Схема глубина заложения труб выше глубины промерзания грунта: прокладываем выше и ниже уровня промерзания

Глубина заложения трубопроводов | Инженеришка.Ру | enginerishka.ru

Глубины заложения трубопроводов определяются в ходе гидравлического расчета. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что эти глубины не должны быть меньше минимальной и больше максимальной глубин заложения.Минимальная глубина заложения определяется из следующих трёх условий:

• исключение промерзания труб;

• исключение разрушения труб под действием внешних нагрузок;

• обеспечение присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых подключений.

Минимальная глубина, определяемая из условий промерзания, равна:

hmin= hпр — а, м.

hпр — глубина промерзания грунта;

а — величина, зависящая от диаметра трубопровода; а принимается, равной 0,3м, при диаметре труб до 500мм и 0,5м — при большем диаметре.

Для исключения разрушения труб внешними нагрузками расстояние от поверхности земли до верха трубы не должно быть меньше 0,7м. следовательно, минимальная глубина заложения (расстояние от поверхности земли до лотка трубы) равна:

hmin= 0,7 + d, м.

При присоединении внутриквартальной сети к уличной минимальная глубина заложения уличного трубопровода должна быть в месте присоединения не меньше.

Схема к определению глубины заложения трубопровода

H = hmin + imin * L + ? — (z1 – z2), м

Эта же формула применяется и для определения начальной глубины заложения трубопровода.

Здесь hmin — минимальная глубина заложения внутриквартальной сети в самой удаленной (диктующей) точке. Она вычисляется по формулам, приведенным выше, и из двух величин выбирается большее значение.

imin — минимальный уклон внутриквартального трубопровода, принимается равным 0,008.

? = D – d — разность диаметров трубопроводов уличной и внутриквартальной сетей, м.

z1 и z2 — соответственно отметки поверхности земли в диктующей точке и в начальной точке уличного трубопровода(в точке подключения внутриквартального трубопровода к уличному),м.

L — расстояние от диктующей точки до начальной точки уличной сети ,м.

если уклон поверхности земли внутриквартального трубопровода равен или больше 0,008, то его уклон принимается равным уклону поверхности земли и тогда Н будет равна:

H = hmin + ?, м

Максимальная глубина заложения трубопроводов при открытом способе производства работ диктуется экономическими и техническими требованиями. Её рекомендуется принимать: в скальных грунтах-4-5м, в мокрых и плывунных грунтах-5-6м, в сухих нескальных грунтах-7-8м.

при закрытом способе прокладки глубина заложения не ограничивается, так как стоимость прокладки практически не зависит от глубины заложения. Однако следует помнить, что закрытые способы строительства значительно дороже открытых.

Глубина заложения канализации и водопроводной сети по СНиП

Строительство любого объекта – от небольшого частного домика до крупного промышленного предприятия – не обходится без устройства сантехнических систем, отвечающих за подачу чистой воды и удаление образующихся в результате хозяйствования стоков. Изготовление сантехнических коммуникаций можно условно разделить на два этапа, где один отвечает за подвод воды и создание сети напорных трубопроводов, а второй необходим для удаления стоков и устройства системы канализации. И если при устройстве подводящего напорного водопровода сложностей обычно не возникает, то при изготовлении сети безнапорного удаления стоков учитываются диаметр и уклоны заложения труб, исключающие возникновение засоров, и минимальная глубина заложения канализации, предотвращающая замерзание стекающей по трубам воды в холодное время года.

Содержание

  • От чего зависит глубина прокладки канализации?
    • Выбираем материалы труб
    • Глубина приемного колодца
    • Учет рельефа местности
    • Расчетная глубина промерзания грунта
    • Физические свойства грунта
    • Нормативные документы

При проектировании водопровода, состоящего из внутренней и наружной канализационной сети, следует обязательно учитывать некоторые факторы, влияющие на начальную стоимость работ по строительству и его дальнейшую эксплуатацию:

  • Физические свойства материалов, применяемых для изготовления изделий для водопровода и канализационной сети;
  • Глубину колодца, предназначенного для приема сточных вод;
  • Планировочные особенности расположения канализационного коллектора или колодца с учетом рельефа местности;
  • Расчетная глубина промерзания грунта в холодное время года;
  • Физические свойства грунтов, в которых прокладывается трасса водопроводной и канализационной сети;
  • Соответствие параметров водопровода и канализации требованиям СНИП, помогающее избежать досадных ошибок при монтаже, гарантирующее безаварийную эксплуатацию системы и отсутствие претензий со стороны контролирующих организаций.

Выбираем материалы труб

Существует несколько видов фасонных изделий и труб, используемых для прокладки внутри здания и монтажа канализационной сети вне помещения. Внутри здания чаще всего используются гладкие полипропиленовые трубы стандартных диаметров, которые отличает простота монтажа, небольшой вес и приемлемая стоимость. Для закладки наружной канализации в зависимости от состояния и типов грунтов можно использовать несколько разновидностей труб, изготовленных из различных материалов:

  • Гладкие полимерные трубы из полипропилена или поливинилхлорида;
  • Полиэтиленовые или полипропиленовые с гофрированной поверхностью для увеличения прочности;
  • Хорошо знакомые с советских времен чугунные и похожие на них внешне стальные;
  • Довольно редкие в последнее время керамические трубы и фасонные изделия.

Наиболее популярные среди застройщиков полимерные трубы позволяют сократить затраты, ускорить время строительства и обладают превосходной коррозионной стойкостью, но прочность тонкостенного полимера значительно уступает металлу, что накладывает определенные ограничения на глубину закладки в грунт.

При значительной глубине залегания трубопровода, особенно в сильно пучинистых грунтах, наружные коммуникации изготавливаются из гофрированных двухслойных полиэтиленовых труб или чугунных фасонных изделий.

Глубина приемного колодца

Проектируя систему местной канализации, следует учитывать глубину приемного колодца, куда по трубопроводам самотеком стекают стоки различного рода. Рассчитывая согласно требованиям СНИП 2.04.03-85 размеры приемного колодца местной канализации, можно узнать необходимую его глубину, привязанную к особенностям рельефа конкретного участка. Рассчитав полезный объем приемного колодца, легко определить его полный размер, приняв за точку отсчета глубину места прохода через его стенку канализационной трубы.

Официальное приложение от букмекерской конторы 1xBet, абсолютно бесплатно и скачать 1хБет можно перейдя по ссылке и делать ставки на спорт.

Учет рельефа местности

Для прокладки канализационных трубопроводов, эксплуатируемых в условиях сложного рельефа местности, следует правильно выбирать направление движения стоков и место расположения приемного колодца септика, чтобы избежать использования фекальных насосов.

При невозможности прокладки канализационной трубы по прямой линии необходимо избегать поворотов с углом 90о, препятствующих свободному передвижению жидкости.

Расчетная глубина промерзания грунта

Для того чтобы правильно рассчитать глубину, на которую промерзает грунт, можно обратиться к СНИП 2.01.01-82, введенным в действие 1 января 1984 года, где имеется карта климатических зон с указанием фактической глубины промерзания грунта в большинстве районов бывшего СССР. Этим документом регламентируется минимальная глубина укладки канализационной и водопроводной трубы различного диаметра. К примеру, канализационные трубопроводы диаметром до 500 мм можно укладывать на глубину на 0,3 м менее расчетной, что сказывается на количестве и стоимости земляных работ. Уменьшение глубины залегания коммуникаций, по которым транспортируются сточные воды, обусловлено высокой начальной температурой, препятствующей замерзанию воды в трубе.

Глубина канализации в сильно пучинистых грунтах допускается не выше глубины промерзания, с дополнительным формированием подушки из непучинистых материалов.

Физические свойства грунта

Для того чтобы правильно выбрать и проложить канализационные трубы, необходимо учитывать и физические свойства окружающего грунта. Песок, глина, камень и другие виды грунтов оказывают различное воздействие на трубы, что может потребовать дополнительных строительных работ для минимизации разрушающих воздействий. Какой грунт требует дополнительной защиты можно найти в СП 40-102-2000 – своде правил по строительству полимерных трубопроводов. Этот документ основывается на нескольких СНИП и определяет необходимые условия прокладки труб водопровода и канализации.

Нормативные документы

Основные нормы и правила, регламентирующие строительство водопроводной и канализационной сети определяют все необходимые параметры материалов и виды строительных работ. Кроме упоминавшихся ранее, следует внимательно изучить и использовать при расчете и другие нормативные документы:

  • ГОСТ 20276-85 , определяющий характеристики грунтов и методы определения их деформируемости;
  • СНИП 2. 04.01-85 , систематизирующие правила устройства внутридомовой канализации и наружной магистрали до первого колодца септика и некоторые дополнительные условия для расчета канализационных систем в особых климатических условиях;
  • СНИП 2.04.03-85 , определяющие порядок расчета наружных сетей и сооружений канализационных систем, порядок изготовления и трассирования трубопроводов. Этим документом регламентируется глубина заложения канализационных труб, какой должна быть глубина приемного колодца;
  • СанПин 2.2.1/2.1.1.1200-03 , где указаны санитарные нормы на все виды канализационных сооружений;

Правильно произведенный с использованием СНИП расчет, точно показывающий, какой может быть минимальная и максимальная глубина залегания канализационной системы, позволяет значительно сократить затраты на строительство и обеспечить долговременную безаварийную эксплуатацию автономной системы очистки сточных вод или удаления нечистот в центральную систему канализации.

Что такое линия промерзания и как глубоко она обычно проходит?

Когда земля замерзает, она превращается в гидравлический таран, сокрушающий или скручивающий все на своем пути. При замерзании воды ее объем увеличивается на 9%. Он может перемещать опоры, фундаменты и трубопроводы в земле.

Линия промерзания является критической областью любой внешней конструкции, от нефтепроводов до заборов на заднем дворе. Чтобы предотвратить смещение замерзших труб и фундаментов, подрядчики и домашние мастера должны понимать, что такое линия промерзания и уровень промерзания в вашем районе. В этом посте вы узнаете, как определить глубину промерзания и как быстро оттаять мерзлую землю, если вам нужно копать в разгар зимы.

Начнем с основного определения линии мороза.

Что такое морозная линия?

Линия промерзания – это средняя глубина промерзания грунта каждый год. Чем суровее зимы, тем глубже морозы, и тем глубже нужно прокладывать водопроводные трубы и цементные фундаменты. Также известная как глубина промерзания грунта, линия промерзания простирается от верхней части почвы до средней глубины, но оттаивает в теплое время года.

Линии промерзания отличаются от вечной мерзлоты в северных районах Канады и Аляски. Вечная мерзлота – это подповерхностный слой вечномерзлых грунтов.

Почему встреча с морозными линиями важна?

При замерзании вода расширяется. Если вы когда-нибудь забудете банку газировки в морозилке, она вздуется и лопнет. То же самое с водопроводными и канализационными трубами, проложенными выше уровня промерзания.

В Международном санитарно-техническом кодексе указано, что « Трубопровод системы наружного водоснабжения должен быть установлен не менее чем на 6 дюймов (152 мм) ниже линии промерзания и не менее чем на 12 дюймов (305 мм) ниже уровня земли. ” 

Выше линии промерзания земля может вздыматься, сдвигая все, что в ней находится, или замораживать содержимое труб. Чтобы избежать этих проблем, зная уровень промерзания в вашем районе, вы можете построить глубину промерзания ниже уровня земли, чтобы поддерживать проходимость труб, уровень настила и устойчивость фундамента.

Насколько глубоко промерзает земля?

Приведенная ниже карта линий промерзания представляет собой эмпирическое правило для определения глубины промерзания для нижних 48 штатов.

Карта линии льда [https://nsidc.org/cryosphere/frozenground/whereis_fg.html]

Проконсультируйтесь с местными строительными нормами или у инспектора, чтобы получить более точный ответ о том, насколько глубок мороз в вашем районе. Они могут показать вам карту максимальной глубины промерзания и указать правильную глубину, на которую вам нужно копать фундаменты и трубы.

Вы можете увидеть еще одну интерактивную карту, на которой показаны линии замерзания по штатам, наведя указатель мыши на штат.

Существуют ли какие-либо формулы или расчеты для оценки глубины линии промерзания?

Некоторые уравнения позволяют оценить или предсказать глубину промерзания. К сожалению, это расчеты уровня кандидата наук, как, например, это Прогнозное моделирование замерзания и оттаивания морозоустойчивых почв.

Некоторая информация и данные, которые используются для расчета глубины промерзания или оттаивания, включают 

  • Максимальная дневная температура воздуха
  • Минимальная суточная температура воздуха
  • Расчетная температура поверхности дорожного покрытия (для дорог с твердым покрытием)
  • Глубина промерзания
  • Константа регрессии
  • Средняя измеренная глубина промерзания

Лучший способ узнать уровень промерзания для вашего региона — позвонить в местное агентство строительных норм и правил. У них будет самая точная информация.

Как уровень замерзания влияет на копание зимой?

Мерзлый грунт может быть твердым, как бетон. Вручную лучше всего пробить верхний слой киркой, но она будет очень медленной и непрактичной для длинных траншей. Существуют различные варианты двигателей для Bobcat, экскаваторов-погрузчиков и экскаваторов. Тем не менее, мерзлый грунт является тяжелым испытанием для машин и их операторов.

Например, для прорезания мерзлого грунта цепной землеройной машине требуются твердосплавные зубья, стоимость которых составляет около 5 долларов США. Подрядчики сообщают, что замена 90 зубов в день не редкость, стоит 450 долларов. Замена всей цепи может стоить 1500 долларов плюс трудозатраты и время простоя.

Лучше всего сначала оттаять землю, используя одеяла для оттаивания земли.

Одеяла для оттаивания грунта могут проникать в глубину линии промерзания

Холодная погода может иметь серьезные негативные последствия для строительных работ, копания траншей, работы на кладбище и т. д. Лучшим решением для быстрого оттаивания мерзлого грунта являются грунтооттаивающие одеяла Powerblanket.

Одеяло для оттаивания земли имеет нагревательные элементы, которые нагреваются до 150°F (65,5°C), и использует стандартную электрическую вилку. Тепло проникает на глубину от 12 до 18 дюймов каждые 24 часа, в зависимости от температуры почвы и окружающей среды.

Утепленные бетонные покрытия отличаются от покрытий для оттаивания грунта, поскольку они не имеют нагревательных элементов. Они просто задерживают окружающее тепло в земле и уменьшают передачу тепла от воздуха к земле.

Powerblanket экономит время и деньги

Строительные проекты не могут позволить себе ждать, пока оттает земля. Пробираться сквозь затвердевшую ото льда землю тяжело и человеку, и машине. Одеяла для оттаивания грунта Powerblanket экономят много часов труда. Например, на одном кладбище в Айдахо глубина промерзания грунта составляла 14 дюймов. Использование Powerblanket для оттаивания земли сэкономило часы копания. Кроме того, они могли скатать дерн и использовать его повторно, сэкономив 100 долларов на могиле.

Одеяла для оттаивания грунта Powerblanket бывают разных размеров, которые вы можете сравнить здесь.

Время — деньги. Не тратьте время на ожидание, пока земля оттает. Powerblanket вас прикроет.

Одеяла с подогревом для оттаивания земли

Испытания подтверждают неглубокое заглубление экранированных водопроводов

Барри А. Кутермарш

Инженерный корпус армии США
Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов, Ганновер, NH

Классическое эмпирическое правило, позволяющее избежать повреждения водопровода холодной погодой, заключается в том, чтобы «закапывать его глубоко». Если водопроводные линии расположены ниже самого низкого уровня промерзания — от пяти до шести футов или более во многих регионах с холодным климатом — они должны быть защищены от замерзания.

С современной строительной техникой это может быть достаточно просто. Но иногда это не адекватное решение. Основная проблема возникает, когда коренная порода находится близко к поверхности или где водопроводная труба должна пересекать какую-либо другую инженерную сеть, а подстилающая порода затрудняет копание глубже или требует взрывных работ.

Еще одну проблему создают водопроводы, которые должны проходить через экологически чувствительные районы, такие как болота. Нарушение глубокого копания может быть запрещено.

Неглубокое заглубление линий с экранированной трубой может быть одним ответом
В Норвегии и других холодных регионах Европы подходы к закладке коммунальных труб гораздо менее консервативны, чем в США. Даже здесь, дома, многие департаменты водоснабжения холодных регионов пришли к своим собственным выводам о практичности неглубокой закладки экранированных труб, и в настоящее время подписка на практику.

Однако в целом инженеров пока не устраивает идея изолированного неглубокого захоронения. Им нужны достоверные данные, а не эмпирические истории из «реального опыта». Эти данные предоставляет Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов Инженерного корпуса армии США (CRREL).

Рассмотрены преимущества неглубокого захоронения
Исследователи CRREL считают, что технология неглубокого захоронения полезна для строительной отрасли США и муниципальных органов власти, которым она служит. Если можно разработать надежную процедуру изоляции водопроводных линий, чтобы предотвратить их замерзание, можно ускорить монтаж инженерных коммуникаций, сэкономив время и трудозатраты. Более мелкие канавы также позволяют избежать затрат времени и средств на укрепление, которое требуется OSHA, когда раскопки достигают определенной глубины.

CRREL инициирует проект по защите от замерзания
Исследовательская и инженерная лаборатория в Ганновере, штат Нью-Гемпшир, предложила проект, состоящий из нескольких частей, чтобы продемонстрировать концепцию изоляции водопроводных линий для их защиты от замерзания.

Во-первых, существующая компьютерная программа конечных элементов, разработанная CRREL и Университетом Нью-Гемпшира, будет оптимизирована и протестирована. Программа конечных элементов позволяет разработчику моделировать различные конфигурации изоляции и выполнять расчеты типа «что, если» в зависимости от ожидаемой температуры и состояния почвы. Прелесть программы заключается в возможности дизайнера изменять и настраивать множество возможных параметров и видеть результат.

Во-вторых, будет разработана и установлена ​​соответствующая конструкция изоляционного экрана. В качестве изоляционного материала CRREL выбрала экструдированный полистирол — материал, с которым лаборатория уже работала ранее в различных проектах для холодных регионов. Экструдированный полистирол прочен (доступен с прочностью на сжатие до 100 фунтов на квадратный дюйм), легкий, обладает высокой устойчивостью к проникновению влаги и легко режется для установки. Он предлагает отличное значение теплового сопротивления (значение R) 5,4 на дюйм толщины при 40 F.

CRREL хотел разработать проект в рамках программы исследований повышения производительности строительных работ (CPAR) Корпуса инженеров. CPAR требует, чтобы промышленный партнер разделял расходы и управлял аспектом плана по передаче технологий.

CRREL сотрудничает с городом и производителем
В качестве партнера CRREL объединилась с водоканалом города Берлина, штат Нью-Гемпшир, где должно было проводиться полевое исследование. Третьим партнером в уравнении была компания Owens Corning, производитель пенопластовой изоляции из экструдированного полистирола.

Компания Owens Corning предоставила изоляционные материалы Foamular и предоставила технические рекомендации по их размещению в рамках плана. Берлинская водопроводная станция предоставила испытательные полигоны, выкопала и проложила новую трубу и изоляцию.

Испытательные полигоны включали систему водоснабжения на коренной породе
Берлин, штат Нью-Гемпшир, — это город с населением около 12 000 человек, расположенный в Белых горах, более холодном регионе, чем штаб-квартира CRREL в Ганновере, штат Нью-Гэмпшир. Это был отличный испытательный полигон и по другой причине: город построен на скале очень близко к поверхности и местами фактически ломает поверхность.

Сначала берлинская водопроводная компания обратилась в CRREL за консультацией по проблемам замерзания, возникающим в устаревшей системе водоснабжения, состоящей из небольших оцинкованных труб диаметром от 2 до 6 дюймов. Поскольку в различных районах города должен был быть проведен ряд модификаций трубопроводов в соответствии с требованиями Агентства по охране окружающей среды, испытания можно было провести с небольшими дополнительными затратами на строительство.

Тупиковая улица на склоне холма, выбранная для основного полигона
CRREL выбрала тупиковую улицу на склоне холма в качестве основного полигона. Тупик представлял собой особенно строгие условия испытаний, так как не было сквозного потока воды с последующей передачей тепла в почву. Новый экранированный водопровод диаметром 8 дюймов был спроектирован, а затем построен. Он контролировался с помощью ряда размещений термопар в течение трех зим.

Конструкция экрана была разработана консервативно в течение первого года с 6-дюймовым слоем изоляции из экструдированного полистирола Owens Corning Foamular в форме перевернутой буквы U вокруг 8-дюймовой трубы из ковкого чугуна. Стороны U были 2 фута в высоту и простирались даже до или чуть ниже нижней части трубы, которая находилась на глубине 5 футов. Общая ширина щита составляла 4 фута. Foamular поставлялся в виде досок толщиной 2 дюйма и размером 4 x 8 футов, которые легко отрезались или разрезались по размеру на месте.

В течение второго года также были установлены термопары для измерения температуры в неэкранированной трубе для дальнейшего подтверждения численной модели.

Наконец, в течение третьего года была разработана и установлена ​​вторая конструкция щита на другой улице. Конструкция была преднамеренно более агрессивной, на этот раз труба была размещена на высоте 3,5 фута с 4-дюймовым экраном, окружающим ее. Эта тестовая установка контролировалась термопарами в течение зимнего периода, и снова была установлена ​​хорошая корреляция между теоретической и фактической температурой. данные

Результаты показывают, что возможен даже более тонкий экран.

Дизайнеры могут анализировать результаты, прежде чем копать
Завершенный проект занял около 3,5 лет от начала до конца. Его достижения включали проверку способности технологии конечных элементов CRREL точно моделировать подземный тепловой поток. Дизайнеры могут применять любые параметры, которые они считают удобными, и наблюдать и анализировать результаты на экране, прежде чем приступить к определенному курсу действий.

Второй вывод, который следует сделать из испытаний, заключается в том, что разработка системы водопровода выгодна для экономии затрат и простоты строительства, а не просто для того, чтобы копать глубже. В целом исследования показали, что защита от замерзания является эффективной и жизнеспособной альтернативой там, где это экономически целесообразно.

Используя конечный анализ и технологию изоляции из экструдированного полистирола, экран можно спроектировать в соответствии с конкретными критериями объекта. Преимуществом для строительной отрасли, муниципальных органов власти и граждан, которых они обслуживают, является итоговая экономия средств. Налогоплательщики платят меньше; налоговые доллары экономятся.


Об авторе: Барри А. Кутермарш начал свою карьеру в CRREL в качестве студента кооператива.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *