 - связь поперечная; 5 - связь про­дольная; 6 - фундамент

Неподвижная опора (рис. 4.5), рассчи­танная на горизонтальное усилие от двух труб 300 кН, выполнена из сборных железо­бетонных деталей: четырех колонн, двух продольных ригелей, одного поперечного опорного ригеля и четырех фундаментов, со­единенных попарно.

В продольном и поперечном направле­ниях колонны связаны металлическими диа­гональными связями, выполненными из уголковой стали. На опорах трубопроводы закрепляются хомутами, охватывающими трубы, и косынками в нижней части труб, ко­торые упираются в металлическую раму из швеллеров. Эта рама прикрепляется к железобетонным ригелям приваркой к закладным деталям.

Прокладка трубопроводов на низких опорах нашла широкое применение при строительстве тепловых сетей на неспланированной территории районов новой за­стройки городов. Переход пересеченной или заболоченной местности, а также мелких рек целесообразнее осуществлять таким спосо­бом с использованием несущей способности труб.

Однако при проектировании тепловых сетей с прокладкой трубопроводов на низких опорах необходимо учитывать срок намечен­ного освоения территории, занятой трассой, под городскую застройку. Если через 10 - 15 лет потребуется заключение трубопрово­дов в подземные каналы или реконструкция тепловой сети, то применение воздушной прокладки является нецелесообразным. Для обоснования применения способа прокладки трубопроводов на низких опорах должны быть выполнены технико-экономические рас­четы.

При надземной прокладке трубопрово­дов больших диаметров (800-1400 мм) це­лесообразной является их прокладка на от­дельно стоящих мачтах и опорах с примене­нием специальных сборных железобетонных конструкций заводского изготовления, отве­чающих конкретным гидрогеологическим ус­ловиям трассы тепломагистрали.

Опыт проектирования показывает эко­номичность применения свайных оснований под фундаменты как анкерных, так и проме­жуточных мачт и низких опор.

Надземные тепломагистрали большого диаметра (1200-1400 мм) значительной про­тяженности (5 - 10 км) построены по индиви­дуальным проектам с применением высоких и низких опор на свайном основании.

Имеется опыт строительства тепломагистрали с диаметрами труб D у = 1000 мм от ТЭЦ с применением свай-стоек на заболоченных участках трассы, где на глубине 4-6 м залегают скальные грунты.

Расчет опор на свайном основании на совместное действие вертикальных и гори­зонтальных нагрузок выполняется в соответ­ствии со СНиП II-17-77 «Свайные фун­даменты».

При проектировании низких и высоких опор для прокладки трубопроводов могут быть использованы конструкции унифициро­ванных сборных железобетонных отдельно стоящих опор, разработанных под техноло­гические трубопроводы [ 3 ].

Проект низких опор по типу «качаю­щихся» фундаментов, состоящих из железо­бетонного вертикального щита, устанавли­ваемого на плоскую фундаментную плиту, разработан АтомТЭП. Эти опоры могут применяться в различных грунтовых усло­виях (за исключением сильно обводненных и просадочных грунтов).

Одним из наиболее распространенных видов воздушной прокладки трубопроводов является прокладка последних на кронштей­нах, укрепляемых в стенах зданий. Примене­ние этого способа может быть рекомендова­но при прокладке тепловых сетей на терри­тории промышленных предприятий.

При проектировании трубопроводов, располагаемых по наружной или внутренней поверхности стен, следует выбирать такое размещение труб, чтобы они не закрывали оконных проемов, не мешали размещению других трубопроводов, оборудования и пр. Наиболее важным является обеспечение на­дежного закрепления кронштейнов в стенах существующих зданий. Проектирование про­кладки трубопроводов по стенам существую­щих зданий должно включать обследование стен в натуре и изучение проектов, по ко­торым они построены. При значительных нагрузках, передаваемых трубопроводами на кронштейны, необходимо производить рас­чет общей устойчивости конструкций здания.

Трубопроводы укладываются на крон­штейны с приваренными корпусами скользя­щих опор. Применение катковых подвижных опор при наружной прокладке трубопрово­дов не рекомендуется из-за трудности их пе­риодической смазки и очистки в период эксплуатации (без чего они будут работать как скользящие).

В случае недостаточной надежности стен здания должны быть осуществлены кон­структивные мероприятия по рассредоточе­нию усилий, передаваемых кронштейнами, путем уменьшения пролетов, устройства подкосов, вертикальных стоек и др. Крон­штейны, устанавливаемые в местах устройства неподвижных опор трубопроводов, дол­жны выполняться по расчету на действую­щие на них усилия. Обычно они требуют дополнительного крепления путем устрой­ства подкосов в горизонтальной и верти­кальной плоскостях. На рис. 4.6 приведена типовая конструкция кронштейнов для про­кладки одного или двух трубопроводов диаметром от 50 до 300 мм.

Рис. 4.6. Прокладка трубопроводов на кронштейнах.

Канальная прокладка удовлетворяет большинству требований, однако стоимость ее в зависимости от диаметра выше на 10-50% бесканальной. Каналы предохраняют трубопроводы от воздействия грунтовых, атмосфер­ных и паводковых вод. Трубопроводы в них укладывают на подвижные и неподвижные опоры, при этом обеспечивается организованное тепловое удлинение.

Технологические размеры канала принимают исходя из минимального расстояния в свету между трубами и элементами конструкции, которое в зависимости от диаметра труб 25-1400 мм соответственно принимают рав­ным: до стенки 70-120 мм; до перекрытия 50-100 мм; до поверхности изо­ляции соседнего трубопровода 100-250 мм. Глубину заложения канала

принимают исходя из минимального объема земляных работ и равномерно­го распределения сосредоточенных нагрузок от автотранспорта на пере­крытие. В большинстве случаев толщина слоя грунта над перекрытием со­ставляет 0,8-1,2 м, но не менее 0,5 м.

При централизованном теплоснабжении для прокладки тепловых сетей применяют непроходные, полупроходные или проходные каналы. Если глубина заложения превышает 3 м, то для возможности замены труб со­оружают полупроходные или проходные каналы.

Непроходные каналы применяют для прокладки трубопроводов диа­метром до 700 мм независимо от числа труб. Конструкция канала зависит от влажности грунта. В сухих грунтах чаще устраивают блочные каналы с бетонными или кирпичными стенками либо железобетонные одно- и мно­гоячейковые. В слабых грунтах вначале выполняют бетонное основание, на которое устанавливают железобетонную плиту. При высоком уровне грун­товых вод для их отвода в основании канала прокладывают дренажный трубопровод. Тепловую сеть в непроходных каналах по возможности раз­мещают вдоль газонов.

В настоящее время устраивают преимущественно каналы из сборных железобетонных лотковых элементов (независимо от диаметра проклады­ваемых трубопроводов) типов КЛ, КЛс, или стеновых панелей типов КС и др. Каналы перекрывают плоскими железобетонными плитами. Основания каналов всех типов выполняют из бетонных плит, тощего бетона или пес­чаной подготовки.

При необходимости замены труб, вышедших из строя, или при ремонте тепловой сети в непроходных каналах приходится разрывать грунт и разби­рать канал. В некоторых случаях это сопровождается вскрытием мостового или асфальтного покрытия.

Полупроходные каналы. В сложных условиях пересечения трубопрово­дами тепловой сети существующих подземных коммуникаций, под проез­жей частью, при высоком уровне стояния грунтовых вод вместо непроход­ных устраивают полупроходные каналы. Их применяют также при про­кладке небольшого числа труб в тех местах, где по условиям эксплуатации вскрытие проезжей части исключено, а также при прокладке трубопроводов больших диаметров (800-1400 мм). Высоту полупроходного канала прини­мают не менее 1400 мм. Каналы выполняют из сборных железобетонных элементов - плиты днища, стенового блока и плиты перекрытия.

Проходные каналы. Иначе их называют коллекторами; они сооружают­ся при наличии большого числа трубопроводов. Их располагают под мосто­выми крупных магистралей, на территории больших промышленных пред­приятий, на участках, прилегающих к зданиям теплоэлектроцентралей. Со­вместно с теплопроводами в этих каналах размещают и другие подземные коммуникации: электро- и телефонные кабели, водопровод, газопровод низкого давления и т. п. Для осмотра и ремонта в коллекторах обеспечива­ется свободный доступ обслуживающего персонала к трубопроводам и оборудованию.

Коллекторы выполняются из железобетонных ребристых плит, звеньев рамной конструкции, крупных блоков и объемных элементов. Они обору­дуются освещением и естественной приточно-вытяжной вентиляцией с трехкратным воздухообменом, обеспечивающим температуру воздуха не более 30°С, и устройством для удаления воды. Входы в коллекторы преду­сматриваются через каждые 100-300 м. Для установки компенсирующих и запорных устройств на тепловой сети должны быть выполнены специаль­ные ниши и дополнительные лазы.

Бесканальная прокладка. Для защиты трубопроводов от механических воздействий при этом способе прокладки устраивают усиленную тепловую изоляцию - оболочку. Достоинствами бесканальной прокладки теплопро­водов являются сравнительно небольшая стоимость строительно-монтажных работ, небольшой объем земляных работ и сокращение сроков строительства. К ее недостаткам относится повышенная подверженность стальных труб наружной почвенной, химической и электрохимической коррозии.

При таком виде прокладки подвижные опоры не используют; трубы с тепловой изоляцией укладывают непосредственно на песчаную подушку, отсыпанную на предварительно выровненное дно траншеи. Неподвижные опоры при бесканальной прокладке труб, так же, как и при канальной, представляют собой железобетонные щитовые стенки, установленные пер­пендикулярно теплопроводам. Эти опоры при небольших диаметрах тепло­проводов, как правило, применяют вне камер или в камерах с большим диаметром при больших осевых усилиях. Для компенсации тепловых удли­нений труб применяют гнутые или сальниковые компенсаторы, располо­женные в специальных нишах или камерах. На поворотах трассы во избе­жание зажатия труб в грунте и для обеспечения возможного их перемеще­ния сооружают непроходные каналы.

При бесканальной прокладке применяют засыпные, сборные и моно­литные типы изоляции. Широкое распространение получила монолитная оболочка из автоклавного армированного пенобетона.

Надземная прокладка. Этот тип прокладки является наиболее удобным в эксплуатации и ремонте и характеризуется минимальными тепловыми потерями и простотой обнаружения мест аварий. Несущими конструкциями для труб являются отдельно стоящие опоры или мачты, обеспечивающие расположение труб на нужном расстоянии от земли. При низких опорах расстояние в свету (между поверхностью изоляции и землей) при ширине группы труб до 1,5 м принимается 0,35 м и не менее 0,5 м при большей ши­рине. Опоры выполняют обычно из железобетонных блоков, мачты и эста­кады - из стали и железобетона. Расстояние между опорами или мачтами при надземной прокладке труб диаметром 25-800 мм принимают равным 2-20 м. Иногда устраивают по одной или две промежуточные подвесные опоры с помощью растяжек, чтобы сократить число мачт и снизить капи­тальные вложения в тепловую сеть.

Для обслуживания арматуры и другого оборудования, установленного на трубопроводах тепловой сети, устраивают специальные площадки с ог­раждениями и лестницами: стационарные при высоте 2,5 м и более и пере­движные - при меньшей высоте. В местах установки магистральных задви­жек, спускных, дренажных и воздушных устройств предусматривают утеп­ленные ящики, а также приспособления для подъема людей и арматуры.

5.2. Дренаж тепловых сетей

При подземной прокладке теплопроводов во избежание проникновения воды к тепловой изоляции предусматривают искусственное понижение уровня грунтовых вод. Для этой цели совместно с теплопроводами прокла­дывают дренажные трубопроводы ниже основания канала на 200 мм. Дре­нажное устройство состоит из дренажной трубы и фильтрационного мате­риала обсыпки из песка и гравия. В зависимости от условий работы приме­няют различные дренажные трубы: для безнапорных дренажей - раструб­ные керамические, бетонные и асбестоцементные, для напорных - стальные и чугунные диаметром не менее 150 мм.

На поворотах и при перепадах заложений труб устраивают смотровые колодцы по типу канализационных. На прямолинейных участках такие ко­лодцы предусматривают не менее чем через 50 м. Если отвод дренажной воды в водоемы, овраги или в канализацию самотеком невозможен, строят насосные станции, которые размещают вблизи колодцев на глубине, зави­сящей от отметки дренажных труб. Насосные станции строят, как правило, из железобетонных колец диаметром 3 м. Станция имеет два отсека - ма­шинный зал и резервуар для приема дренажной воды.

5.3. Сооружения на тепловых сетях

Теплофикационные камеры предназначены для обслуживания обору­дования, установленного на тепловых сетях при подземной прокладке. Раз­меры камеры определяются диаметром трубопроводов тепловой сети и га­баритами оборудования. В камерах устанавливают запорную арматуру, сальниковые и дренажные устройства и др. Ширину проходов принимают не менее 600 мм, а высоту - не менее 2 м.

Теплофикационные камеры - сложные и дорогостоящие подземные сооружения, поэтому их предусматривают только в местах установки за­порной арматуры и сальниковых компенсаторов. Минимальное расстояние от поверхности земли до верха перекрытия камеры принимают равным 300 мм.

В настоящее время широко применяются теплофикационные камеры из сборного железобетона. В некоторых местах камеры выполняют из кир­пича или монолитного железобетона.

На теплопроводах диаметром 500 мм и выше применяют задвижки с электроприводом, имеющие высокий шпиндель, поэтому над заглубленной частью камеры сооружают надземный павильон высотой около 3 м.

Опоры. Для обеспечения организованного совместного перемещения трубы и изоляции при тепловых удлинениях применяют подвижные и не­подвижные опоры.

Неподвижные опоры, предназначенные для закрепления трубопрово­дов тепловых сетей в характерных точках, используют при всех способах прокладки. Характерными точками на трассе тепловой сети принято счи­тать места ответвлений, места установки задвижек, сальниковых компенса­торов, грязевиков и места установки неподвижных опор. Наибольшее рас­пространение получили щитовые опоры, которые применяют как при бес­канальной прокладке, так и при прокладке трубопроводов тепловых сетей в непроходных каналах.

Расстояния между неподвижными опорами определяют обычно расче­том труб на прочность у неподвижной опоры и в зависимости от величины компенсирующей способности принятых компенсаторов.

Подвижные опоры устанавливают при канальной и бесканальной про­кладке трубопроводов тепловой сети. Существуют следующие типы раз­личных конструкций подвижных опор: скользящие, катковые и подвесные. Скользящие опоры применяют при всех способах прокладки, кроме беска­нальной. Катковые используют при надземной прокладке по стенам зданий, а также в коллекторах, на кронштейнах. Подвесные опоры устанавливают при надземной прокладке. В местах возможных вертикальных перемеще­ний трубопровода используют пружинные опоры.

Расстояние между подвижными опорами принимают исходя из проги­ба трубопроводов, который зависит от диаметра и толщины стенки труб: чем меньше диаметр трубы, тем меньше расстояние между опорами. При прокладке в каналах трубопроводов диаметром 25-900 мм расстояние меж­ду подвижными опорами принимается соответственно 1,7-15 м. При над­земной прокладке, где допускается несколько больший прогиб труб, рас­стояние между опорами для тех же диаметров труб увеличивают до 2-20 м.

Компенсаторы применяют для снятия температурных напряжений, возникающих в трубопроводах при удлинении. Они могут быть гибкими П-образными или омега-образными, шарнирными или сальниковыми (осевы­ми). Кроме того, используют имеющиеся на трассе повороты трубопрово­дов под углом 90-120°, которые работают как компенсаторы (самокомпен­сация). Установка компенсаторов сопряжена с дополнительными капиталь­ными и эксплуатационными затратами. Минимальные затраты получаются при наличии участков самокомпенсации и применении гибких компенсато­ров. При разработке проектов тепловых сетей принимают минимальное число осевых компенсаторов, максимально используя естественную ком­пенсацию теплопроводов. Выбор типа компенсатора определяется конкрет­ными условиями прокладки трубопроводов тепловых сетей, их диаметром и параметрами теплоносителя.

Противокоррозионное покрытие трубопроводов. Для защиты тепло­проводов от наружной коррозии, вызываемой электрохимическими и хими­ческими процессами под воздействием окружающей среды, применяют противокоррозионные покрытия. Высоким качеством обладают покрытия, выполненные в заводских условиях. Тип противокоррозионного покрытия зависит от температуры теплоносителя: битумная грунтовка, несколько слоев изола по изольной мастике, оберточная бумага или шпатлевка и эпок­сидная эмаль.

Тепловая изоляция. Для тепловой изоляции трубопроводов тепловых се­тей используют различные материалы: минеральную вату, пенобетон, армо-пенобетон, газобетон, перлит, асбестоцемент, совелит, керамзитобетон и др. При канальной прокладке широко применяют подвесную изоляцию из мине­ральной ваты, при бесканальной - из автоклавного армопенобетона, асфаль-тоизола, битумоперлита и пеностекла, а иногда и засыпную изоляцию.

Тепловая изоляция состоит, как правило, из трех слоев: теплоизоляци­онного, покровного и отделочного. Покровный слой предназначен для за­щиты изоляции от механических повреждений и попадания влаги, т. е. для сохранения теплотехнических свойств. Для устройства покровного слоя используют материалы, обладающие необходимой прочностью и влагоне-проницаемостью: толь, пергамин, стеклоткань, фольгоизол, листовую сталь и дюралюминий.

В качестве покровного слоя при бесканальной прокладке теплопрово­дов в умеренно влажных песчаных грунтах применяют усиленную гидро­изоляцию и асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сет­ки; при канальной прокладке - асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сетки; при надземной прокладке - асбестоцементные полу­цилиндры, кожух из тонколистовой стали, оцинкованную или окрашенную алюминиевую краску.

Подвесная изоляция представляет собой цилиндрическую оболочку на поверхности трубы, изготовленную из минеральной ваты, формованных изделий (плит, скорлуп и сегментов) и автоклавного пенобетона.

Толщину слоя тепловой изоляции принимают согласно расчету. В ка­честве расчетной температуры теплоносителя принимают максимальную, если она не изменяется в течение рабочего периода сети (например, в паро­вых и конденсатных сетях и трубах горячего водоснабжения), и среднюю за год, если температура теплоносителя изменяется (например, в водяных се­тях). Температуру окружающей среды в коллекторах принимают +40°С, грунта на оси труб - среднюю за год, температуру наружного воздуха при надземной прокладке - среднюю за год. В соответствии с нормами проек­тирования тепловых сетей предельная толщина тепловой изоляции прини­мается исходя из способа прокладки:

При надземной прокладке и в коллекторах при диаметре труб 25-1400
мм толщина изоляции 70-200 мм;

В каналах для паровых сетей - 70-200 мм;

Для водяных сетей - 60-120 мм.

Арматуру, фланцевые соединения и другие фасонные части тепловых сетей, так же, как и трубопроводы, покрывают слоем изоляции толщиной, равной 80% толщины изоляции трубы.

При бесканальной прокладке теплопроводов в грунтах с повышенной коррозионной активностью возникает опасность коррозии труб от блуж­дающих токов. Для защиты от электрокоррозии предусматривают меро­приятия, исключающие проникание блуждающих токов к металлическим трубам, либо устраивают так называемый электрический дренаж или ка­тодную защиту (станции катодной защиты).

Завод информационных технологий «ЛИТ» в г. Переславль-Залесский выпускает гибкие теплоизоляционные изделия из вспененного полиэтилена с закрытой поровой структурой «Энергофлекс». Они экологически безопас­ны, так как изготавливаются без применения хлорфторуглеродов (фреона). В процессе эксплуатации и при переработке материал не выделяет в окру­жающую среду токсичных веществ и не оказывает вредных воздействий на организм человека при непосредственном контакте. Работа с ним не требу­ет специальных инструментов и повышенных мер безопасности.

«Энергофлекс» предназначен для теплоизоляции инженерных комму­никаций с температурой теплоносителя от минус 40 до плюс 100 °С.

Изделия «Энергофлекс» выпускаются в следующем виде:

Трубки 73 типоразмеров с внутренним диаметром от 6 до 160 мм и
толщиной стенки от 6 до 20 мм;

Рулоны шириной 1 м и толщиной 10, 13 и 20 мм.

Коэффициент теплопроводности материала при 0°С равен 0,032Вт/(м-°С).

Минераловатные теплоизоляционные изделия производятся предпри­ятиями АО «Термостепс» (г.г. Тверь, Омск, Пермь, Самара, Салават, Яро­славль), АКСИ (г. Челябинск), АО «Тизол», Назаровским ЗТИ, заводом «Комат» (г. Ростов-на-Дону), ЗАО «Минеральная вата» (г. Железнодорож­ный Московской обл.) и др.

Применяются также импортные материалы фирм ROCKWOLL, Рагос, Izomat и др.

Эксплуатационные свойства волокнистых теплоизоляционных мате­риалов зависят от состава используемого различными производителями исходного сырья и технологического оборудования и изменяются в доста­точно широком диапазоне.

Техническая тепловая изоляция из минеральной ваты делится на два типа: высокотемпературная и низкотемпературная. Компанией ЗАО «Ми­неральная вата» выпускается тепловая изоляция «ROCKWOLL» в виде стекловолокнистых минераловатных плит и матов. Более 27% от всех про­изводимых в России волокнистых теплоизоляционных материалов прихо­дится на долю теплоизоляции URSA, выпускаемой ОАО «Флайдерер-Чудово». Эти изделия изготавливаются из штапельного стеклянного волок­на и отличаются высокими теплотехническими и акустическими характери­стиками. В зависимости от марки изделия коэффициент теплопроводности

такой изоляции колеблется от 0,035 до 0,041 Вт/(м-°С), при температуре 10°С. Изделия характеризуются высокими экологическими показателями; их можно применять, если температура теплоносителя находится в преде­лах от минус 60 до плюс 180°С.

ЗАО «Изоляционный завод» (г. Санкт-Петербург) выпускает изолиро­ванные трубы для теплосетей. В качестве изоляции здесь применяется ар-мопенобетон, к преимуществам которого следует отнести:

Высокую предельную температуру применения (до 300°С);

Высокую прочность на сжатие (не менее 0,5 МПа);

Возможность применения при бесканальной прокладке на любой глу­
бине заложения теплопроводов и во всех грунтовых условиях;

Наличие на изолируемой поверхности пассивирующей защитной
пленки, возникающей при соприкосновении пенобетона с металлом трубы;

Изоляция является негорючей, что позволяет использовать ее при всех
видах прокладки (надземно, подземно, канально или бесканально).

Коэффициент теплопроводности такой изоляции равен 0,05-0,06 Вт/(м-°С).

Одним из самых перспективных способов на сегодняшний день явля­ется применение предварительно изолированных трубопроводов беска­нальной прокладки с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией в полиэтиле­новой оболочке. Применение трубопроводов типа «труба в трубе» является наиболее прогрессивным способом энергосбережения в строительстве теп­ловых сетей. В США и Западной Европе, особенно в северных регионах, эти конструкции применяются уже с середины 60-х г.г. В России - всего лишь с 90-х г.г.

Основные преимущества таких конструкций:

Повышение долговечности конструкций до 25-30 лет и более, т. е. в
2-3 раза;

Снижение тепловых потерь до 2-3 % по сравнению с существующими
20^40% (и более) в зависимости от региона;

Уменьшение эксплуатационных расходов в 9-10 раз;

Снижение расходов на ремонт теплотрасс не менее чем в 3 раза;

Снижение капитальных затрат при строительстве новых теплотрасс в
1,2-1,3 раза и значительное (в 2-3 раза) снижение сроков строительства;

Значительное повышение надежности теплотрасс, сооружаемых по
новой технологии;

Возможность применения системы оперативного дистанционного
контроля за увлажнением изоляции, что позволяет своевременно реагиро­
вать на нарушение целостности стальной трубы или полиэтиленового гид­
роизоляционного покрытия и заранее предотвращать утечки и аварии.

По инициативе Правительства Москвы, Госстроя России, РАО «ЕЭС России», ЗАО «МосФлоулайн», Корпорации «ТВЭЛ» (г. Санкт-Петербург) и ряда других организаций в 1999 г. была создана Ассоциация производи­телей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоля­цией.

ГЛАВА 6. КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА

Надземная прокладка трубопроводов

Надземная прокладка трубопроводов через внутризаводские автомобильные дороги и железнодорожные подъездные пути ведётся с соблюдением следующих основных требований. Пересечение дорог сетями трубопроводов принимают под углом 90° к оси дороги, а в случаях невозможности выполнения этого требования допускается уменьшать угол пересечения до 45°С.

Тепловые сети прокладываются наземным или подземным (крайне редко) способами. При надземной прокладке трубопроводы укладываются на эстакадах или на отдельно стоящих опорах. При подземном способе трубопроводы прокладываются в непроходных каналах.

Простые подвесные опоры применяют при надземной прокладке трубопроводов на эстакадах с растяжками на участках самокомпенсации или при установке П-образных компенсаторов. Максимальные пролёты между подвесными опорами дополнительно проверяют расчётом по наибольшей допускаемой нагрузке на опору.

В производственных зданиях и сооружениях следует предусматривать надземную прокладку трубопроводов (по стенам, колоннам и другим строительным конструкциям), а при невозможности такого размещения допускается предусматривать прокладку трубопроводов в подпольных каналах. надземный прокладка трубопровод

При надземной прокладке трубопроводов во избежание замерзания транспортируемой среды при отрицательных температурах наружного воздуха должна обеспечиваться непрерывная подача пара и конденсата (особенно для трубопроводов небольшого диаметра) или предусматриваться попутный обогрев конденсатопроводов.

Паропроводы отработавшего и вторичного пара и конденсатопроводы по возможности укладываются совместно с существующимипаропроводами свежего пара, водоводами и технологическими трубопроводами. При высоком уровне грунтовых вод следует преимущественно применять надземную прокладку трубопроводов пара и конденсата.

Надземная прокладка трубопроводов осуществлялась преимущественно на эстакадах и высоких опорах. На некоторых отечественных заводах применялась также пониженная прокладка (2--2,5 м от планировочных отметок земли).

Надземную прокладку трубопроводов как правило, следует предусматривать на эстакадах или отдельно стоящих опорах.

Надземная прокладка трубопроводов для транспортирования нагретых продуктов должна предусматриваться на отдельно стоящих опорах и эстакадах высотой, исключающей тепловое воздействие трубопроводов на вечномерзлые грунты оснований.

При надземной прокладке трубопроводов в зависимости от их характеристик и условий эксплуатации применяют следующие типы опор неподвижные и подвижные (скользящие, катковые и подвесные). Подвижные опоры дают возможность трубопроводу перемещаться при температурных деформациях.

Надземная прокладка трубопроводов по стойкам удобна в эксплуатации, так как при том трубопроводы доступны для ремонта и наблюдения однако этот способ дорогой, а потому широкого применения не получил.

Для турбулентного режима (диаметр трубопровода 200-- 300 мм, г 80°С) Беш рекомендует принимать следующие значения к в вт/м град сухая почва, песок -- 5,8 влажная сырая почва -- 5,8 + 11,6 почва, содержащая грунтовые воды, плывуны, -- 17,4 87,0. Для надземной прокладки трубопроводов при неподвижном воздухе =12--14 вт/м град, а при дожде и ветре А=14--23 вт/м град.

Примечание Массу снега и льда следует учитывать в расчётах только при надземной прокладке трубопроводов вне помещений.

При надземной прокладке трубопроводов через проезжие дороги и улицы высота расположения трубопроводов (в свету) от уровня земли до наружной поверхности изоляции должна быть не менее 4,5 м, кроме прокладки через железнодорожное полотно, когда расстояние от головки рельса до наружной поверхности изоляции должно быть не менее 6 м (для нормальной колеи). Когда расстояние от нижней точки изоляции трубопровода до уровня земли меньше 2 м, то для прохода людей обязательно устраивают переходные лестницы. При монтаже трубопроводов на эстакаде края последней должны отстоять от сгораемых зданий и помещений взрывоопасного производства не менее чем на 5 м от склада хранения аммиака -- 10 м от оси железнодорожного пути -- 3 ж и от проездных и пешеходных дорог.

Зарубежная практика эксплуатации химических и нефтеперерабатывающих заводов также подтверждает целесообразность надземной прокладки трубопроводов.

Каждый из трёх видов надземной прокладки трубопроводов (высокая, пониженная и низкая) имеет свои технико-экономические показатели, служащие критерием для выбора в конкретных условиях оптимального вида прокладки, в том числе и комбинированной высокой с низкой, пониженной с низкой и т. д.

При надземной прокладке трубопровода в целях сохранения температуры рассола не ниже 2--3 °С в зависимости от местных климатических условий трубопровод следует теплоизолировать или также обогревать. При надземной прокладке рассолопровода в южных районах теплоизоляция его не предусматривается.

Надземная прокладка трубопроводов осуществляется на эстакадах, свайных опорах, по стенам зданий и при переходах через дороги и овраги, на заводских территориях. Трубы укладывают в кольцевой теплоизоляции или в утепленных коробах. Наземная прокладка трубопровода выполняется на подсыпке с обваловкой. При наземной прокладке предусматривают тепло- и гидроизоляцию трубопроводов.

Недостатком надземной прокладки трубопроводов является необходимость отвода полосы орошаемой или пахотной земли шириной не менее 4 м для постоянного пользования.

В местах пересечения эстакад, на которых проложены трубопроводы с горючими газами, железнодорожных и внутризаводских путей на трубопроводах не должны устанавливаться задвижки, водосборники, сальниковые компенсаторы, фланцевые соединения и другие монтажные узлы, в которых в процессе эксплуатации могут возникнуть неплотности. В этих случаях трубопроводы монтируют только на сварке. Не допускается подземная или надземная прокладка трубопроводов с горючими газамисовместно с телефонными, силовыми и осветительными кабелями.

При надземной прокладке трубопроводов на эстакадах или отдельно стоящих опорах допускается совместная прокладка трубопроводов всех категорий с технологическими трубопроводами различного назначения, за исключением прокладки в галереях эстакадного типа, а также случаев, когда такая прокладка противоречит требованиям других правил безопасности.

Дефекты устраняются при снижении избыточного давления до нуля и отключении компрессора. На время проведения пневматических испытаний на прочность как внутри помещений, так и снаружи должна устанавливаться охраняемая (безопасная) зона. Минимальное расстояние зоны должно составлять не менее 25 м при надземной прокладке трубопровода и не менее 10 м при подземной. Границы зоны огораживаются.

Отклонения от проектного положения опор при надземной прокладке трубопроводов не должны превышать по смещению фундаментов относительно разбивочных осей 5 мм, по отклонению осей опор от вертикали 10 мм и по отметке верха опор +5 мм.

Надземная прокладка трубопроводов на высоких опорах представляет собой опасный вид работы, поэтому необходимо точно соблюдать все правила техники безопасности и требования проекта производства работ.

При надземной прокладке трубопроводов через проезды высота расположения трубопроводов (в свету) от уровня земли до наружной поверхности изоляции должна быть не менее 5 м, кроме случаев прокладки через железнодорожное полотно, когда расстояние (в свету) от головки рельса до наружной поверхности изоляции трубопровода должно быть не менее 6 м (для нормальной колеи).

При совместной надземной прокладке трубопроводов большого и малого диаметров с целью увеличения расстояний между опорными конструкциями (мачтами эстакады) рекомендуется а) использовать трубы большого диаметра Ву = 500 м.н и более) в качестве несущих конструкций для создания опоры или подвески к ним труб малого диаметра б) применять местное усиление жесткости труб малого и среднего диаметров приваркой ребер жесткости.

Арматуру и приборы при наземной и надземной прокладках трубопроводов размещают в камерах-колодцах, камерах-будках, камерах-тепловых центрах.

При надземной прокладке трубопроводов применяются лакокрасочные покрытия, на которых наиболее распространёнными являются следующие.

Надземную прокладку трубопроводов на низких опорах предусматривают только в тех случаях, когда на участке территории, по которой прокладывают трубопроводы, не предполагается движения транспорта, подъёмных механизмов и оборудования.

Схема надземной прокладки трубопроводов вьполняется таким образом, чтобы максимально использовать территорию завода, предназначенную для создания противопожарных разрывов между объектами.

П-образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью (до 700 мм) и применяются преимущественно при надземной прокладке трубопроводов независимо от их диаметра.

Надземная прокладка трубопроводов осуществляется на эстакадах, свайных опорах, по стенам зданий и применяется при переходах через дороги и овраги, на заводских территориях. Трубы укладываются в кольцевой теплоизоляции или в утеплённых коробах.

Задание на разработку-чертежей каналов и эстакад составляется на основании трассировки основных технологических магистралей и нормативных указаний по подземной и надземной прокладке трубопроводов. Как правило, во внутрицеховых каналах прокладываются водоводы и канализационные линии. Размеры поперечного сечения канала должны обеспечивать удобство монтажа и ремонта труб, размещение отдельных отводов к технологическому оборудованию, помещение первичных элементов приборов КиА (диафрагмы, водомеры и т. п.) и установку запорной арматуры.

Прокладка трубопроводов может быть подземной (в проходных каналах -- тоннелях, не проходных каналах и бескабельная -- непосредственно в грунте), наземной на опорах и надземной-- на эстакадах. Наземная и надземная прокладка трубопроводов предпочтительны, так как обеспечивается возможность визуального наблюдения за состоянием трубопроводов и облегчаются их монтаж и ремонт. Прокладка в грунте трубопроводов, особенно газовых, опасна, поскольку утечки могут распространяться на значительные расстояния от места повреждения трубопровода, а определение места утечки затруднительно и обычно.

Перед наполнением трубопроводов теплоносителем их тщательно промывают и проверяют затяжку болтов на фланцевых соединениях, исправность действия запорной арматуры, воздухоспускных кранов, дренажных устройств, набивку сальников у компенсаторов, задвижек и вентилей, наличие в необходимых местах гильз для термометров и штуцеров для манометров, доступность и незагроможденность помещений абонентских вводов. При надземной прокладке трубопроводов проверяют также состояние несущих конструкций, правильность установки подвижных опор.

Подземная или надземная прокладка трубопроводов с горючими газами совместно с телефонными, силовыми и осветительными кабелями воспрещается.

Пожарные гидранты устанавливают на магистральных участках сетей. Надземные трубопроводы целесообразно прокладывать в земляных валиках, заглублённых каналах, используя сплошную подсыпку, а также в каналах полузаглублённого типа. Надземную прокладку трубопроводов выполняют на низких опорах, мачтах, эстакадах или в проветриваемых подпольях зданий, в отапливаемых помещениях и утеплённых каналах.

§ 2. Способы подземной, наземной и надземной прокладок и их технико-экономические показатели

Устройство санитарно-технических коммуникаций в районах распространения вечной мерзлоты может вызвать протаивание грунта от выделения тепла трубопроводами. Вследствие этого может нарушиться устойчивость как самих трубопроводов, так и зданий. Способы прокладки санитарно-технических коммуникаций должны быть увязаны с методами строительства зданий и сооружений и зависят от свойств грунтов основания и других факторов, важнейшим из которых является расположение трассы сетей по отношению к застраиваемой территории и ее архитектурно-планировочному решению.

Существуют следующие виды прокладок санитарно-технических коммуникаций: подземная, наземная и надземная. Эти виды прокладок в свою очередь могут быть одиночными и совмещенными.

Наземная и надземная прокладки благодаря отсутствию контакта труб с землей и ограниченному тепловыделению в грунты основания в наименьшей степени нарушают естественный термический режим вечномерзлых грунтов. Такие прокладки загромождают территорию населенных мест, затрудняют устройство проездов, организацию снегозащиты и снего уборки.

Подземную прокладку целесообразно осуществлять в пределах границ застройки населенного пункта в целях достижения максимального благоустройства территории. Водопроводные и канализационные сети можно прокладывать непосредственно в грунте, а теплосети и паропроводы - в специальных каналах. При наличии таких каналов целесообразно в них же прокладывать водопровод, канализацию и электрокабели.

Подземная прокладка теплосетей обходится очень дорого и требует специальных мер по сохранению термического режима вечномерзлых грунтов в основании сетей. Так, например, стоимость 1 пог. м канала для теплофикации в условиях Норильска в среднем составляет 300 руб. Стоимость двухъярусного канала для совмещенной прокладки теплосети, водопровода, канализации и электрокабелей в тех же условиях в среднем составляет около 450 руб. за 1 пог. м. Поэтому подземная прокладка теплосетей целесообразна только при компактной застройке многоэтажными (4-5 этажей) зданиями и совместно с другими коммуникациями.

Если застройка осуществляется двух- и трехэтажными зданиями с разрывами, то подземная прокладка теплосетей оказывается обычно экономически нецелесообразной. В таких случаях наиболее часто применяют надземную прокладку по фасадам и чердакам зданий, а между зданиями -по эстакадам, оградам и заборам. При этом водопровод и канализация могут укладываться в земле бесканально. Если грунты основания труб просадочные, то для обеспечения их устойчивости нужно произвести замену грунтов на непросадочные на глубину, определяемую теплотехническим расчетом.

Для небольших поселков при возможности трассировки сети внутри кварталов без пересечения улиц или с минимальным числом пересечений наиболее экономична наземная прокладка теплосетей в кольцевой изоляции или в отепленных коробах совместно с водопроводом. Канализация при этом должна прокладываться в земле бесканально.

В просадочных при оттаивании грунтах, особенно в переходящих при оттаивании в текуче-пластичное или текучее состояние, при подземной прокладке трубопроводов необходимо устройство искусственного основания. Стоимость такого основания находится в прямой зависимости от глубины протаивания грунта под трубами.

При укладке трубопроводов в непросадочных и не теряющих при оттаивании несущей способности грунтах решающим условием является предохранение их от замерзания за счет сокращения теплопотерь. В этом случае глубину заложения увеличивают до 1,5-2,0 м ; большая глубина нежелательна, так как затрудняется обнаружение мест аварии трубопроводов и их ремонт как в летний, так и особенно в зимний период.

С целью сокращения теплопотерь и размеров таликов под трубами применяют подземную прокладку водопровода и канализации в теплоизоляции: в коробах из дерева или железобетона с засыпкой опилками или минеральной ватой, в кольцевой- из пенобетона, минеральной ваты, войлока, пропитанного смолой. Все эти виды теплоизоляции не достигают цели при увлажнении изоляционного материала. Местные неисправности гидроизоляции (следовательно, и теплоизоляции) приводят к протаиванию основания и неравномерным осадкам трубопроводов, наиболее нежелательным. Восстановление тепло- и гидроизоляции при ремонтах является сложным и трудоемким процессом. Применение коробов создает дополнительные затруднения по обнаружению и ликвидации утечек. Всякая утечка влечет за собой и нарушение теплоизоляции. Стоимость теплоизоляции обычно превышает стоимость искусственного основания водопровода и канализации. Поэтому широкое применение теплоизоляции для водопроводных и канализационных трубопроводов при прокладке их в грунте нецелесообразно.

Рассмотрим некоторые конструкции оснований трубопроводов, проложенных в грунте.

Грунтовое основание (рис. IV-1). Льдонасыщенные местные грунты в основании тепловыделяющего трубопровода на расчетную глубину протаивания заменяются непросадочными грунтами с малым коэффициентом фильтрации. Песчаные, гравелисто-песчаные грунты в ряде случаев уплотняются предварительным протаиванием. Для замены применяются легкие супеси и мелкозернистые пылеватые пески в талом состоянии; при этом желательна примесь гальки, гравия, щебня до 40.....-45% или местный обезвоженный и уплотненный грунт. Под трубу на искусственное грунтовое основание укладывается гидроизолирующий слой глинобетона или глины толщиной 25-30 см .

Ширина искусственного основания принимается равной ширине траншеи, а высота определяется расчетом.

При отсутствии утечки радиус протаивания от тепловыделений водопроводных или канализационных трубопроводов в среднем не превышает обычно 1,2 м . Если учесть повышенную интенсивность протаивания грунтов, которыми заменяются льдонасыщенные грунты, то глубина замены не превысит 1,5 м . Надо полагать, что во многих случаях грунтовое основание будет экономически выгодным и технически целесообразным.

Лежневое основание применяется с целью уменьшения неравномерности просадок при оттаивании просадочных грунтов и выполняется в виде продольных лежней в два бревна. Для предупреждения перекашивания лежней при просадках, вследствие чего разрушается трубопровод, необходимо их надежное крепление.

Плавающее основание применяется в льдонасыщенных грунтах и представляет собой сплошной настил из пластин, уложенных поперек траншеи; этот тип основания вполне надежен, но широко не может быть рекомендован вследствие высокой стоимости и расхода большого количества лесоматериалов.

>
Рис. IV-2. Трубопровод на свайном основании. 1 - трубопровод; 2 - бревно (брус) ∅30 см на шпонках (стыки вразбежку); 3 - свай ∅30 см через 3 м с заглублением на 3 м ниже деятельного слоя; 4 - прокладки через 10 см ; 5 - засыпка местным грунтом

Свайное основание (рис. IV-2) применяется в сильно-просадочных грунтах. Забивка свай в вечномерзлый грунт требует трудоемких и дорогих работ по пропариванию грунта или бурению скважин. Сваи приходится располагать часто, потому что в трубах, несущих большую нагрузку от грунта, возникают значительные изгибающие моменты на опорах. Такие основания-характеризуются высокой стоимостью.

Подземные эстакады (рис. IV-3) ввиду высокой стоимости применяются в исключительных случаях, например, для канализации при просадочных грунтах, оттаивающих на большую- глубину, при прохождении трассы вблизи здания с большими тепловыделениями, построенного по I или IV методам и расположенного выше по рельефу.

Вопрос о применении того или иного типа оснований решается путем сравнения технико-экономических показателей.

Для устранения возможности интенсивного движения потока надмерзлотных вод вдоль подземных трубопроводов применяются глинобетонные перемычки поперек траншей. Перемычки врезаются в мерзлое основание и стенки траншей на 0,6-1,0 м . Расстояние между перемычками назначается в зависимости от продольного уклона с таким расчетом, чтобы напор у перемычки не превышал 0,4-0,5 м ; обычно это расстояние колеблется в пределах от 50 до 200 м .

В галечникрвых, гравийных и других хорошо фильтрующих грунтах устройство перемычек не целесообразно, так как поток надмерзлотных вод легко обходит их.

Прокладка в земляных валиках

>
Рис. IV-4. Прокладка труб в земляных валиках. 1 - трубопровод; 2 - слой глинобетона толщиной 20 см ; 3 - местный грунт; 4 - песчано-гравийный слой; 5 - местный обезвоженный и уплотненный грунт

Данный способ прокладки (рис. IV-4) применяется при достаточно благоприятных мерзлотно-грунтовых условиях, при отсутствии на месте теплоизоляционных материалов, причем трасса трубопроводов должна проходить по незастроенной территории. Этот тип прокладки обладает рядом преимуществ:

• не требуется производить трудоемкие земляные работы по рытью траншей;
• утечки из труб легче обнаружить и устранить;
• исключается фильтрация надмерзлотных вод вдоль труб;
• наличие талика вокруг труб допускает более длительные перерывы движения воды по ним, чем при наземной и надземной прокладках;
• отпадает необходимость в тепло- и гидроизоляции труб.

Основными недостатками данного способа является чрезмерное загромождение территории и сложность устройства переездов. Кроме того, при этом создаются условия для большей снегозаносимости территории.

Подземная прокладка трубопроводов в каналах

Прокладка трубопроводов в подземных каналах - сравнительно дорогой вид сооружения сетей; тем не менее в ряде случаев канальная прокладка является целесообразной, если учитывать не только единовременные капиталовложения, но и эксплуатационные расходы. Целесообразность совмещенной прокладки коммуникаций в подземных каналах по сравнению с одиночной подземной должна подтверждаться стоимостью строительства, отнесенной на 1 м 2 жилой площади, и надежностью в эксплуатации инженерных сетей. Совмещенная прокладка обычно оправдывается в неблагоприятных климатических и мерзлотно-грунтовых условиях.

Каналы могут быть проходными (полупроходными) и непроходными, одноярусными и двухъярусными. В двухъярусных каналах, нижний ярус которых проходной, верхний ярус может быть как полупроходным, так и непроходным. Конструкция канала с полупроходным верхним ярусом громоздка и отличается высокой стоимостью. Одноярусная конструкция каналов наиболее экономична и удобна в эксплуатации.

В случае устройства в населенном месте разнотипных каналов (что должно быть обосновано) следует, исходя из условий индустриализации строительства, добиваться минимального количества типоразмеров элементов.

Непроходные высотой до 0,9 м каналы (рис. IV-5) могут применяться на коротких участках (домовые выпуски и вводы, пересечения с дорогами и т. п.) при обеспечении условий устойчивости и требований эксплуатации. Непроходные каналы следует устраивать с минимальным заглублением в грунт (не более 0,5-0,7 м от перекрытия до поверхности земли). Они обязательно должны иметь съемное перекрытие для очистки каналов, осмотра и ремонта трубопроводов. Продольный уклон непроходных каналов для обеспечения отвода воды по дну должен быть не менее 0,007.

Проходные каналы высотой не менее 1,8 м (рис. IV-6) должны иметь габариты, обеспечивающие свободный проход по ним для осмотра и ремонта труб, арматуры и электрокабелей.

>
Рис. IV-7. Железобетонный двухъярусный проходной канал. 1 - канализация; 2 - теплосеть: 3 - водопровод; 4 - полочки для электрокабелей и кабелей связи; 5 - песок, δ = 10 см ; 6 - глинобетон, δ = 20 см ; 7 - замененный грунт (толщина по расчету)

При значительных заглублениях каналов и больших тепловыделениях коммуникаций талики, образующиеся под каналами, могут достигать значительных размеров. В подобных случаях для уменьшения проникновения тепла в основание на основе технико-экономического сравнения с другими вариантами выявляется целесообразность устройства двухъярусных каналов (рис. IV-7). В нижнем проходном ярусе такого канала размещается канализационный трубопровод и электрокабели, в верхнем - непроходном или полупроходном - прокладываются трубы теплосети и водопровода.

При совмещенной прокладке канализации и водопровода водопроводные задвижки должны размещаться в специальных камерах или секциях, изолированных от канализационного трубопровода.

С целью предупреждения разрушений как самих каналов, так и близко расположенных зданий и сооружений от протаива-ния грунтов в основании необходимо:

• теплоизолировать трубопроводы, максимально уменьшая их тепловыделения;
• вентилировать каналы зимой для удаления тепла с тем, чтобы оттаявшие за лето грунты в их основании (полностью промораживались;
• устраивать гидроизоляцию по дну канала, не допуская проникновения воды в грунты основания. Оснований под каналами должны устраиваться из непросадочных или малопросадочных грунтов.

Кроме замены просадочных грунтов, возможно применение предварительного протаивания и уплотнения грунтов основания. Каналы должны устраиваться из железобетона, армоцемента или другого эффективного материала. Устройство каналов из дерева или бетона может быть допущено при особом обосновании, так как бетонные каналы дороги и не отвечают требованиям прочности при неравномерных осадках основания, а деревянные подвержены гниению, требуют больших работ по гидроизоляции, заиливаются мельчайшими частицами грунта; при наличии канализации в них создаются антисанитарные условия для водопровода.

Вентиляция каналов устраивается естественной и искусственной (принудительной). Естественная осуществляется путем устройства вентиляционных отверстий по верху канала на расстоянии 20-25 м в зависимости от габаритов канала и коммуникаций, в нем проложенных (рис. IV-8). Эффективность естественной вентиляции может быть повышена за счет устройства вытяжных шахт в зданиях, расположенных неподалеку от канала; при этом расстояние между отверстиями на канале для притока воздуха может быть увеличено до 100-150 м .

Отвод из канала аварийных или сбросных вод следует осуществлять из его концевой части, используя продольный уклон, или из промежуточных водосборников (гидроизолированных приямков) путем откачки воды насосами.

Теплопроводы и паропроводы, размещаемые в каналах, следует возможно больше удалять от дна канала; они должны быть в кольцевой теплоизоляции (например, из пенобетона с асбесто-цементной штукатуркой и гидроизоляцией). Большие перспективы имеет применение в этих целях пластмасс, обладающих повышенными тепло- и гидроизоляционными свойствами (пенопласт, полиэтилен и др.).

Технико-экономическая целесообразность прокладки канализационных сетей в каналах совместно с сетями различного назначения по сравнению с одиночной подземной прокладкой выявляется на основе сравнения стоимости строительства и эксплуатации, отнесенной к 1 м 2 жилой площади, а также оценки устойчивости сетей, их долговечности и теплового влияния на близко расположенные здания и сооружения.

Наземная прокладка трубопроводов

К наземному типу прокладки относятся обычно трубопроводы, уложенные на невысоких опорах. При этом между трубой и поверхностью земли должно быть продуваемое пространство не менее 30 см , которое необходимо для уменьшения тепловыделения в грунты основания и предотвращения снегозаносов.

Наземную прокладку трубопроводов следует применять за пределами застройки населенных мест (как наиболее дешевую), на пониженных и заболоченных участках трассы, в местах с сильно льдонасыщенными грунтами вечномерзлой толщи.

На застраиваемой территории наземная прокладка допускается при малом числе пересечений трубопровода с проездами и тротуарами. Трубопроводы тепло- и гидроизолируются. Применение сгораемых материалов как для изготовления коробов, так и теплоизолирующих засыпок паропроводов и теплосетей при температуре теплоносителя 90 °С и выше не рекомен дуется пожарными нормами. Шлаковую засыпку также не следует широко применять ввиду возможного разрушения металлических труб коррозией при увлажнении шлака.

Деревянные короба, находясь в условиях переменной влажности, деформируются, засыпка выдувается, высыпается и легко увлажняется. Гидроизоляция коробов рулонными материалами не достигает цели, так как рулонные покрытия легко повреждаются. Поэтому более надежны короба из железобетона, однако стоимость их с засыпкой выше, чем стоимость кольцевой тепло- и гидроизоляции труб.

В случае совмещенной прокладки, главным образом в целях удобства эксплуатации, теплоизоляция выполняется самостоятельно для трубопроводов различного назначения.

Основанием под наземные трубопроводы может быть насыпной песчано-гравелистый или любой другой непросадочный или малопросадочный грунт, укладываемый без нарушения естественного мохо-растительного покрова при производстве работ. При просадочных грунтах естественного основания необходима их замена непросадочными на глубину, определяемую расчетом.

По искусственному грунтовому основанию под трубопроводами устраиваются специальные опоры.

Лежневые опоры из поперечных лежней имеют незначительную высоту, вследствие чего при просадках опор теплоизоляция труб ложится на грунт, легко увлажняется и портится. Устройство общих опор для нескольких трубопроводов не рекомендуется, так как при неравномерной нагрузке лежни дают неравномерную осадку.

Городковые опоры (рис. IV-9) являются более совершенным типом деревянных опор; они позволяют легко выправлять профиль трубопроводов в случае небольших просадок основания подклиниванием элементов городков.

Железобетонные промежуточные опоры скользящего и каткового типа (рис. IV-10) экономичнее и долговечнее деревянных. Недостатком их является сложность выправления трубопроводов при осадке насыпей; для выравнивания основания трубопровод приходится приподнимать, а опоры снимать.

Неподвижные (анкерные) опоры (рис. IV-11) выполняются из дерева, бетона и железобетона. При деревянных опорах трубы закрепляются к опорным брусьям болтами или штырями.

Рамные неподвижные опоры требуют выполнения больших объемов работ по разработке и выемке грунтов из котлованов. Поэтому они могут быть рекомендованы в тех случаях, когда применение свайных опор нецелесообразно (деятельный слой большой мощности, высокотемпературные мерзлые грунты, характеризующиеся малой величиной сил смерзания, валунные щебенистые грунты и пр.).

Массивные бетонные опоры устраиваются под трубопроводы больших диаметров и при строительстве трубопроводов в 2 очереди. Для крепежных металлических частей в бетонном массиве оставляются гнезда, которые на время до постройки трубопровода второй очереди должны заполняться бетоном самых низких марок. В противном случае в них скапливается вода, которая при замерзании может разорвать бетонный массив. Во избежание оттаивания грунтов основания вследствие экзотермии при твердении бетона, а также от теплопритока через тело опоры на дно котлована укладывается песчаная подушка толщиной 20-30 см .

В целом наземная прокладка в условиях Крайнего Севера является наиболее экономичным видом прокладки санитарно-технических коммуникаций (исключая канализацию).

Надземная прокладка трубопроводов

Надземная прокладка трубопроводов осуществляется на эстакадах, на свайных опорах, возвышающихся над рельефом местности (рис. IV-12), по стенам зданий, чердакам и оградам. Надземный тип прокладки трубопроводов применяется при переходах через дороги, лощины, овраги и ручьи, на заводских территориях, в местах с сильно льдонасыщенными грунтами вечно-мерзлой толщи.

Аналогично наземной прокладке трубы укладываются в кольцевой теплоизоляции или в утепленных коробах.

Эстакады могут выполняться из дерева, железобетона и металла. Металлические эстакады применяются в огнеопасных местах. Производство железобетонных эстакад сложно, а их стоимость высока. Поэтому основное применение получили свайные и рамные деревянные эстакады.

Преимущества надземной прокладки:

• трубы и короба не являются причиной снегоотложений и не мешают уборке снега;
• успешно решается вопрос пересечений с проездами и проходами;
• трубы и их изоляция не подвергаются механическим повреждениям со стороны транспорта и пешеходов;
• трубопроводы не подвержены снежным заносам, легко доступны для осмотра и ремонта.

Недостатки надземной прокладки:

• высокая по сравнению с наземной прокладкой стоимость;
• неудобство установки арматуры, особенно пожарных гидрантов;
• более значительные, чем при наземной прокладке, теплопотери вследствие больших скоростей ветра и отсутствия снегоотложений на трубах;
• трубы, уложенные по фасадам зданий, эстакадам и оградам, портят внешний вид населенного места;
• при укладке труб по стенам зданий нарушается принцип первоочередности строительства санитарно-технических коммуникаций.

Технико-экономические показатели по некоторым видам прокладок приведены в приложениях 1 и 2.

Производится в непроходных, проходных, и полупроходных каналах, а также в общих коллекторах вместе с иными коммуникациями. На примере Ленинграда в последние годы стала использоваться бесканальная прокладка, которая считается наиболее эффективной. Но и в этом варианте отдельные участки укладываются в каналы - компенсационные ниши, углы поворотов и др.

Если подземная прокладка теплосетей производится на не спланированной территории, осуществляется местная планировка поверхности земли. Это делается в целях отвода поверхностных вод. Элементы тепловых сетей (наружные поверхности перекрытий и стен каналов, камер и т.д.) отделываются обмазочной битумной изоляцией. Если прокладка происходит под зелеными зонами, конструкции покрываются оклеечной гидроизоляцией, которую производят из битумных рулонных материалов. Сети, смонтированные ниже максимального уровня стояния грунтовых вод, оснащаются попутным дренажом. Его диаметр должен составлять более 150 мм.

Установка компенсаторов

Подземная прокладка трубопроводов предполагает установку компенсаторов. Монтаж компенсаторов в проектном положении разрешается после предварительных испытаний тепловых сетей на герметичность и прочность, их обратной засыпки и подземной прокладки камер, каналов и щитовых опор.

Если прокладываемые тепловые сети устанавливаются для обслуживания запорной кирпичной или железобетонной арматуры, устраиваются подземные камеры. Магистральные теплосети проходят через камеры. В них устанавливаются врезки с запорной арматурой для монтажа ответвлений к потребителям. Высота камеры должна отвечать безопасности обслуживания.

В крупных городах подземная прокладка трубопроводов осуществляется совместно с иными инженерными сетями. Городские и внутриквартальные тоннели совмещаются с водопроводами диаметром до 300 мм, силовыми кабелями напряжением до 10 кВ и кабелями связи. Городские тоннели с трубопроводами сжатого воздуха с давлением до 16 МПа совмещаются с напорной канализацией. Внутриквартальные тоннели прокладываются вместе с водяными сетями диаметром до 250 мм и газопроводом природного газа с давлением до 0 005 МПа и диаметром не более 150 мм. В футлярах или тоннелях прокладываются теплосети под городскими проездами, при пересечении крупных автодорог и под площадями с современным покрытием.

Подземная прокладка трубопровода может осуществляться в непроходных каналах.

Бесканальная подземная прокладка осуществляется по территории населенных пунктов. Установка производится в непроходных каналах совместно с иными инженерными сетями в общегородских или внутриквартальных коллекторах. Надземная прокладка трубопровода осуществляется по площадкам предприятий. Теплосети при этом устанавливаются на отдельно стоящих эстакадах и опорах. Иногда допускается и подземная прокладка.

Подробнее о подземной прокладке компенсаторов

При бесканальной прокладке и в непроходных каналах производится подземная установка сильфонных компенсаторов в камерах. Специальные павильоны для не сооружаются при прокладке теплосетей на отдельно стоящих опорах или эстакадах. Устанавливаются они у неподвижных опор. Только один компенсатор монтируется между двумя неподвижными опорами. Направляющие опоры устанавливаются до и после компенсаторов. Одна из направляющих опор должна быть неподвижной.

Из эстетических и архитектурных соображений предусматривается в жилых районах.

При подземной прокладке теплосетей и для воздушной установки применяется кран. Он также используется на мачтах, эстакадах, для возведения служебных помещений высотой в 3 этажа и надземных павильонов насосных станций.

В специальных коллекторах и совместно с другими инженерными сетями осуществляется подземная прокладка трубопровода в пределах населенного пункта (города или поселка). Установка осуществляется в полупроходных, непроходных и проходных каналах непосредственно в грунте.

Все трубопроводы, проложенные под землей должны периодически проверяться. Осуществляется контроль состояния теплоизоляции, строительно-изоляционных конструкций и самих трубопроводов. Профилактические плановые шурфовки производятся в соответствии с графиком, не реже 1 раза в год. Количество шурфов определяется в зависимости от состояния подземных прокладок и протяженности теплосетей.

Укладка труб в траншею осуществляется при участии тех же механизмов, что и при подземной прокладке теплосетей. Это автокраны, трубоукладчики и краны на гусеничном ходу. Если этих механизмов нет или нет возможности их использовать из-за стесненных условий производства, то трубы в траншею могут быть опущены посредством монтажных треног, которые оснащены ручными лебедками или талями. Для труб с малым диаметром используются 2 каната и опускаются они в траншею вручную.