Попутный дренаж
Одним из основных условий повышения долговечности и надежности подземных тепловых сетей является защита их от затопления грунтовыми или поверхностными водами. Затопление сетей приводит к разрушению изоляции, развитию наружной коррозии трубопроводов, а также к резкому увеличению тепловых потерь. Поэтому при строительстве подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если же практически это не осуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод следует предусматривать искусственное понижение грунтовых под — попутный дренаж, а для наружных поверхностей строительных конструкций — обмазочную битумную изоляцию.
Для защиты подземных тепловых сетей от поверхностных вод в первую очередь необходима планировка поверхности земли над теплопроводами. В результате этой планировки отметки поверхности земли над теплопроводом должны несколько превышать отметки окружающего грунта. Желательно устройство над тепловыми сетями уличной одежды в виде бетонного или асфальтобетонного покрытия. В отдельных случаях при затруднениях с организацией отвода поверхностных вод в местах понижения рельефа по трассе на таких участках также возникает необходимость сооружения дренажных устройств.
Строительству дренажа предшествуют изыскательские и проектные работы с выявлением гидрогеологических условий района. Производят съемку местности, составляют гидрогеологические профили с установлением уровня грунтовых вод, подсчитывают дебит воды, поступающей на участок теплотрассы, определяют место отвода этой воды, составляют депрессионные кривые понижения уровня грунтовых вод дренами и определяют требуемые расстояния и диаметр дрен. Вычерчивают план и продольный профиль закладки дренажа.
Для тепловых сетей, как правило, применяются горизонтальные дренажи. При невысоком уровне грунтовых вод и небольшом дебите применяют упрощенную конструкцию в виде дренирующего основания под каналом из крупного песка или гравия (рис. 2.48,а). Дренажные устройства (рис. 48,6) прокладывают вдоль трассы тепловых сетей по одну (односторонние дренажи) или обе стороны (двусторонние дренажи) от нее. Односторонние дренажи располагают со стороны притока грунтовых вод. Основное требование к дренажу в зоне прокладки тепловых сетей заключается в том, чтобы кривая депрессии (уровень грунтовых вод при работе дренажа) была ниже дна канала или нижней отметки изоляционной конструкции теплопровода при бесканальной прокладке. Для этого заглубление верха дренажных труб принимают не менее 300 мм от дна канала, а при бесканальной прокладке — не менее 300 мм от нижней поверхности изоляции теплопроводов. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей: уровня и направления движения грунтовых вод, их дебита, уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта и др.
Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, а также готовые трубофильтры. Применяют также бетонные, железобетонные, пластмассовые и другие трубы. Однако бетонные и железобетонные трубы можно использовать только для неагрессивных вод, так как в противном случае бетон может выщелачиваться с разрушением. Асбестоцементные безнапорные трубы более стойкие, чем бетонные и железобетонные, поэтому они получили более широкое применение при строительстве попутных дренажей. Водоприемные отверстия в асбестоцементных трубах выполнены цилиндрическими или щелевыми (рис. 2.49).
Керамические канализационные трубы также получили широкое применение. Прием воды в керамических трубах обеспечивается зазором в раструбе 10—20 мм, который оставляется только в верхней части стыка. Нижнюю часть заделывают канатом или асбестоцементным раствором. Керамические канализационные трубы большого диаметра снабжены отверстиями диаметром 5—10 мм, расположенными в шахматном порядке. Чрезвычайно эффективна конструкция дренажа из трубофильтров (труб из крупнопористого бетона), благодаря большой пористости стенок которых вода свободно проникает внутрь труб (рис. 2. 50). При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки, кроме того облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа.
Диаметры дренажных труб выбирают исходя из расчетного количества отводимых вод, но не менее 150 мм (исходя из дебита воды до 5 л/с на 1 км теплотрассы). Скорость движения воды в дренажных трубах принимают обычно порядка 0,5—0,7 м/с, но не больше 1 м/с, так как при больших скоростях дренируемой водой может размываться грунт около стыковых соединений труб. При малых же скоростях движения дренируемой воды из нее может выпадать осадок, в результате чего может засориться и закупориться сеть. Поэтому при строительстве попутного дренажа принимают ту необходимую скорость воды, при которой она имеет самоочищающую способность (т. е. скорость, исключающую выпадение осадка).
Дренируемая вода движется по трубам самотеком под действием силы тяжести, поэтому чем больше уклон дренажных труб, тем больше скорость их движения. Однако при увеличении уклона возрастает и глубина заложения дренажа, что повышает стоимость и усложняет производство строительно-монтажных работ, а также и эксплуатацию дренажа. Для обеспечения необходимой водоотводящей способности уклон попутного дренажа следует принимать не менее 0,003, при этом он может не совпадать по величине и направлению с уклоном тепловых сетей.
Дренажные трубы прокладывают в (фильтрующих обсыпках, препятствующих засорению труб грунтом. В качестве дренажной обсыпки применяют крупнозернистый песок, средний гравий, а также щебень горных пород и среднезернистый песок с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут. Гранулометрический состав обсыпки подбирают с таким условием, чтобы при фильтрации воды не происходило выноса мелких частиц через более крупный заполнитель и , забивания водоприемных отверстий в дренажных трубах.
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 принимаются на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб. Для дренажа компенсаторных ниш от основного дренажа устраиваются отдельные ответвления, конструкция которых аналогична основному попутному дренажу. В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы.
Основание камер всегда находится, ниже основания самого теплопровода, поэтому при понижении уровня грунтовых вод до основания теплопровода нижняя часть камер остается в окружении грунтовых вод. В свою очередь заглубление попутного дренажа ниже дна камер значительно бы увеличило его стоимость, так как пришлось бы дренировать очень большое количество грунтовой воды и увеличивать диаметр дренажной трубы. В практике строительства тепловых сетей значительно целесообразнее устраивать камеры с водонепроницаемым основанием. Участки дренажных труб, проходящие через камеры, выполняют из металла, а в местах их прохода сквозь стены устанавливают проходные сальники. При проходе дренажа через щитовые железобетонные опоры 1в последних для пропуска дренажных труб оставляют отверстия, диаметр которых принимают на 200 мм больше внешнего диаметра дренажных труб.
Вода из системы попутного дренажа должна выпускаться в городскую ливневую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренажные выпуски выполняют из сплошных труб (чугунных, асбестоцементных, железобетонных безнапорных и др.). Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом следует предусматривать обратный клапан и 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, имеющие, как правило, два отсека: резервуар для приема дренажной воды и машинный зал. Насосные станции сооружают из монолитного или сборного железобетона преимущественно круглыми в плане диаметром 3—4 м.1
Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Кроме того, строительно-монтажные работы по его прокладке пока еще недостаточно механизированы, что требует большого количества ручного малопроизводительного труда. При этом также существенно увеличиваются сроки строительства и ввода тепловых сетей в эксплуатацию. Однако опыт эксплуатации показывает, что при наличии попутного дренажа тепловые сети достаточно надежно защищены от затопления грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы теплопроводов.
Авдолимов Е. М., Шальнов А. П. Водяные тепловые сети. — М.: Стройиздат, 1984.
