Общие сведения

Напорные трубопроводы предназначены для подачи воды от насосных станций до водовыпускных сооружений или до мест от­бора воды из системы водоподачи. Протяженность напорных тру­бопроводов может составлять от нескольких десятков метров до десятков километров. При большой протяженности напорных трубопроводов их стоимость может превышать стоимость насос­ной станции со всем оборудованием, поэтому особенно важен правильный выбор прочностных показателей трубопроводов, за­висящих от материала и толщины стенок труб (см. также разд. 7.7). Напорные трубопроводы проектируют в соответствии со СНиП 2.04.02—84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и ВСН «Мелиоративные системы и сооружения. Насосные станции. Нормы проектирования».
Напорные трубопроводы мелиоративных насосных станций прокладывают в основном из железобетонных (сборных и монолит­ных), стальных и асбестоцементных труб. Чугунные трубы приме­няют в мелиорации относительно редко из-за высокой их стоимос­ти и значительной массы. Не получили широкого распространения пока и пластмассовые трубы.
Сборные железобетонные трубы применяют при диаметрах 500… 1600 мм и давлении до 1,5 МПа (при использовании труб со стальным сердечником давление может быть увеличено до 3 МПа). Монолитные железобетонные трубы применяют при давлении до 0,5 МПа и практически при любых диаметрах (обычно значитель­ных).
Асбестоцементные трубы используют при диаметрах 100…500 мм и давлении в них до 1,5 МПа (практически при более низких давлениях, см. разд. 7.4).
Стальные трубы можно использовать для любых диаметров и давлений, но в связи с дефицитностью стали их применяют лишь в тех случаях, когда другие трубы использовать нельзя. Все трубо­проводы, кроме стальных, прокладывают только в грунте. Сталь­ные трубопроводы могут быть проложены как в грунте, так и от­крыто.
Первый этап проектирования — выбор трассы напорного трубопровода. При этом необходимо соблюдать следующие условия:
трасса должна проходить на устойчивых к оползанию участках местности;
трубопровод целесообразно прокладывать с непрерывным подъемом, участки с обратным уклоном допускаются как исключе­ние;
для опорожнения напорных трубопроводов их необходимо прокладывать с уклоном не менее 0,001 по направлению к выпус­ку;
желательно избегать поворотов трассы трубопровода в плане и вертикальной плоскости.
В переломных точках профиля трубопроводов во избежание скопления воздуха устанавливают вантузы. Конструкции вантузов для выпуска воздуха показаны на рисунке 7.1.
Земляные работы по рытью и засыпке траншей и котлованов проводят в соответствии с требованиями СНиП IV-5—82 «Земля­ные сооружения» и СНиП 2.04.02—84 (см. выше).Каждую трубу при укладке на естественное основание во избе­жание неравномерной осадки опирают по всей длине, кроме ее ча­сти в приемках, на ненарушенный грунт, поэтому при рытье тран­шей грунт с их дна недобирают до проектной отметки. Недоборы грунта зачищают непосредственно перед укладкой труб, как пра­вило, механизированным способом. При переборах грунта перед укладкой труб в траншею его подсыпают до проектной отметки, однородного с основанием траншеи с соответствующим уплотне­нием. При прокладке подземных трубопроводов на естественном основании применение каких-либо подкладок под трубы для их выравнивания не допускается. Приямки для монтажа и заделки стыковых соединений труб диаметром до 300 мм допускается отры­вать перед установкой каждой трубы, а более 300 мм — за 1 …2 сут до укладки труб в траншею с учетом фактической длины труб. Размеры приямков: для железобетонных труб длина 1 м, ширина и глубина при Dro600 мм — D+ 0,5 м и 0,3 м, а при Дболее 600 мм — D+ 1 м и 0,4 м; для асбестоцементных труб длина 0,5 м, ширина D+ 0,2 м и глубина 0,3…0,6 м — при соединении с помощью чугунных муфт и 0,2 м — с помощью муфт САМ (см. раздел 7.4).

Рис. 7.1. Вантузы для выпуска воздуха:
а — шаровой: 1 — корпус; 2— шар; 3 — втулка; 6— рычажный: 1 — корпус; 2— крышка; 3 шар-поплавок; 4— тарель; в — мембранный: 1 — подводящий патрубок; 2— корпус; 3 — мембрана; 4 — дроссель; 5— отверстие клапана; 6— поплавок

Крутизна откосов траншей, а также крепление вертикальных бортов зависят от гидрогеологических условий. При глубине тран­шей до 5 м крутизну откосов принимают по таблице 7.1.

7.1. Рекомендуемая крутизна откосов траншей глубиной до 5 м для различных грунтов

Для отвода ливневых и фильтрационных вод вдоль трассы трубо­проводов предусматривают дренаж: открытый для стальных неза­сыпных трубопроводов и трубчатый в каменной отсыпке для трубо­проводов, укладываемых в грунте.
Траншеи засыпают слоем 0,15…0,2 м с поливом и тщательным трамбованием пазух. Высота утрамбованной части засыпки должна быть не менее 0,2…0,25 м над верхом трубы. Минимальная высота засыпки над верхом трубы 0,8 м (стальные трубопроводы диамет­ром до 500 мм можно засыпать без трамбования; в местах пересече­ния дорог трубопроводы засыпают с трамбованием до поверхности земли).
Смещение трубопроводов в результате односторонней засыпки или неравномерного трамбования недопустимо.
Монтируют трубопроводы из укрупненных, предварительно за­готовленных звеньев, массу которых согласовывают с грузоподъем­ностью подъемно-транспортного оборудования.
При открытой прокладке стальных трубопроводов на катках от­клонение от прямолинейной оси между неподвижными опорами не должно превышать 5 мм на каждые Юм длины трубопровода, а на весь участок — не более 50 мм в горизонтальной плоскости и не бо­лее 10 мм в вертикальной.Асбестоцементные и железобетонные сборные трубы должны допускать поворот в стыках при диаметрах труб до 500 мм до 2°, а при больших диаметрах — до Г.
Прокладку трубопроводов, как правило, начинают с участков пониженных и наиболее удаленных от склада труб. В первую оче­редь на тех участках, где поблизости расположены действующие на­порные трубопроводы, чтобы использовать первые уложенные уча­стки трубопроводов для испытания следующих участков. При этом испытуемые участки подключают к таким действующим напорным трубопроводам, которые могут обеспечить необходимый напор для испытания трубопровода.
При прокладке трубопроводов раструбного типа (чугунных и же­лезобетонных сборных, см. раздел 7.3) трубы укладывают в тран­шею по ходу укладки трубопровода раструбами вперед.
При параллельной прокладке нескольких напорных трубопро­водов расстояние между наружными поверхностями труб прини­мают из условий проведения работ. Расстояние между трубопро­водами принимают таким, чтобы не было подмыва соседнего с ним трубопровода при аварии, а именно: 0,7 м при диаметре труб до 400 мм, 1 — при диаметре 400… 1000, 1,5 м при диаметре более 1000 мм.
При подземной прокладке расстояние в плане от трубопроводов до зданий и сооружений принимают не менее: до фундаментов зда­ний, сооружений, путепроводов — 5 м; до ограничения опор кон­тактной сети и связи — 1,5 м; до оси крайнего пути железной доро­ги — 4 м, но не менее глубины траншеи от подошвы насыпи до бровки выемки; до фундаментов опор воздушных линий электропе­редачи напряжением до 1 кВ и наружного освещения — 1 м; то же, от 1 до 35 кВ — 2 м; то же, более 110 кВ — 3 м.
Лазы для периодического осмотра внутренних поверхностей трубопроводов, как правило, не предусматривают, за исключением открытых стальных трубопроводов больших диаметров, но при на­личии специального обоснования.
После выбора трассы напорных трубопроводов назначают число ниток. При протяженности напорных трубопроводов до 100 м чис­ло ниток принимают равным числу установленных на станции на­сосов. При протяженности трубопроводов от 100 до 300 м объедине­ние нескольких ниток в одну должно быть обоснованно технико-экономическим расчетом (для осевых насосов такое объединение обычно нецелесообразно). При протяженности трубопроводов бо­лее 300 м объединение обязательно. На напорных трубопроводах мелиоративных насосных станций переключение между нитками не предусматривают.
Экономический диаметр трубопроводов принимают на основа­нии технико-экономических расчетов (см. гл. 9). Расчет совмест­ной работы насосов и трубопроводов проводят не менее чем для трех случаев:

при максимальной подаче воды насосами при наибольшем воз­можном геометрическом подъеме воды;
при среднекубическом расходе воды в трубопроводах;

при подаче воды одним насосом при самом неблагоприятном со­четании уровней воды в водоисточнике и водоприемнике.