Что такое дренаж?

Для начала поймем, что такое “дрена”. Дрена (от анг. drain - осушать) - элемент подземного искусственного водотока (труба, скважина, полость), служащая для сбора и отвода грунтовых вод и аэрации почвы. Дрены различают по назначению (для осушителей, коллекторов), конструкции (трубчатые, полостные) и материалам (деревянные, гончарные, пластмассовые и др.), с наполнителем (например, гравием).

Следовательно теперь можно сказать, что “дренаж ” - система подземных каналов (дрен), посредством которых осуществляется отвод от сооружений подземной (грунтовой) воды и понижение ее уровня; собственного способ осушения земель при помощи дрен. Наиболее распространены дренаж с трубчатыми дренами - дренажными трубами, соединенными в сплошные дренажные линии. Грунтовая вода поступает в стыки трубами или отверстия в их стенках. Из дрен вода попадает в коллекторы, а оттуда через магистральный канал удаляется за пределы осушаемой территории или сооружения.

Дренажные сооружения осуществляют для предотвращения проникновения воды в сооружения, упрочнения оснований и защиты их от размыва, снижения фильтрационного давления на сооружения.

Укладку дрен в грунт, осуществляют дренажные машины. По способу укладки дрен в грунт различают дренажные машины - траншейные, узкотраншейные и бестраншейные.

Траншейные дренажные машины имеют рабочий орган в виде ковша, которым роют траншею шириной 0,6 м и более.

Узкотраншейные дренажные машины с рабочими органами скребкового типа или многоковшовых цепных и роторных экскаваторов роют траншеи шириной 0,2-0,4 м. Дренажные трубы укладывают на дно открытой траншеи трубоукладчиком.

У бестраншейных дренажных машин рабочий орган - нож, которым в грунте вырезают узкую щель и одновременно на ее дно укладывают дренажные трубы.

Дренажные трубы - трубы, используемые в системах закрытого дренажа для сбора и отвода грунтовых вод. Изготавливаются из водопроницаемых пористых материалов (керамики, пластбетона, керамзитостекла и др.), а также из асбестоцемента, бетона, железобетона и т.д. Наиболее распространены керамические дренажные трубы обладающие однородным пористым строением черепка, высокой коррозионной стойкостью и долговечностью (срок службы 50-80 лет).

Устройство попутного дренажа

При проектировании, подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод необходимо предусматривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.

При невозможности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения грунта в местах расположения тепловых сетей, понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникания к трубопроводам служат различные дренажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения грунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта.

При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой гравия или песка с устройством попутного дренажа, рас­полагаемого параллельно каналу - с одной или двух его сторон.

Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных трубофильтров получили наибольшее распространение, благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб.

При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки и облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного количества отводимых труб, но не мене 150 мм.

Трубы керамические канализационные покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200-300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.

Конструкция теплосети

а - канал с дренажем совершенного типа

б - бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа

1 - трубофильтр

2 - рабочий дренаж из щебня

3 - щебень основания, втрамбованный в грунт

4 - песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.

5 - песок отсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут.

К 1 - для траншей с креплениями

К 2 - для траншей с откосами

В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропилы (прорезы) шириной 3-5 мм и длиной, равно половине диаметра условного прохода трубы, через 200-300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцементных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цементным раствором.

Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до сбора их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003 и не всегда совпадает с соответствующим уклоном трубопроводов как по величине, так и по направлению. Для прочистки дренажных труб на углах поворота и на прямых участках не реже чем через 50 м устраивают контрольные смотровые колодцы диаметром не менее 1000 мм , отметки дна которых принимают на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб . В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы . Выпуск вод из системы попутного дренажа должен осуществляться в городскую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренаж­ные выпуски выполняют из сплошных труб.

Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом должен быть предусмотрен обратный клапан или гидрозатвор. Сброс этих вод в поглощающие колодцы или на поверхность земли не допускается. При расположении дренажной сети ниже водосточной или канализационной отвод воды самотеком невозможен. В этом случае сооружают дренажные насосные станции.

Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Дренажные устройства только тогда эффективны и оправдывают затраты на сооружение, когда за их работой ведется систематическое наблюдение. Дренажные трубы требуют прочистки при засорениях и периодической (ежегодной) промывки от отложений илистых частиц, содержащихся в грунте. Опыт эксплуатации тепловых сетей показывает, что при наличии попутного дренажа они достаточно надежно защищаются от заполнения грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы тепловых сетей.

Дренаж подземных каналов

Для защиты от подтопления грунтовыми водами каналов теплосети и коллекторов подземных сооружений при прокладке их в водоносных грунтах необходимо устраивать линейные сопутствующие дренажи.

«Профилактические» (сопутствующие) дренажи следует устраивать в глинистых и суглинистых грунтах.

Сопутствующий дренаж надо закладывать на 0,3 – 0,7 м ниже подошвы основания канала.

Сопутствующий дренаж следует прокладывать с одной стороны канала на расстоянии 0,7 – 1,0 м от наружной грани канала. Расстояние 0,7 м необходимо для размещения смотровых колодцев.

При устройстве проходных каналов дренаж можно прокладывать под каналом по его оси. В этом случае на дренаже следует устраивать специальные смотровые колодцы с люками, заделанными в днище канала.

В случае заложения основания канала на глинистых и суглинистых грунтах, а также на песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации менее 5 м/сутки, под основанием канала необходимо устраивать пластовый дренаж в виде сплошного песчаного пласта.

Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений. Дренаж приямков и заглубленных частей подвальных помещений должен решаться в каждом случае в зависимости от местных гидрогеологических условий и принятых конструкций зданий.

При дренировании отдельных приямков и заглубленных помещений необходимо обратить особое внимание на мероприятия против выноса грунта из-под фундаментов здания.

Другие виды дренажей. В некоторых случаях требуемое понижение уровня грунтовых вод может быть достигнуто системой общего дренирования территории (головным и систематическим дренажем).

Дренажи можно прокладывать совместно с водостоками (рис. 33). При засыпке речек, ручьев и оврагов, являющихся естественным дренажом грунтовых вод, помимо коллекторов для отвода поверхностных вод необходимо устраивать дренажи для приема грунтовых вод. Дренажам должна быть обеспечена связь с водоносным пластом с обеих сторон водосточного коллектора. При большом притоке подземных вод, а также при заложении коллектора на глинах и суглинках прокладывают две дрены, располагая их по обе стороны водостока. При малом притоке грунтовых вод и расположении водостока в песчаных грунтах можно прокладывать одну дрену, располагая ее со стороны большего притока воды. Если при этом песчаные грунты имеют коэффициент фильтрации менее 5 м/сут., под основанием водостока должен быть устроен пластовый дренаж в виде сплошного пласта или отдельных призм.

Рис. 33. Схема прокладки дренажа над водостоком

При выклинивании водоносного пласта на склонах и в откосах необходимо устраивать перехватывающие дренажи. Их закладывают на глубине не меньшей, чем глубина промерзания, и устраивают по типу головного дренажа.

Когда водоносные слои выражены неясно и подземные воды выклиниваются по всей площади откоса, устраивают специальные откосные дренажи.

При устройстве подпорных стенок в местах выклинивания подземных вод устраивают застенный дренаж. Он представляет собой сплошную засыпку из фильтрующего материала, уложенного за стенкой. При небольшой длине застенный дренаж может быть уложен без трубы. При значительной длине рекомендуется устраивать трубчатый дренаж с дренирующей обсыпкой.

При проектировании и строительстве дренажей у существующих зданий должны быть предусмотрены меры против выноса и просадки грунтов.

Разрытие траншеи дренажа в этих случаях следует вести короткими захватками с немедленной укладкой дренажа и обратной засыпкой траншеи.

Трасса дренажа. Трассы головных и систематических дренажей определяются в соответствии с гидрогеологическими условиями и условиями застройки.

Исходные данные исследования и материалы для проектирования:

Техническое заключение об инженерно-геологических условиях площадки;

План территории с существующими и проектируемыми зданиями и подземными сооружениями;

План организации рельефа участка застройки;

Планы и отметки пола подвальных помещений и подполий соседних объектов и проектируемого (защищаемого) здания, а также его первого этажа;

Планы и разрезы фундаментов зданий;

Планы, продольные профили и разрезы подземных каналов.

Гидрогеологические условия получают на основе разведочных буровых работ, в том числе выполненных ранее: сведения о наличии подземных вод, их типы, химических свойствах, условиях питания, дренирования, УГВ и его изменение. Для реконструируемых или подлежащих реставрации объектов сведения получают по результатам отрывки шурфов.

На застроенных территориях необходимо учитывать заглубление и конструкцию фундаментов существующих зданий. Понижение зеркала УГВ при устройстве дренажа может привести к просадкам соседних зданий.

На свободной от застройки (зеленых насаждений) территории положение трассы дренажей согласуют с организацией рельефа с учетом гидрогеологических условий. При устройстве дренажа для защиты отдельного здания трассу привязывают к защищаемому объекту. Для общих систем дренажа учитывают условия застройки. При проектировании дренажа следует рассмотреть вариант его совместной прокладки с водостоком – над ним или параллельно, желательно в одной траншее.

Предпочтительнее укладывать дренаж и водосток в одной вертикальной плоскости (дренаж над водостоком) с устройством выпусков дренажных вод в каждый смотровой колодец. Такой вариант удобен с точки зрения удаления расходов дренажа, однако не всегда возможен из-за заглубления дренажа ниже водостока. Минимальное расстояние между водостоком и дренажом над ним должно быть не менее 5 см.

Горизонтальный трубчатый дренаж проектируют с сопряжением линий в плане под углом не меньше 90 о. Открытые, а также закрытые дренажи со сплошным заполнением могут сопрягаться между собой под углом не меньше 30 о, предпочтительным является сопряжение под прямым или большим углом. В вертикальной плоскости сопряжение веток горизонтального дренажа может осуществляться с устройством перепада и без него.

Когда трубчатый дренаж прокладывают в песчаных грунтах, минимальный уклон труб принимают 0,003, в глинистых – 0,002. Это соответствует минимально допустимым скоростям течения воды в трубах и водообильности осушаемых грунтов. Для открытых дрен уклон по дну назначают не меньше 0,005.

При устройстве щебеночных канавок для осушения участков застройки минимальный уклон по их дну принимают не менее 0,005, хотя в отдельных случаях он может отсутствовать вовсе.

Для пластового дренажа в основании защищаемого здания минимальный продольный уклон принимают равным 0,01.

При устройстве сопутствующих дренажей их уклон может совпадать с уклоном по трассе защищаемых инженерных сетей, основанием дорожной одежды и т.п.

Глубина заложения дренажей должна быть не меньше глубины промерзания грунта.

Глубина заложения головных, кольцевых и систематических дренажей определяется гидравлическим расчетом и заглублением защищаемых зданий и сооружений.

Размещение колодцев и устройство выпусков. Расстояние между смотровыми колодцами принимают не более 40 м (редко 50). На поворотах смотровые колодцы дренажа у выступов зданий устраивать не обязательно, если расстояние от поворота до ближайшего колодца не превышает 20 м (рис. 34, б). Стартовые участки дренажной сети длиной до 20 м допустимо выполнять без первого смотрового колодца, предусмотрев заглушку трубы (рис. 34, в).

В случае; когда на участке между смотровыми колодцами дренаж делает несколько поворотов, смотровые колодцы устанавливают через один поворот.

Рис. 34. Схема размещения дренажных колодцев:

а - повороты трассы, перепады отметок дренажных труб; б - выступы здания;
в - стартовые участки, г - с насосом на транзитном участке дренажа; 1 - здание;
2 - дренаж; 3 - колодцы; 4 - то же перепадные; 5 - то же с отстойной частью; 6 - заглушки; 7 - выпуск (транзитный дренаж); 8 - колодец с насосом;
9 - напорный участок транзитного дренажа;
10 - колодец гаситель напора; 11 - смотровой колодец дождевой канализации

Выпуск воды из трубчатых дренажей производят в водостоки или водоемы, редко – в общесплавную канализационную сеть и местные понижения рельефа.

Выпуски закрытого (беструбчатого) дренажа предусматривают в смотровые колодцы ливневой канализации, открытые канавы, водоемы, аккумулирующие или поглощающие щебеночные колодцы, а также в специально устроенные емкости.

При выпуске в водоем дренаж должен быть заложен выше горизонта воды в водоеме во время паводка.

При невозможности устройства выпуска воды из дренажа самотеком необходимо предусмотреть насосную станцию (установку) перекачки дренажных вод, работающую в автоматическом режиме.

3.3 . Защита территорий от затопления

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.

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).

Наружные тепловые сети состоят : из трубопроводов; тепловой изоляции; антикоррозионной защиты трубо­проводов; трубопроводной запорно-регулирующей и из­мерительной арматуры и линейного оборудования; ком­пенсаторов; дренажных устройств; строительных конст­рукций, ограждающих трубопровод; сооружений на тепловых сетях.

Для трубопроводов наружных тепловых сетей, (теп­лопроводов) используют стальные бесшовные или электросварные трубы. Фасонные части, устанавливаемые на наружных теплопроводах (отводы, переходы и пр.)г должны быть также стальными сварными, гнутыми или штампованными.

Тепловую, изоляцию теплопроводов устраивают, что­бы избежать непроизводительных потерь тепловой энер­гии в окружающую среду по пути следования теплоноси­теля от места его приготовления до потребителей. Уменьшая непроизводительные потери тепла, тепловая изоляция одновременно защищает металлические по­верхности труб, оборудования и изделий от разрушаю­щего влияния влаги.

В качестве тепловой изоляции используют различные материалы, обладающие низким коэффициентом тепло­проводности, долговечностью, достаточной механической прочностью, малой гигроскопичностью. Кроме того, теп­ловая изоляция должна иметь хорошую тепло- и влаго- устойчивость и гидрофобность; при малой теплоустой­чивости тепловая изоляция может преждевременно раз­рушиться, а при высокой влажности повышается ее теплопроводность.

Для тепловой изоляции применяют минеральную ва­ту, перлитобетонные и пенопластовые скорлупы, литые армопенобетонные и битумоперлитные покрытия труб и пр. Конструктивно тепловая изоляция может быть мастичной, формовочной (штучной, сегментной), засып­ной (набивной), оберточной и литой.

Антикоррозионное покрытие наружной поверхности труб и оборудования делают для защиты их от коррозии, которая интенсивно действует на металл трубопроводов, проложенных в земле. Для антикоррозионных покрытий используют лаки, краски, эмали, мастики, рулонные ма­териалы и пр.

Антикоррозионные покрытия, как правило, выполня­ют в заводских условиях ; на строительной площадке заделывают только стыки трубопроводов после их испы­тания на прочность и плотность и исправляют возмож­ные повреждения антикоррозионного покрытия, появив­шиеся при транспортировании, разгрузке или монтаже трубопроводов. При этом следует знать, что поврежден­ную заводскую изоляцию восстановить на строительной площадке довольно сложно. Поэтому при разгрузке и монтаже труб, покрытых антикоррозионной изоляцией, следует осторожно обращаться с ними, так как изоляция не обладает высокой механической прочностью. Захва­тывать трубы крюками, обматывать их канатами можно только за неизолированные концы (по 300 мм на каждом конце). Опирать трубы следует также на их концы.

В качестве трубопроводной запорно-регулирующей арматуры используют стальные задвижки различных конструкций . Задвижки устанавливают для отключения отдельных участков теплопровода и для регулирования расхода теплоносителя.

Измерительная арматура - манометры и термомет­ры служит для измерения давления и температуры теплоносителя .

Краны применяют для выпуска воздуха из трубопро­вода при его заполнении теплоносителем, а также для выпуска теплоносителя из труб.

Стальные трубы под действием температуры тепло­носителя деформируются: с увеличением нагрева - удли­няются, при падении температуры - укорачиваются. Эта способность стальных труб к деформации в преде­лах допускаемых напряжений в металле труб называет­ся естественной компенсацией или самокомпенсацией. Деформация теплопровода происходит за счет упругих свойств металла, изменения геометрической формы тру­бопровода и эластичности его углов и изгибов.

Для восприятия температурных удлинений и разгруз­ки трубопроводов от температурных напряжений на тепловых сетях устраивают компенсирующие устройства: сальниковые или П-образные компенсаторы.

Дренажные устройства предназначены для искусст­венного осушения грунта в месте укладки тепловых сетей , понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникновения в каналы тепловых сетей и далее к трубопроводам. При незначительном притоке воды и низ­ком уровне грунтовых вод доста­точно уложить под основание ка­нала для дренажа слой крупно­зернистого песка или гравия. В тех случаях, когда уровень грун­товых вод высокий, под основание канала укладывают слой песка или гравия, а также дренажные трубы (керамические, асбестоцементные или бетонные диаметром не менее 150 мм), располагаемые параллельно каналу с одной или двух его сторон либо под основанием канала. Дренаж­ные трубы засыпают песком или гравием.

Вода в дренажных трубах движется самотеком, по­этому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до места сброса их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003. Через каждые 35- 40 м на дренажной линии устанавливают смотровые дренажные колодцы, которые выкладывают из кирпича или железобетонных колец.

Строительные ограждающие конструкции, каналы, коллекторы, туннели, футляры - защищают теплопрово­ды от внешних разрушительных воздействий: поверхност­ных и грунтовых вод, нагрузки от собственного веса трубопроводов и оборудования, давления грунта, силы пучения грунтов и других влияний в зависимости от местных условий. Кроме того, строительные конструкции предохраняют изоляцию, линейное оборудование от преждевременного разрушения. Строительные конструк­ции, выполняемые из бетона, железобетона и кирпича, должны быть герметичными, прочными, долговечными, устойчивыми, не слишком тяжелыми, удобными при монтаже и дешевыми. Форма ограждающих конструкций различна. Наиболее индустриальные сборные ограждающие конструкции из бетонных и железобетон­ных изделий, так как их применение дает возможность в большей степени использовать механизмы.

Перед вами встал вопрос подключения к сетям центрального теплоснабжения? Эта статья для вас: какие виды тепловых сетей бывают, из чего состоит эта коммуникация, какие организации и почему являются наиболее подходящими для разработки проекта и на чем иногда можно сэкономить, читайте прямо сейчас.

Коротко о тепловых сетях

Что такое теплосеть представляют себе многие, но для более доступного повествования следует напомнить несколько прописных истин.

Во-первых, теплосеть не подает горячую воду непосредственно в батареи. Температура теплоносителя в магистральном трубопроводе в самые холодные дни может достигать 150 градусов и ее прямое нахождение в радиаторе отопления чревато ожогами и опасно для здоровья человека.

Во-вторых, теплоноситель из сети в большинстве случаев не должен попадать в систему горячего водоснабжения здания. Это называется закрытая система ГВС. Для удовлетворения нужд ванной и кухни используется вода питьевая (из водопровода). Она прошла обеззараживание, а теплоноситель лишь обеспечивает подогрев до определенной температуры в 50-60 градусов посредством бесконтактного теплообменника. Использование сетевой воды из тепловых трубопроводов в системе ГВС, по меньшей мере, расточительно. Готовят теплоноситель на источнике теплоснабжения (котельной, ТЭЦ) путем химической водоочистки. Из-за того, что температура этой воды часто выше точки кипения, из нее в обязательном порядке удаляются соли жесткости, вызывающие накипь. Образование любых отложений на узлах трубопровода может вывести оборудование из строя. Водопроводная вода до такой степени не нагревается и, следовательно, дорогое обессоливание не проходит. Это обстоятельство и повлияло на то, что открытые системы ГВС, с непосредственным водоразбором, практически нигде не применяются.

Виды прокладки тепловых сетей

Рассмотрим виды прокладки тепловых сетей по количеству уложенных рядом трубопроводов.

2-х трубная

В состав такой сети входят две линии: подающая и обратная. Приготовление конечного продукта (снижение температуры теплоносителя для отопления, подогрев питьевой воды) происходит непосредственно в теплоснабжаемом здании.

3-х трубная

Такой вид прокладки тепловых сетей используют довольно редко и только для зданий, где перебои с теплом не допустимы, например больницы или детские сады с постоянным пребыванием детей. В этом случае добавляется третья линия: резерв подающего трубопровода. Непопулярность такого способа резервирования заключается в его дороговизне и непрактичности. Прокладку лишней трубы запросто заменяет установленная стационарно модульная котельная и классический 3-х трубный вариант сегодня практически не встречается.

4-х трубная

Вид прокладки, когда потребителю подается и теплоноситель, и горячая вода системы водоснабжения. Это возможно в случае подключения здания к распределительным (внутриквартальным) сетям после центрального теплового пункта, в котором и происходит подогрев питьевой воды. Первые две линии, как и в случае с 2-х трубной прокладкой, это подача и обратка теплоносителя, третья — подача горячей питьевой воды, четвертая ее возврат. Если сделать акцент на диаметрах, то 1 и 2 труба будут одинаковыми, 3-я может от них отличаться (зависит от расхода), а 4-я всегда меньше 3-ей.

Прочие

В эксплуатируемых сетях есть и другие виды прокладки, но связаны они больше не с функциональностью, а с недочетами проектирования или непредусмотренной дополнительной застройкой района. Так при неверном определении нагрузок предложенный диаметр может быть существенно занижен и на ранних этапах эксплуатации появляется необходимость увеличения пропускной способности. Для того чтобы не перекладывать всю сеть заново, докладывается еще один трубопровод, большего диаметра. В этом случае подача идет по одной линии, а обратка по двум или наоборот.

При строительстве тепловой сети к обычному зданию (не больница и т. п.) используется либо вариант 2-трубной прокладки, либо 4-трубной. Зависит это только от того, на каких сетях вам дали точку врезки.

Существующие способы прокладки теплотрасс

Надземная

Наиболее выгодный способ с точки зрения эксплуатации. Все дефекты видно даже не специалисту, не требуется устройство дополнительных систем контроля. Есть и недостаток: ее довольно редко можно применить вне промзоны — портит архитектурный облик города.

Подземная

Этот вид прокладки можно разделить еще на три разновидности:

1. Канальная (теплосеть укладывается в лоток).

Плюсы: защита от внешнего воздействия (например, от повреждения ковшом экскаватора), безопасность (при порыве труб грунт не будет вымываться и исключаются его провалы).

Минусы: стоимость монтажа достаточно велика, при плохой гидроизоляции канал заполняется грунтовой или дождевой водой, что отрицательно сказывается на долговечности металлических труб.

1. Бесканальная (трубопровод кладется непосредственно в грунт).

Плюсы: Относительно малая стоимость, простота монтажа.

Минусы: при разрыве трубопровода есть опасность подмывания грунта, сложно определить место разрыва.

1. В гильзах.

Используется для нейтрализации вертикальной нагрузки на трубы. В основном это необходимо при пересечении дорог под углом. Представляет собой трубопровод тепловой сети, проложенный внутри трубы большего диаметра.

Выбор способа прокладки зависит от того, по какой местности проходит трубопровод. Оптимальным по стоимости и трудозатратам является бесканальный вариант, однако его не везде можно применить. Если участок теплосети расположен под дорогой (не пересекает ее, а проходит параллельно под проезжей частью) используется канальная прокладка. Для удобства эксплуатации следует использовать расположение сети под проездами лишь при отсутствии других вариантов, т. к. при обнаружении дефекта необходимо будет вскрыть асфальт, остановить или ограничить движение по улице. Есть места, где устройство канала используется для повышения безопасности. Это обязательно при прокладке сети по территориям больниц, школ, детских садов и т. д.

Основные элементы тепловой сети

Тепловая сеть, к какой разновидности ее не относи, по своей сути набор собранных в длинный трубопровод элементов. Они выпускаются промышленностью в готовом виде, и строительство коммуникации сводится к укладке и соединению частей друг с другом.

Труба является базовым кирпичиком в этом конструкторе. В зависимости от диаметра их выпускают длиной по 6 и 12 метров, но под заказ на заводе изготовителе можно приобрести любой метраж. Придерживаться рекомендуется, как ни странно, именно стандартных размеров — заводская нарезка будет стоить на порядок дороже.

В большинстве своем для теплосетей используются стальные трубы покрытые слоем изоляции. Неметаллические аналоги используются редко и только на сетях с сильно пониженным температурным графиком. Такое возможно после центральных тепловых пунктов или когда источником теплоснабжения является маломощная водогрейная котельная, да и то не всегда.

Для тепловой сети необходимо использовать исключительно новые трубы, повторное применение бывших в употреблении деталей ведет к существенному сокращению срока эксплуатации. Такая экономия на материалах приводит к значительным тратам на последующие ремонты и довольно раннюю реконструкцию. Нежелательно применение для теплотрасс любого типа прокладки труб со спиральным сварным швом. Такой трубопровод очень трудоемок при ремонте и снижает скорость аварийного устранения порывов.

Отвод 90 градусов

Помимо обычных прямых труб промышленностью выпускаются и фасонные детали к ним. В зависимости от выбранного типа трубопровода они могут разниться по количеству и назначению. Во всех вариантах обязательно присутствуют отводы (повороты трубы под углом 90, 75, 60, 45, 30 и 15 градусов), тройники (ответвления от основной трубы, вваренной в нее трубой такого же или меньшего диаметра) и переходы (изменение диаметра трубопровода). Остальные, к примеру, концевые элементы системы оперативного дистанционного контроля, выпускаются по необходимости.

Отвлетвление от основной сети

Не менее важный элемент в строительстве теплотрассы — запорная арматура. Это приспособление перекрывает поток теплоносителя, как к потребителю, так и от него. Отсутствие запорной арматуры на сети абонента недопустимо, так как при аварии на участке придется отключать не только одно здание, а весь соседствующий район.

Для воздушной прокладки трубопровода необходимо предусмотреть мероприятия, исключающие любую возможность несанкционированного доступа к управляющим частям кранов. При случайном или намеренном закрытии либо ограничении пропускной способности обратного трубопровода создастся недопустимое давление, результатом которого станет не только порыв труб тепловой сети, но и отопительных элементов здания. Наиболее зависимы от давления батареи. Причем новые дизайнерские решения радиаторов разрываются гораздо раньше своих советских чугунных собратьев. Последствия лопнувшей батареи представить себе не сложно — залитые кипятком помещения требуют довольно приличных сумм на ремонт. Для исключения возможности управления арматурой посторонними людьми можно предусмотреть ящики с замками, закрывающими органы управления на ключ, либо съемные штурвалы.

При подземной прокладке трубопроводов к арматуре наоборот необходимо предусмотреть доступ обслуживающего персонала. Для этого сооружаются тепловые камеры. Спускаясь в них, рабочие могут производить необходимые манипуляции.

При бесканальной прокладке предварительно изолированных труб арматура выглядит отлично от своего стандартного вида. Вместо управляющего штурвала шаровой кран имеет длинный шток, на конце которого расположен управляющий элемент. Закрытие/открытие происходит при помощи Т-образного ключа. Он поставляется заводом изготовителем в комплекте с основным заказом на трубы и арматуру. Для организации доступа этот шток помещают в бетонный колодец и закрывают люком.

Запорная арматура с редуктором

На трубопроводах малого диаметра можно сэкономить на железобетонных кольцах и люках. Вместо ЖБИ штоки можно разместить в металлических коверах. Выглядят они как труба с приделанной сверху крышкой, установленная на небольшую бетонную подушку и зарытая в землю. Довольно часто проектировщики на небольших диаметрах труб предлагают размещать оба штока арматуры (подающего и обратного трубопроводов) в одном железобетонном колодце диаметром от 1 до 1,5 метров. Это решение хорошо смотрится на бумаге, на практике же такое расположение зачастую приводит к невозможности управления арматурой. Происходит это из-за того, что оба штока не всегда располагаются прямо под люком, следовательно, установить ключ вертикально на управляющий элемент не представляется возможным. Арматура для трубопроводов среднего и выше диаметра оснащается редуктором или электроприводом, ее разместить в ковере не получится, в первом случае это будет железобетонный колодец, а во втором — электрифицированная тепловая камера.

Установленный ковер

Следующий элемент тепловой сети — компенсатор. В самом простом случае это укладка труб в виде буквы П или Z и любой поворот трассы. В более сложных вариантах применяются линзовые, сальниковые и прочие компенсирующие устройства. Необходимость применения этих элементов вызвана подверженностью металлов значительному температурному расширению. Простыми словами, труба под действием высоких температур увеличивает свою длину и для того, чтобы она не лопнула в результате чрезмерной нагрузки, через определенные промежутки предусматривают специальные устройства или углы поворота трассы — они снимают вызванное расширением металла напряжение.

П-образный компенсатор

Для бесканальной прокладки трубопроводов помимо самого угла поворота предусматривают и небольшое пространство для его работы. Это достигается путем укладки компенсационных матов в месте изгиба сети. Отсутствие мягкого участка приведет к тому, что в момент расширения труба будет защемлена в грунте и попросту лопнет.

П-образный компенсатор с уложенными матами

Немаловажной частью конструктора тепловой коммуникации является и дренаж. Это устройство представляет собой ответвление от основного трубопровода с арматурой, опускающееся в бетонный колодец. При необходимости опустошения теплосети краны открывают и теплоноситель сбрасывают. Устанавливается этот элемент теплотрассы во всех нижних точках трубопровода.

Дренажный колодец

Сброшенную воду откачивают из колодца специальной техникой. Если есть возможность и получено соответствующее разрешение, то можно соединить сбросной колодец с сетями бытовой или ливневой канализации. В этом случае специальная техника для эксплуатации не потребуется.

На небольших участках сетей, протяженностью до нескольких десятков метров, дренаж допускается не устанавливать. При ремонте лишний теплоноситель можно будет сбросить дедовским методом — разрезать трубу. Однако при таком опорожнении вода должна значительно снизить свою температуру из-за опасности ожогов персонала и сроки завершения ремонта немного откладываются.

Еще один элемент конструкции, без которого невозможно нормальное функционирование трубопровода — это воздушник. Он представляет собой ответвление тепловой сети, направленное строго вверх, на конце которого располагается шаровой кран. Это устройство служит для освобождения трубопровода от воздуха. Без удаления газовых пробок невозможно нормальное заполнение труб теплоносителем. Устанавливается этот элемент во всех верхних точках тепловой сети. Отказаться от его использования нельзя ни в коем случае — другого метода удаления воздуха из труб еще не придумали.

Тройники с шаровым краном воздушника

При устройстве воздушника следует помимо функциональных идей руководствоваться еще и принципами безопасности персонала. При спуске воздуха имеется риск ожогов. Отводящая воздух трубка обязательно должна быть направлена в сторону или вниз.

Проектирование

Работа проектировщика при создании тепловой сети не основывается на шаблонах. Каждый раз проводятся новые расчеты, подбирается оборудование. Повторное использование проекта невозможно. По этим причинам стоимость такой работы всегда довольно высокая. Однако цена не должна стать основным критерием при выборе проектировщика. Не всегда самое дорогое — самое лучшее, равно как и наоборот. В некоторых случаях излишняя стоимость вызвана не трудоемкостью процесса, а желанием набить себе цену. Опыт в разработке таких проектов также немалый плюс при подборе организации. Правда бывают случаи, когда компания наработала статус и полностью сменила специалистов: отказалась от опытных и дорогих в пользу молодых да амбициозных. Хорошо бы этот момент уточнить еще до заключения договора.

Правила выбора проектировщика

1. Стоимость. Она должна находиться в среднем диапазоне. Крайности не уместны.
2. Опыт. Для определения опыта проще всего попросить телефоны заказчиков, для которых организация уже выполняла аналогичные проекты и не полениться позвонить по нескольким номерам. Если все было «на уровне», то вы получите необходимые рекомендации, если «не очень» или «более или менее» — можно смело продолжать поиск дальше.
3. Наличие в штате опытных сотрудников.
4. Специализация. Следует избегать организаций, которые не смотря на небольшой штат сотрудников готовы сделать и дом с трубой и дорожку к нему. Нехватка специалистов приводит к тому, что один и тот же человек может разрабатывать сразу несколько разделов, если не все. Качество таких работ оставляет желать лучшего. Оптимальным вариантом станет узконаправленная организация с уклоном в коммуникации или энергетическое строительство. Крупные институты гражданского строительства также не самый плохой вариант.
5. Стабильность. Необходимо избегать фирм-однодневок, как бы ни заманчиво было их предложение. Хорошо если есть возможность обратиться в институты, которые созданы на базе старых советских НИИ. Обычно они поддерживают марку, да и сотрудники в этих местах зачастую работают всю жизнь и уже «собаку съели» на таких проектах.

Процесс проектирования начинается задолго до того, как проектировщик берет в руки карандаш (в современном варианте до того как он сел перед компьютером). Эта работа состоит из нескольких последовательных процессов.

Этапы проектирования

1. Сбор исходных данных.

Эта часть работы может быть поручена как проектировщику, так и выполняться самостоятельно заказчиком. Стоит она не дорого, однако требует некоторого времени на посещение энного количества организаций, написания писем, заявлений и получения на них ответов. Не следует заниматься самостоятельно сбором исходных данных для проектирования только в том случае, если вы не сможете объяснить, что конкретно хотите сделать.

1. Инженерные изыскания.

Этап довольно сложный и не может быть выполнен самостоятельно. Некоторые проектные организации выполняют эту работу сами, некоторые отдают субподрядным организациям. Если проектировщик работает по второму варианту, есть смысл подобрать субподрядчика самостоятельно. Так стоимость может быть несколько снижена.

1. Сам процесс проектирования.

Выполняется проектировщиком, на любом этапе контролируется заказчиком.

1. Согласование проекта.

Разработанную документацию должен обязательно проверить заказчик. После этого проектировщик согласовывает ее со сторонними организациями. Иногда для ускорения процесса достаточно поучаствовать в этом процессе. Если заказчик ездит совместно с разработчиком по согласованиям, во-первых нет возможности затянуть проект, а во-вторых есть шанс увидеть все недочеты своими глазами. Если же будут какие-либо спорные вопросы, появится возможность проконтролировать их еще и на стадии строительства.

Множество организаций, производящих разработку проектной документации, предлагают альтернативные варианты ее вида. Набирает популярность 3D-проектирование, цветное оформление чертежей. Все эти украшающие элементы носят чисто коммерческий характер: добавляют стоимость проектирования и нисколько не поднимают качество самого проекта. Строители выполнят работу одинаково при любом виде проектно-сметной документации.

Составление договора на проектирование

Помимо уже сказанного, необходимо добавить несколько слов о самом договоре на проектирование. От прописанных в нем пунктов зависит очень многое. Не всегда следует слепо соглашаться на предложенную проектировщиком форму. Довольно часто там учтены только интересы разработчика проекта.

Договор на проектирование обязательно должен содержать:

• полные наименования сторон
• стоимость
• срок выполнения
• предмет договора

Эти пункты должны быть прописаны четко. Если дата, то это как минимум месяц и год, а не через определенное количество дней или месяцев с начала проектирования или с начала действия договора. Указание такой формулировки поставит Вас в неловкое положение, если вдруг придется доказывать что-то в суде. Так же следует уделить особое внимание названию предмета договора. Оно должно звучать не как проект и точка, а как «выполнение проектных работ по теплоснабжению такого-то здания» или «проектирование тепловой сети от определенного места и до определенного места».

Полезно прописать в договоре и некоторые моменты штрафов. Например, задержка срока проектирования влечет за собой уплату проектировщиком 0,5% от суммы договора в пользу заказчика. Полезно прописывать в договоре и количество экземпляров проекта. Оптимальное количество — 5 штук. 1 для себя, еще 1 для технадзора и 3 для строителей.

Полная оплата работ должна производиться только после 100% готовности и подписания акта сдачи-приемки (акта выполненных работ). При оформлении этого документа обязательно проверить название проекта, оно должно быть идентично указанному в договоре. При несовпадении записей даже на одну запятую или букву вы рискуете не доказать оплату именно по этому договору в случае возникновения спорной ситуации.

Следующая часть статьи посвящена вопросам стройки. Она прольет свет на такие моменты как: особенности подбора подрядчика и заключение договора на выполнение строительных работ, приведет пример правильной последовательности монтажа и подскажет как поступить, когда трубопровод будет уже проложен, чтобы избежать негативных последствий при эксплуатации.

Ольга Устимкина, рмнт.ру