Общие сведения

Канализационные сети

При строительстве канализационной сети возможно использование труб из различных материалов при условии грамотного конструктивного решения, наличия надежного поставщика и осуществления правильного монтажа. Требования, обычно предъявляемые к любым канализационным трубам, как правила, таковы:

• хорошие длительно обеспечиваемые гидравлические характеристики;
• устойчивость к внешним нагрузкам;
• долга временная герметичность соединений;
• оптимальная коррозионная и химическая стойкость;
• высокая стойкость к истиранию;
• низкая зараставмссть различными типами отложений;
• простой и быстрый монтаж;
• конкурентоспособная цена в сравнении с другими материалами.

Материал и тип трубы должны соответствовать условиям, предусмотренным проектом. В первую очередь это относится к гидравлическим характеристикам, внешнему диаметру и к значению коэффициента шероховатости. Стойкость к химическому агрессивному воздействию и истиранию должна оцениваться с учетам свойств сточных вод. Непроницаемость системы труб должна быть двусторонней: многие проблемы, имеющиеся в существующих канали­зационных коллекторах, и, в конечном счете, наносящие ущерб очистительным станциям, вызываются проникнове­нием грунтовых воде местах соединений. Отсутствие герметичности, в основном, связана с неправильной установ­кой трубы, хотя причиной этого могут также быть неправильные конструкция соединения или тип используемого уп­лотнения.

Очистка высоким давлением или механическими средствами может привести к повреждению некоторых типов соединений или даже к разрыву трубы.

Что касается экономической целесообразности применения труб из полиэтилена, нужно отметить, что значительно важнее не просто делать сравнительные оценки затрат на прокладку трубопровода, а рассматривать канализационный трубопровод в комплексе, включая в эти оценки перспективные затраты на техническое обслуживание и ремонт, а также срок службы, желательно не менее 50 лет. Труба КОРСИС наилучшим образом отвечает всем указанным требованиям.

 

Материалы для канализационных труб

Исторически канализационные коллекторы представляли собой открытые каналы и сооружения из камня, кирпича или терракоты, позже канализационные системы стали строить из железобетонных труб. В середине XX века появилось новое решение - полимерные трубы.

Первые полимерные канализационные трубы изготавливались из П8Х, Они были легкими и удобными в монтаже и. кро­ме того, доступными по цене. Но этот материал не всегда отвечал необходимым эксплуатационным параметрам, в пер­вую очередь за счет повышенной хрупкости и низкой морозостойкости.

В гораздо большей степени им соответствует полиэтилен, обладающий оптимальной стойкостью к сточным водам и агрессивным средам. Впоследствии прогресс был направлен в сторону создания более легких типов труб с высо­кой кольцевой жесткостью и лучшим соотношением -жесткость/метериалоемкость» по сравнению с другими мате­риалами.

Проводились исследования по самым разнообразным типам профиля трубных стенок, что привело к созданию, в частно­сти, труб КОРСИС.

Двухслойные полиэтиленовые трубы КОРСИС отличаются превосходной стойкостью к агрессивному воздействию сточных вод и нагрузкам, возникающим ао время установки и эксплуатации, легкостью монтажа, долговечностью, а также прево­сходным соотношением «качество/цене».

При проектировании канализационных систем первостепенное значение, как правило, придается вопросам окончательной стоимости [под которой понимают совокупную стоимость материала, прокладки и эксплуатации) и долговечности при ус­ловии правильного- обслуживания столь сложных общественных сооружений.

 

На этом основании разработчик проекта, заказчик, подрядчик и служба эксплуатации должны оптимизировать проект как единое целое, состоящее из: анализа детальных схем сооружения, оптимального выбора материала, тонного определе­ния наиболее экономичных и подходящих методов прдащки, технически и экономически эффективной установки, и, на­конец, правильного режима эксплуатации.

 

Гибкость - преимущество пластмассовой трубы

Первое, что необходимо себе четко представлять, говоря о канализационных трубах, эта различие между жесткими и гиб­кими трубами.

Жесткими считаются трубы, которые не выдерживают горизонтальной или вертикальной деформации без повреждений. К жестким трубам причисляются те, повреждение которых вызывает деформация, равная 0,1%, а к полужестким - вы­держивающие деформацию в пределах 3%.

В гибких трубах внешняя нагрузка, вызывающая деформацию более 3%, не приводит к повреждению трубы. Краткая и долговременная деформация может достигать высоких значений, что оказывает влияние на эксплуатацию трубы, но при этом не приводить к ев разрушению.

К жестким трубам относятся трубы из бетона, асбестоцемента, серого чугуна и керамики, в то время как гибкие трубы, как правило, изготавливаются из пластмассы.

Показатель кольцевой жесткости или стойкость к овалиэации является одним из основных параметров классификации гибких труб. Этот параметр зависит от геометрических размеров трубы и модуля упругости материала. Кольцевая жест­кость трубы рассчитывается по следующей формуле:

SN = E I/D_m³, МПа      (1.1)

где:

Е - модуль упругости материала трубы, Па;
D_m - наружный диаметр трубы, мм;
I - момент инерции стенки трубы на метр длины, м⁴/м.

Говоря о канализационных трубах, под гибкостью подразумевают способность трубы деформироваться в плоскости ев по­перечного сечения. При оценке жесткости основным параметром является модуль упругости материала. Значения моду­ля упругости Е материалов, используемых для производства труб, составляют:

• асбестоцемент Е = 2,5*10⁴ МПа;
• бетон Е = 3*10⁴ МПа;
• керамика Е = 5*10⁴ МПа;
• чугун Е = 10*10⁴ МПа;
• ковкий чугун Е = 17*10⁴ МПa;
• ПВХ Е = 3,6*10³ МПа (среднее значение);
• ПЭ (ПВП) Е = 1*10³ МПа.

Высокое значение модуля упругости Е во многих случаях означает «ломкость» материала, если последний не обладает высокими значениями показателя ударной вязкости, такими как у полиэтилена.

Другим элементом, определяющим кольцевуи жесткость, является момент инерции стенки трубы I. Для получения доста­точной кольцевой жесткости для труб с данным значением Е необходимо увеличить момент инерции стенки трубы

I = s³/12             (1.2)

где s - толщина стенки трубы, м.

В нашем случае обеспечение кольцевой жесткости достигается за счет геометрии внешней стенки трубы КОРСИС (в отличие от обычных напорных полиэтиленовых труб, где увеличение момента инерции подразумевает увеличение тол­щины стенки, а значит, большой вес трубы и значительные затраты сырья для ее производства).

 

Взаимодействие трубы и грунта

Любой трубопровод, уложенный в траншею или проложенный под насыпью, испытывает внешние нагрузки, вызванные ве­сом грунта, статической или динамической нагрузкой проходящего над траншеей или вблизи нее транспорта. Все трубопроводы, проложенные в траншее и подверженные внешним нагрузкам, вступают во взаимодействие с засып­ным материалом и стенками траншеи. На практике это означает, что «окружающий грунт+стенки траншеи» удерживают трубу от деформации.

Методы анализа и расчета различны для жестких и гибких труб. На практике деформации жестких труб не происходит, за исключением случаев разрыва трубы. Положительное влияние грунта можно рассматривать как эффективное снижение нагрузки на стенки трубы в результате бокового отпора грунта. Оседание грунта вокруг трубы у жестких и гибких труб про­исходит по-разному (рис.1).

 

Деформация гибких труб может достигать существенных значений. Противодействие фунта ведет к более равномерному распределению нагрузки. В результате этого эффективная нагрузка на трубу и ее деформация уменьшаются. Таким образом, для ограничения деформации до приемлемых значений необходимо обеспечить достаточное уплотнение грунта засыпки непосредственно вокруг трубы.

Рис. 1. Оседание грунта вокруг жесткой (слева) и гибкой (справа) трубы

 

Канализационные трубы из термопластов

Трубы из термопластов (ПВХ, ПЭ и ПП) отличаются хорошей стойкостью к агрессивным химическим средам и имеют низ­кие значения абсолютной шероховатости. Трубы с профилированной стенкой имеют гофрированную внешнюю и гладкую внутреннюю стенки.

В настоящее время в Европе проводится работа по совершенствованию стандарта ЕМ 13476-1 «Системы труб из термо­пластов для безнапорных подземных дренажных и канализационных систем - системы труб со структурированной стен­кой непластифицированные (ПВХ, ПВХ-У), полипропиленовые (ПП) и полиэтиленовые (ПЭ) - Часть 1: Технические усло­вия и требования для труб, фитингов и систем» [1]. Этим стандартом предусматриваются различные типы трубных сте­нок и проводится размерное нормирование внутренних и внешних диаметров.

В соответствии с ТУ 2248-001-73011750-2005 [2] предусматриваются экспериментально установленные классы жест­кости 5М 2, 5N 4, 5М 8. Для каждой категории труб проводятся тесты и испытания для определения следующих характе­ристик: кольцевая гибкость при 30% деформации, ползучесть материала в длительном режиме испытаний, герметич­ность соединений, стойкость к прогреву при температуре (110±21) °С

Согласно [2] нормируются геометрические размеры труб КОРСИС: внешний диаметр, устанавливается минимальная тол­щина внутренней стенки, описывается процедура измерений.