Надземная прокладка трубопроводов. Выбор способа прокладки тепловых сетей Какие водопроводные трубы в канале с теплосетью

Нагретая вода из ТЭЦ или районной котельной насосами подается потребителям по наружным тепловым сетям для централизованного снабжения теплом промышленных предприятий, жилых домов и зданий общественного назначения.

Трассу тепловых сетей в городах и других населенных пунктах прокладывают в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов. Трасса тепловых сетей проходит между проезжей частью и полосой зеленых насаждений, Внутри микрорайонов и кварталов трасса тепловых сетей должна также проходить вне проезжей части дорог.

Для тепловых сетей в городах и других населенных пунктах предусматривается подземная прокладка: в непроходных и проходных каналах; в городских и внутри-квартальных коллекторах совместно с другими инженерными сетями и без устройства каналов (тепловые сети диаметром до 500 мм).

На территориях промышленных предприятий тепловые сети прокладывают на отдельно стоящих низких и высоких опорах или эстакадах. Допускается совместная надземная прокладка тепловых сетей с технологическими трубопроводами, независимо от параметров теплоносителя и параметров среды в технологических трубопроводах,

Наиболее часто тепловые сети прокладывают в непроходных каналах из сборного железобетона (), которые бывают одноячейковые, двухъячейковые и многоячейковые.

Рис. 142. Непроходные каналы КЛ: а - одноячейковые, б - двухъячейковые; 1 - лотковый элемент, 2 - песчаная подготовка, 3 - плита перекрытия, 4 - цементная шпонка, 5 - песок

Рис. 143. Прокладка тепловых сетей: а - в непроходном канале с битумоперлитовой изоляцией, б - бесканальная, Ц - циркуляционный трубопровод, Г - трубопровод горячей воды, X - трубопровод холодной воды, Т- обратный трубопровод системы отопления, Гп -ведающий трубопровод системы отопления

На , а показан один из вариантов внутри-квартальной прокладки тепловых сетей в непроходных каналах. В одном канале прокладываются трубопроводы системы отопления, в другом - трубопроводы системы горячего водоснабжения, между каналами непосредственно в грунте проходят трубопроводы холодного водопровода.

При прокладке тепловых сетей в зоне грунтовых вод наружные поверхности стен и перекрытий тепловых каналов следует покрывать битумной изоляцией, а также устраивать дренажи для понижения уровня грунтовых вод по трассе.

Тепловую изоляцию устраивают для трубопроводов тепловых сетей, арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов и опор труб независимо от температуры теплоносителя и способов прокладки. Температура на поверхности теплоизоляционной конструкции трубопровода в технических подпольях и подвалах жилых и общественных зданий должна быть не более 45° С, а в тоннелях, коллекторах, камерах и других местах, доступных обслуживанию, не более 60° С.

В настоящее время промышленность выпускает индустриальную битумоперлитовую тепловую изоляцию теплопроводов, которую наносят на трубы методом прессования на заводе. Такую изоляцию изготовляют двух типов: для прокладки теплопроводов и водопроводных сетей бесканальным способом непосредственно в грунте и в непроходных каналах (см. ,а); для прокладки теплопроводов и водопроводных сетей в технических подпольях зданий, проходных каналах, а также внутри помещений.

Битумоперлитовая изоляция представляет собой смесь вспученного перлитового песка, нефтяного битума и пассивирующей добавки, которая надежно защищает трубопроводы от коррозии. Сверху битумоперлитовой изоляции наносят покровный слой из двух слоев стеклоткани, наклеенной на битумной мастике или латексе СКС-65.

Для сварки теплопроводов на трассе концы труб по 200 мм с каждой стороны должны быть не изолированы.

Бесканальная совмещенная прокладка трубопроводов тепловых сетей, горячего и холодного водоснабжения с битумоперлитной изоляцией ( , б) допускается во всех грунтах, кроме просадочных. При бесканальной прокладке трубопроводов в сухих грунтах с коэффициентом фильтрации Кф, равным 5 м/сут и более, дренаж не требуется. Во всех остальных случаях необходимо устраивать попутный дренаж. Бесканальную прокладку трубопроводов тепловых сетей и горячего водоснабжения используют на трассы. В местах поворотов и установки компенсаторов следует предусматривать камеры или каналы.

Глубина заложения трубопроводов с битумоперлитовой изоляцией на участках бесканальной прокладки должна быть не менее 0,8 м от спланированной поверхности земли до верха изоляции из условий прочности и защиты холодного водопровода от промерзания.

Проходной канал для большого числа труб изображен на рис. 144.

Рис. 144. Прокладка тепловых сетей в проходном канале:

1 - подающие трубопроводы, 2 - скользящая опора, 3 - стальная балка, 4 - обратный трубопровод, 5 - изоляция трубопроводов, 6-боковые стенки канала, 7 -лоток для дренажа

Такие каналы имеют большие поперечные сечения, что позволяет обслуживающему персоналу контролировать и ремонтировать трубопроводы. Проходные каналы устраивают главным образом на территориях больших промышленных предприятий и на выводах теплопроводов от мощных ТЭЦ. Стенки 6 проходных каналов делают из железобетона, бетона или кирпича; перекрытие проходных каналов, как правило,- из сборного железобетона.

В проходных каналах необходимо устраивать лоток 7 для стока воды. Уклон дна канала в сторону места отвода воды должен быть не менее 0,002. Опорные конструкции для труб, расположенных в проходных каналах, изготовляют из стальных балок 3, консольно заделанных

прямолинейных участках в стены или укрепленных на стойках. Высота проходного канала должна быть около 2000 мм, ширина канала - не менее 1800 мм.

Трубопроводы в каналах укладывают на подвижные или неподвижные опоры.

Подвижные опоры служат для передачи веса теплопроводов на несущие конструкции. Кроме того, они обеспечивают Перемещение труб, происходящее вследствие изменения их длины при изменениях температуры теплоносителя. Подвижные опоры бывают скользящие и катковые.

Рис. 145. Опоры: в - скользящая, б - катковая, в - неподвижная

Скользящее опоры ( , а) используют в тех случаях, когда основание под опоры может быть сделано достаточно прочным для восприятия больших горизонтальных нагрузок. В противном случае прибегают к Катковым опорам ( , б), создающим меньшие горизонтальные нагрузки. Поэтому при прокладке труб больших диаметров в тоннелях на каркасах или на мачтах следует ставить катковые опоры.

Неподвижные опоры ( ,в) служат для распределения удлинений трубопровода между компенсаторами и для обеспечения равномерной работы последних. В камерах подземных каналов и при надземных прокладках неподвижные опоры выполняют в виде металлических конструкций, сваренных или соединенных на болтах с трубами. Эти конструкции заделывают в фундаменты, стены и перекрытия каналов.

Для восприятия температурных удлинений и разгрузки труб от температурных напряжений на теплосети устанавливают гнутые и сальниковые компенсаторы.

Рис. 146. Гнутые компенсаторы

Гнутые компенсаторы () П- и S-образные изготовляют из труб и отводов (гнутых, крутоизогнутых и сварных) для трубопроводов диаметром от 50 до 1000 мм. Эти компенсаторы устанавливают в непроходных каналах, когда невозможен осмотр проложенных трубопроводов, а также в зданиях при бесканальной прокладке. Допустимый радиус изгиба труб при изготовлении компенсаторов составляет 3,5-4,5 наружного диаметра трубы.

Гнутые П-образные компенсаторы располагают в нишах. Размеры ниши по высоте совпадают с размерами канала, а в плане определяются размерами компенсатора и зазорами, необходимыми для свободного перемещения компенсатора при температурной деформации. Ниши, где установлены компенсаторы, перекрывают железобетонными плитами.

Рис. 147. Сальниковые компенсаторы: а - односторонний, б -двусторонний; 1 - корпус. 2 -стакан, 3- фланцы

Сальниковые компенсаторы изготовляют односторонние ( , а) и двусторонние ( , б) на давление до 1,6 МПа для труб диаметром от 100 до 1000 мм. Сальниковые компенсаторы имеют небольшие размеры, большую компенсирующую способность и оказывают незначительное сопротивление протекающей жидкости.

Сальниковые компенсаторы состоят корпуса 1 с фланцем 3 на уширенной передней части. В корпус компенсатора вставлен подвижный стакан 2 с фланцем для установки компенсатора на трубопроводе. Чтобы сальниковый компенсатор не пропускал теплоноситель между кольцами, в промежутке между корпусом и стаканом укладывают сальниковую набивку. Сальниковую набивку сжимают фланцевым вкладышем с помощью шпилек, ввинчиваемых в корпус компенсатора. Компенсаторы крепят к неподвижным опорам.

Камера для установки задвижек на тепловых сетях изображена на рис. 148.

Рис. 148. Камера для установки задвижек на тепловых сетях:

1 - ответвление подающего магистрального трубопровода, 2 - ответвление об» ратного магистрального трубопровода, 3 - камера, 4- параллельные задвижки, 5 - опоры трубопроводов, 6 - обратный магистральный трубопровод, 7 - подающий магистральный трубопровод

При подземных прокладках теплосетей для обслуживания запорной арматуры устраивают подземные камеры 3 прямоугольной формы. В камерах прокладывают ответвления 1 я 2 сети к потребителям. Горячая вода подается в здание по трубопроводу, укладываемому с правой стороны канала. Подающий 7 и обратный 6 трубопроводы устанавливают на опоры 5 и покрывают изоляцией.

Стены камер выкладывают из кирпича, блоков или панелей, перекрытия - сборные из железобетона в виде ребристых или плоских плит, дно камеры - из бетона. Вход в камеры - через чугунные люки. Для спуска в камеру под люками в стене заделывают скобы. Высота камеры должна быть не менее 1800 мм. Ширину выбирают с таким расчетом, чтобы проходы между стенами и трубами были не менее 500 мм.

Трубопроводы тепловых сетей могут быть проложены на земле, в земле и над землей. При любом способе монтажа трубопроводов необходимо обеспечивать наибольшую надежность работы системы теплоснабжения при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.

Капитальные затраты определяются стоимостью строительно-монтажных работ и затраты на оборудование и материалы для прокладки трубопровода. В эксплуатационные включают затраты по обслуживанию и содержанию трубопроводов, а так же затраты связанные с потерей тепла в трубопроводах и расходом электроэнергии на всей трассе. Капитальные затраты определяются в основном стоимостью оборудования и материалов, а эксплуатационные - стоимостью тепла, электроэнергии и ремонта.

Основными видами прокладками трубопроводов являются подземная и надземная . Подземная прокладка трубопроводов наиболее распространена. Она подразделяется на прокладку трубопроводов непосредственно в земле (бесканальная) и в каналах. При наземной прокладке трубопроводы могут находиться на земле или над землей на таком уровне, что бы они не препятствовали движению транспорта. Надземные прокладки применяются на загородных магистралях при пересечении оврагов, рек, железнодорожных путей и других сооружений.

Надземные прокладки трубопроводов в каналах или лотках расположенных на поверхности земли или частично заглубленных, применяются, как правило, в районах с вечномерзлыми грунтами.

Способ монтажа трубопроводов зависит от местных условий объекта - назначения, эстетических требований, наличия сложных пересечений с сооружениями и коммуникациями, категории грунта - и должен приниматься на основании технико-экономических расчетов возможных вариантов. Минимальные капитальные затраты требуются на монтаж теплотрассы с использованием подземной прокладки труб без излояции и каналов. Но значительные потери тепловой энергии, особенно во влажных грунтах, приводят к существенным дополнительным затратам и к преждевременному выходу трубопроводов из строя. В целях обеспечения надежности работы теплопроводов необходимо применять механическую и тепловую их защиту.

Механическая защита труб при монтаже труб под землей может быть обеспечена путем устройства каналов, а тепловая защита - путаем применения тепловой изоляции, нанесенной непосредственно на наружную поверхность трубопроводов. Изоляция труб и прокладка их в каналах увеличивают первоначальную стоимость теплотрассы, но быстро окупаются в процессе эксплуатации за счет повышения эксплуатационной надежности и уменьшения тепловых потерь.

Подземная прокладка трубопроводов.

При монтаже трубопроводов тепловых сетей под землей могут быть использованы два способа:

1. Непосредственная прокладка труб в земле (бесканальная).
2. Прокладка труб в каналах (канальная).

Прокладка трубопроводов в каналах.

Для того, что бы защитить теплопро-вод от внешних воздействий, и для обеспечения свободного теплового удлинения труб предназначе-ны каналы. В зависимости от ко-личества прокладывае-мых в одном направле-нии теплопроводов при-меняют непроходные, по-лу проходные или про-ходные каналы.

Для закрепления трубопровода, а так же обеспечения свободного перемещения при температурных удлинениях трубы укладывают па опоры. Что бы обеспечить отток воды лотки укладываются с уклоном не менее 0,002. Вода из нижних точек лотков удаляется самотеком в систему дренажа или из специальных приямков при помощи насоса откачивается в канализацию.

Кроме продольного уклона лотков, перекрытия так же должны иметь поперечный уклон порядка 1-2% для отвода паводковой и атмосферной влаги. При высоком уровне грунтовых вод наружную поверхность стенок, перекрытия и дна канала покрывают гидроизоляцией.

Глубина прокладки лотков принимается из условия минимального объема земляных работ и равномерного распре-деления сосредоточенных нагрузок на перекрытие при движении автотранспорта. Слой грунта над каналом должен состав-лять порядка 0,8—1,2 м и не менее. 0,6 м в мес-тах, где движение автотранспорта запрещено.

Непроходные каналы применяются при большом числе труб небольшого диа-метра, а так же двухтрубной прокладке для всех диаметров. Их конструкция зависит от влажности грунтов. В сухих грунтах наибольшее распространение получили блочные каналы с бетонными или кирпичными стенками либо железобе-тонные одно- или многоячейковые.

Стенки канала могут иметь толщину 1/2 кирпича (120 мм) при трубопроводах небольшого диаметра и 1 кирпич (250 мм) при трубопроводах крупных диа-метров.

Стенки возводят только из обыкновенного кирпича марки не ниже 75. Силикатный кирпич из-за малой его морозоустойчивости применять не рекомендуется. Каналы перекрывают железобетонной плитой. Кирпичные каналы в зависимости от категории грунта имеют несколько разновидностей. В плотных и сухих грунтах дно канала не требует бетонной подготов-ки, достаточно хорошо утрамбовать щебень непосредст-венно в грунт. В слабых грунтах на бетонное основание укладывают дополнительно железобетонную плиту. При высоком уровне стояния грунтовых вод для их отвода предусматривают дренаж. Стенки возводят после монтажа и изоляции трубопро-водов.

Для трубопроводов крупных диаметров применяют каналы, собираемые из стандартных железобетонных эле-ментов лоткового типа КЛ и КЛс, а также из сборных железо-бетонных плит КС.

Каналы типа КЛ состоят из стандартных лотковых элемен-тов, перекрываемых плоскими железобетонными плитами.

Каналы типа КЛс состоят из двух лотковых элементов, уложенных друг на друга и соединенных на цементном растворе при помощи двутавра.

В каналах типа КС стеновые панели устанав-ливают в пазы плиты днища и заливают бетоном. Эти каналы перекрывают плоскими железобетонными плитами.

Основания каналов всех типов выполняют из бетонных плит или пес-чаной подготовки в зависимости от вида грунта.

Наряду с рассмотрен-ными выше каналами применяются и другие их типы.

Сводча-тые каналы состоят из железобетонных сводов или скорлуп полукруглой формы, которыми накрывают трубопровод. На дне траншеи выпол-няют лишь основание ка-нала.

Для трубопроводов крупного диаметра применяют сводчатый двухячейковый ка-нал с разделительной стенкой, при этом свод канала образуется из двух полусводов.

При монтаже непроходного ка-нала, предназначенного для прокладки в мокрых и слабых грунтах стенки и дно канала выполняют в виде железобе-тонного корытообразного лотка, а перекрытие состоит из сборных железобетонных плит. Наружная поверхность лотка (стенки и дно) покрывается гидроизоляцией из двух слоев рубероида на битумной мастике, поверхность основания также покрывают гидроизоляцией затем устанавливают или бетонируют лоток. Перед засыпкой траншеи гидроизоляцию защищают спе-циальной стенкой, выполненной из кирпича.

Замена труб, вышедших из строя, или ремонт тепловой изоляции в таких каналах возможны только при разработке групп, а иногда и разборки мостовой. Поэтому тепловая сеть в непроход-ных каналах трассируется вдоль газонов или на территории зе-леных насаждений.

Полупроходные каналы. В сложных условиях пересечения теплопроводами существующих подземных устройств (под проезжей частью, при высоком уровне стояния грунтовых вод) вместо непроходных устраивают полупроходные каналы. Полу-проходные каналы применяют также при небольшом количестве труб в тех местах, где по условиям эксплуатации вскрытие про-езжей части исключено. Высоту полупроходного канала прини-мают равной 1400 мм. Каналы выполняют из сборных железобе-тонных элементов. Конструкции полупроходных и проходных каналов практически аналогичны.

Проходные каналы применяют при наличии большого количества труб. Их прокладывают под мостовыми крупных магистралей, на территориях боль-ших промышленных предприятий, на участках, прилегающих к зданиям теплоэлектроцентралей. Наряду с теплопроводами в проходных каналах располагают и другие подземные коммуни-кации - электрокабели, телефонные кабели, водопровод, газо-провод и т. п. В коллекторах обеспечивается свободный доступ обслуживающего персонала к трубопроводам для осмотра и ликвидации аварии.

Проходные каналы должны иметь естественную вентиляцию с трехкратным обменом воздуха, обеспечивающую температуру воздуха не более 40° С, и освещение. Входы в проходные каналы устраивают через каждые 200 - 300 м. В местах, где располага-ются сальниковые компенсаторы, предназначенные для восприя-тия тепловых удлинений, запорные устройства и другое оборудо-вание, устраивают специальные ниши и дополнительные люки. Высота проходных каналов должна быть не менее 1800 мм.

Их конструкции бывают трех типов — из ребри-стых плит, из звеньев рамной конструкции и из блоков.

Проходные каналы из ребристых плит , выполняют из четырех железобетонных панелей: днища, двух стенок и плиты перекрытия, изготовляемых заводским способом на про-катных станах. Панели соединены болтами, а наружная поверх-ность перекрытия канала покрывается изоляцией. Секции канала устанавливаются па бетонную плиту. Вес одной секции такого ка-нала сечением 1,46х1,87 м и длиной 3,2 м составляет 5 т, входы устраивают через каждые 50 м.

Проходной канал из железо-бетонных звеньев рамной конструкции , сверху покрывается изоляцией. Элементы канала имеют длину 1,8 и 2,4 м и бывают нормальной и повышенной прочности при заглублении соответст-венно до 2 и 4 м над перекрытием. Железобетонную плиту подкладывают только под стыками звеньев.

Следующий вид это коллектор, изготовляемый из же-лезобетонных блоков трех типов: Г-образного стенового, двух плит перекрытия и днища. Блоки в стыках соединяются моно-литным железобетоном. Эти коллекторы выполняются также нормальными и усиленными.

Бесканальная прокладка.

При бесканальной прокладке за-щиту трубопроводов от механических воздействий выполняет усиленная тепловая изоляция — оболочка.

Достоинствами бесканальной прокладки трубопроводов являются: сравнительно небольшая стоимость строительно-мон-тажных работ, уменьшение объема земляных работ и сокраще-ние сроков строительства. К ее недостаткам относятся: усложне-ние ремонтных работ и затруднение перемещения трубопрово-дов, зажатых грунтом. Бесканальную прокладку трубопроводов широко применяют в сухих песчаных грунтах. Она находит при-менение в мокрых грунтах, но с обязательным устройством в зо-не расположения труб дренажа.

Подвижные опоры при бесканальной прокладке трубопрово-дов не применяются. Трубы с теплоизоляцией укладывают не-посредственно на песчаную подушку, находящуюся на предвари-тельно выровненном дне траншеи. Песчаная подушка, являю-щаяся постелью для труб, имеет наилучшие упругие свойства и допускает наибольшую равномерность температурных переме-щений. В слабых и глинистых грунтах слой песка на дне траншеи должен быть толщиной не менее 100-150 мм. Неподвижные опо-ры при бесканальной прокладке труб представляют собой желе-зобетонные стенки, устанавливаемые перпендикулярно теплопро-водам.

Компенсация тепловых перемещений труб при любом спосо-бе их бесканальной прокладки обеспечивается при помощи гну-тых или сальниковых компенсаторов, устанавливаемых в специ-альных нишах или камерах.

На поворотах трассы во избежание зажатия труб в грунте и обеспечения возможных перемещений устраивают непроходные каналы. В местах пересечения стенки капала трубопроводом в результате неравномерной осадки грунта и основания канала происходит наибольший изгиб трубопроводов. Во избежание из-гиба трубы необходимо оставлять в отверстии стенки зазор, за-полняя его эластичным материалом (например, асбестовым шну-ром). Тепловая изоляция трубы включает в себя утеплительный слой из автоклавного бетона с объемным весом 400 кг/м3, имеющего стальную арматуру, гидроизоляционное покрытие, состоящей из трех слоев бризола на битумно-резиновой мастике, в состав которой входят 5—7% резиновой крошки и защитный слой, вы-полненный из асбестоцементной штукатурки по стальной сет-ке.

Обратные магистрали трубопроводов изолируются таким же образом, как и подающие. Однако наличие изоляции об-ратных магистралей зависит от диаметра труб. При диаметре труб до 300 мм устройство изоляции обяза-тельно; при диаметре труб 300-500 мм устройство изоляции должно быть определено технике экономическим расчетом исходя из местных условий; при диаметре труб 500 мм и более уст-ройство изоляции не предусматривается. Трубопроводы при такой изоляции укладывают непосредст-венно на выровненный уплотненный грунт основания траншеи.

Для понижения уровня грунтовых вод предусматривают специальные дренажные трубопроводы, которые укладывают на глубине 400 мм от дна канала. В зависимости от условий работы дренажные устройства могут быть выполнены из различных труб: для безнапорных дренажей применяют керамические бетонные и асбестоцементные, а для напорных - стальные и чу-гунные.

Дренажные трубы прокладывают с уклоном 0,002—0,003. На поворотах и при перепадах уровней труб устраивают специаль-ные смотровые колодцы по типу канализационных.

Надземная прокладка трубопроводов.

Если исходить из удобства монтажа и обслуживания то прокладка труб над землей является более выгодна чем прокладка под землей. Так же это требует меньших материальных затрат. Однако это поритит внешний вид окружающей среды и поэтому такой вид прокладки труб не везде может применяться.

Несущими конструкциями при надземной прокладке трубо-проводов служат: для небольших и средних диаметров — надзем-ные опоры и мачты, обеспечивающие расположение труб на нужном расстоянии от поверхности; для трубопроводов больших диаметров, как правило, опоры-эстакады. Опоры, обычно, выполняют из железобетонных блоков. Мачты и эстака-ды могут быть как стальными, так и железобетонными. Расстоя-ние между опорами и мачтами при надземной прокладке должно быть равно расстоянию между опорами в каналах и зависит от диаметров трубопроводов. В целях сокращения количества мачт устраивают при помощи растяжек промежуточные опоры.

При надземной прокладке тепловые удлинения трубопрово-дов компенсируются при помощи гнутых компенсаторов, требу-ющих минимальных затрат времени на обслуживание. Обслуживание арматуры производится со специально устраиваемых площадок. В качестве подвижных следует применить катковые опоры, создающие минимальные горизонтальные усилия.

Так же при надземной прокладке трубопроводов могут применяться низкие опоры, которые могут быть выполнены из металла или низких бетонных блоков. В местах пересечения такой трассы с пешеходными дорожками устанавливают специальные мостики. А при пересечении с автодорогами - или выполняют компенсатор нужной высоты или под дорогой прокладывают канал для прохода труб.

В настоящее время находят применение следующие типы надземных прокладок:

На отдельно стоящих мачтах и опорах (рис. 4.1);

Рис. 4.1. Прокладка трубопроводов на отдельно стоящих мачтах

Рис.4.2-на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок (рис. 4.2);

Рис. 4.2. Эстакада с пролетным строением для прокладки трубопроводов

Рис.4.3-на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовая конструкция, рис. 4.3);

Рис. 4.3. Прокладка труб с подвеской на тягах (вантовая конструкция)

На кронштейнах.

Прокладки первого типа наиболее ра­циональны для трубопроводов диаметром 500 мм и более. Трубопроводы большего диаметра при этом могут быть использо­ваны в качестве несущих конструкций для укладки или подвески к ним нескольких тру­бопроводов малого диаметра, требующих более частой установки опор.

Прокладки по эстакаде со сплошным на­стилом для прохода целесообразно приме­нять только при большом количестве труб (не менее 5 - 6 шт.), а также при необходи­мости регулярного надзора за ними. По стоимости конструкции проходная эстакада наиболее дорогая и требует наибольшего расхода металла, так как фермы или ба­лочный настил обычно изготовляются из прокатной стали.

Прокладка третьего типа с подвесной (вантовой) конструкцией пролетного строе­ния является более экономичной, так как позволяет значительно увеличить расстояния между мачтами и тем самым уменьшить расход строительных материалов. Наиболее простые конструктивные формы подвесная прокладка получает при трубопроводах равных или близких диаметров.

При совместной укладке трубопроводов большого и малого диаметра применяется несколько видоизмененная вантовая кон­струкция с прогонами из швеллеров, подве­шенных на тягах. Прогоны позволяют уста­навливать опоры трубопроводов между мач­тами. Однако возможность прокладки тру­бопроводов на эстакадах и с подвеской на тягах в городских условиях ограничена и применима только в промышленных зонах. Наибольшее применение получила проклад­ка водяных трубопроводов на отдельно стоящих мачтах и опорах или на кронштей­нах. Мачты и опоры, как правило, выпол­няются из железобетона. Металлические мачты применяются в исключительных слу­чаях при малом объеме работ и реконструк­ции существующих тепловых сетей.

Мачты по своему назначению делятся на следующие типы:

§ для подвижных опор трубопроводов (так называемые промежуточные);

§ для неподвижных опор трубопроводов (анкерные), а также устанавливаемые в на­чале и в конце участка трассы;

§ устанавливаемые на поворотах трассы;

§ служащие для опирания компенсаторов трубопроводов.

В зависимости от количества, диаметра и назначения прокладываемых трубопрово­дов мачты выполняются трех различных конструктивных форм: одностоечными, двухстоечными и четырехстоечными простран­ственной конструкции.

При проектировании воздушных про­кладок следует стремиться к возможно большему увеличению расстояний между мачтами.

Однако для беспрепятственного стока воды при выключениях трубопроводов мак­симальный прогиб не должен превышать

f = 0,25∙i ∙l ,

где f - прогиб трубопровода в середине пролета, мм; i - уклон оси трубопровода; l - расстояние между опорами, мм.

Сборные железобетонные конструкции мачт обычно собираются из следующих эле­ментов: стоек (колонн), ригелей и фундамен­тов. Размеры сборных деталей определяются количеством и диаметром укладываемых трубопроводов.

При прокладке от одного до трех трубо­проводов в зависимости от диаметра при­меняются одностоечные отдельно стоящие мачты с консолями, они пригодны и при вантовой подвеске труб на тягах; тогда предусматривается устройство верхушки для крепления тяг.

Мачты сплошного прямоугольного се­чения допустимы, если максимальные раз­меры поперечного сечения не превосходят 600 х 400 мм. При больших размерах для облегчения конструкции рекомендуется пре­дусматривать вырезы по нейтральной оси или применять в качестве стоек центрифуги­рованные железобетонные трубы заводского изготовления.

Для многотрубных прокладок мачты промежуточных опор чаще всего проекти­руются двухстоечной конструкции, одно­ярусные или двухъярусные.

Сборные двухстоечные мачты состоят из следующих элементов: двух стоек с одной или двумя консолями, одного или двух риге­лей и двух фундаментов стаканного типа.

Мачты, на которых трубопроводы за­крепляются неподвижно, испытывают на­грузку от горизонтально направленных уси­лий, передаваемых трубопроводами, которые проложены на высоте 5 - 6 м от поверхности грунта. Такие мачты для увеличения устой­чивости проектируются в виде четырехстоечной пространственной конструкции, которая состоит из четырех стоек и четырех или восьми ригелей (при двухъярусном располо­жении трубопроводов). Мачты устанавли­ваются на четырех отдельных фундаментах стаканного типа.

При надземной прокладке трубопрово­дов больших диаметров используется не­сущая способность труб, и поэтому не тре­буется устройства какого-либо пролетного строения между мачтами. Не следует приме­нять и подвеску трубопроводов большого диаметра на тягах, так как такая конструк­ция практически работать не будет.

Рис.4.4В качестве примера приведена про­кладка трубопроводов на железобетонных мачтах (рис. 4.4).

Два трубопровода (прямой и обратный) диаметром 1200 мм уложены на катковых опорах по железобетонным мачтам, устано­вленным через каждые 20 м. Высота мачт от поверхности земли 5,5 - 6м. Сборные желе­зобетонные мачты состоят из двух фунда­ментов, связанных между собой монолит­ным стыком, двух колонн прямоугольного сечения 400 х 600 мм и ригеля.

Рис. 4.4. Прокладка трубопроводов на железобетонных мачтах:

1 - колонна; 2 - ригель; 3 - связь; 4 - фундамент; 5 - соединительный стык; 6 - бетонная подготовка.

Колонны связаны между собой металлическими диаго­нальными связями из угловой стали. Соеди­нение связей с колоннами выполнено косын­ками, приваренными к закладным деталям, которые заделаны в колоннах. Ригель, слу­жащий опорой для трубопроводов, выполнен в виде прямоугольной балки сечением 600 х 370 мм и крепится к колоннам путем сварки закладных стальных листов.

Мачта рассчитана на вес пролета труб, горизонтальные осевые и боковые усилия, возникающие от трения трубопроводов на катковых опорах, а также на ветровую на­грузку.

Рис. 4.5. Неподвижная опора:

1 - колонна; 2 - ригель поперечный; 3 - ригель продольный; 4 - связь поперечная; 5 - связь про­дольная; 6 - фундамент

Неподвижная опора (рис. 4.5), рассчи­танная на горизонтальное усилие от двух труб 300 кН, выполнена из сборных железо­бетонных деталей: четырех колонн, двух продольных ригелей, одного поперечного опорного ригеля и четырех фундаментов, со­единенных попарно.

В продольном и поперечном направле­ниях колонны связаны металлическими диа­гональными связями, выполненными из уголковой стали. На опорах трубопроводы закрепляются хомутами, охватывающими трубы, и косынками в нижней части труб, ко­торые упираются в металлическую раму из швеллеров. Эта рама прикрепляется к железобетонным ригелям приваркой к закладным деталям.

Прокладка трубопроводов на низких опорах нашла широкое применение при строительстве тепловых сетей на неспланированной территории районов новой за­стройки городов. Переход пересеченной или заболоченной местности, а также мелких рек целесообразнее осуществлять таким спосо­бом с использованием несущей способности труб.

Однако при проектировании тепловых сетей с прокладкой трубопроводов на низких опорах необходимо учитывать срок намечен­ного освоения территории, занятой трассой, под городскую застройку. Если через 10 - 15 лет потребуется заключение трубопрово­дов в подземные каналы или реконструкция тепловой сети, то применение воздушной прокладки является нецелесообразным. Для обоснования применения способа прокладки трубопроводов на низких опорах должны быть выполнены технико-экономические рас­четы.

При надземной прокладке трубопрово­дов больших диаметров (800-1400 мм) це­лесообразной является их прокладка на от­дельно стоящих мачтах и опорах с примене­нием специальных сборных железобетонных конструкций заводского изготовления, отве­чающих конкретным гидрогеологическим ус­ловиям трассы тепломагистрали.

Опыт проектирования показывает эко­номичность применения свайных оснований под фундаменты как анкерных, так и проме­жуточных мачт и низких опор.

Надземные тепломагистрали большого диаметра (1200-1400 мм) значительной про­тяженности (5 - 10 км) построены по индиви­дуальным проектам с применением высоких и низких опор на свайном основании.

Имеется опыт строительства тепломагистрали с диаметрами труб D у = 1000 мм от ТЭЦ с применением свай-стоек на заболоченных участках трассы, где на глубине 4-6 м залегают скальные грунты.

Расчет опор на свайном основании на совместное действие вертикальных и гори­зонтальных нагрузок выполняется в соответ­ствии со СНиП II-17-77 «Свайные фун­даменты».

При проектировании низких и высоких опор для прокладки трубопроводов могут быть использованы конструкции унифициро­ванных сборных железобетонных отдельно стоящих опор, разработанных под техноло­гические трубопроводы [ 3 ].

Проект низких опор по типу «качаю­щихся» фундаментов, состоящих из железо­бетонного вертикального щита, устанавли­ваемого на плоскую фундаментную плиту, разработан АтомТЭП. Эти опоры могут применяться в различных грунтовых усло­виях (за исключением сильно обводненных и просадочных грунтов).

Одним из наиболее распространенных видов воздушной прокладки трубопроводов является прокладка последних на кронштей­нах, укрепляемых в стенах зданий. Примене­ние этого способа может быть рекомендова­но при прокладке тепловых сетей на терри­тории промышленных предприятий.

При проектировании трубопроводов, располагаемых по наружной или внутренней поверхности стен, следует выбирать такое размещение труб, чтобы они не закрывали оконных проемов, не мешали размещению других трубопроводов, оборудования и пр. Наиболее важным является обеспечение на­дежного закрепления кронштейнов в стенах существующих зданий. Проектирование про­кладки трубопроводов по стенам существую­щих зданий должно включать обследование стен в натуре и изучение проектов, по ко­торым они построены. При значительных нагрузках, передаваемых трубопроводами на кронштейны, необходимо производить рас­чет общей устойчивости конструкций здания.

Трубопроводы укладываются на крон­штейны с приваренными корпусами скользя­щих опор. Применение катковых подвижных опор при наружной прокладке трубопрово­дов не рекомендуется из-за трудности их пе­риодической смазки и очистки в период эксплуатации (без чего они будут работать как скользящие).

В случае недостаточной надежности стен здания должны быть осуществлены кон­структивные мероприятия по рассредоточе­нию усилий, передаваемых кронштейнами, путем уменьшения пролетов, устройства подкосов, вертикальных стоек и др. Крон­штейны, устанавливаемые в местах устройства неподвижных опор трубопроводов, дол­жны выполняться по расчету на действую­щие на них усилия. Обычно они требуют дополнительного крепления путем устрой­ства подкосов в горизонтальной и верти­кальной плоскостях. На рис. 4.6 приведена типовая конструкция кронштейнов для про­кладки одного или двух трубопроводов диаметром от 50 до 300 мм.

Рис. 4.6. Прокладка трубопроводов на кронштейнах.

Одной из основных особенностей теплопроводов является относительно высокая температура транспортируемого по ним продукта - воды или пара, в большинстве случаев превышающая 100°С, что в значительной мере предопределяет характер конструкций тепловых сетей, так как требует устройства тепловой изоляции и обеспечения свободы перемещений труб при их нагревании или охлаждении.

Наличие тепловой изоляции и требование свободного перемещения труб значительно усложняет конструкцию теплопроводов - последние укладывают в каналах, туннелях или защитных оболочках.

Периодический нагрев стенок теплопроводов до температуры 130-150°С делают непригодными противокоррозийные покрытия, обычно применяемые для защиты ненагретых стальных трубопроводов, прокладываемых в грунте. Для защиты теплопроводов от наружной коррозии необходимо применение таких строительно-изоляционных конструкций, которые препятствую проникновению к трубопроводам грунтовой влаги.

Применяемые в настоящее время конструкции теплопроводов отличаются значительным разнообразием. По способу прокладки тепловые сети делятся на подземные и надземные (воздушные).

Подземная прокладка трубопроводов тепловых сетей выполняется:

а) в непроходных и полупроходных каналах;

б) в туннелях или коллекторах совместно с другими коммуникациями;

в) в оболочках различной формы и в виде засыпных прокладок.

При подземной прокладке вдоль трассы сооружаются камеры, ниши для компенсаторов, неподвижные опоры и пр.

Надземная прокладка трубопроводов тепловых сетей выполняется:

а) на эстакадах со сплошным пролетным строением;

б) на отдельно стоящих мачтах (опорах);

в) на подвесных пролетных строениях (вантовые).

К особой группе конструкций относятся специальные сооружения: подводные, надземные и подземные переходы и ряд других.

Основными недостатками применяемых в строительстве подземных конструкций теплопроводов являются: недолговечность, большие тепловые потери, трудоемкость изготовления, значительный расход строительных материалов и высокая строительная стоимость.

Наибольшее применение получили сборные конструкции непроходных каналов с бетонными стенками. Применение непроходных каналов оправдывается в случае прокладки тепловых сетей в мокрых грунтах при условии устройства попутного дренажа . Следует ориентироваться на применение непроходных каналов, выполняемых из унифицированных сборных железобетонных деталей. Указанные железобетонные каналы могут быть применены для тепловых сетей диаметром до 600 мм. Возможно применение непроходных каналов, собираемых из вибропрокатных плит.

Непроходные каналы с подвесной теплоизоляцией, образующей вокруг труб воздушную прослойку, незаменимы на участках трассы с самокомпенсацией тепловых удлинений теплопроводов. Характерной особенностью канальной прокладки тепловых сетей в отличие от бесканальной является обеспечение перемещений теплопроводов в продольном и поперечном направлениях.

При прокладке теплопроводов под проездами с интенсивным уличным движением и усовершенствованным дорожным покрытием применяются полупроходные каналы из сборных железобетонных деталей. При прокладке большого количества теплопроводов значительных диаметров применяются проходные туннели.

Для тепломагистралей больших диаметров также имеются типовые конструкции каналов, положительно зарекомендовавшие себя как в строительстве, так и эксплуатации. Например, в Москве сооружаются тепломагистрали диаметром 700-1200 мм. Однако конструкции каналов должны совершенствоваться до получения более рациональных решений. Для прокладки теплопроводов используются сборные железобетонные каналы одноячейкового и двухъячейкового сечений. В основном эти каналы проектируются полупроходного типа для возможности осмотра их обслуживающим персоналом, а также обеспечения максимальной надежности тепломагистралей в эксплуатации.

В Москве и некоторых других городах получила применение бесканальная прокладка теплопроводов с двухслойной цилиндрической оболочкой, состоящей из железобетонной трубы и теплоизоляционного слоя (минеральной ваты).

Железобетонные трубы обладают достаточной механической прочностью, высокой сопротивляемостью ударным и вибрационным нагрузкам, хорошей влагонепроницаемостью. Поэтому они надежно защищают теплопровод от воздействия влаги и нагрузок, передаваемых грунтом. Тем самым достигаются более благоприятные условия для работы теплопроводов: снижаются напряжения в стенках труб и обеспечивается долговечность тепловой изоляции.

Наружная железобетонная оболочка остается неподвижной при перемещении теплопровода в осевом направлении вследствие температурных деформаций, что отличает данную конструкцию от конструкции с армопенобетонной оболочкой, перемещающейся о грунте вместе с теплопроводом.

Аналогичная конструкция выполняется и с применением в качестве наружной оболочки асбестоцементных труб и железобетонных полуцилиндров.

Применение бесканальных конструкций может быть рекомендовано при прокладке в сухих грунтах с защитой наружной поверхности теплопроводов двумя слоями изола. Бесканальная прокладка теплопроводов с засыпной теплоизоляцией торфом, диатомовой крошкой и др. оказалась неудачной. В настоящее время ведутся экспериментальные работы по созданию материала засыпки.

Конструкции камер, применяемые при строительстве тепловых сетей, отличаются большим многообразием. Сборные камеры из железобетонных деталей разработаны для теплопроводов малых и средних диаметров. Камеры больших размеров выполняются из бетонных блоков и монолитного железобетона. Конструкции неподвижных опор в каналах выполняются из монолитного, а также сборного железобетона. В Москве, Новосибирске и других городах значительное распространение получили так называемые общие коллекторы, в которых теплопроводы прокладываются совместно с электрическими и телефонными кабелями, водопроводными и другими подземными сетями.

Проходные каналы и общие коллекторы оборудуются электрическим освещением, телефонной связью, вентиляцией, различными приборами автоматического управления и средствами водоотлива.

В вентилируемых проходных туннелях обеспечивается благоприятный температурно-влажностный режим воздушной среды, который способствует хорошей сохранности теплопроводов.

При строительстве общих коллекторов в Москве открытым способом работ хорошо зарекомендовала себя конструкция из крупных ребристых железобетонных блоков, предложенная инженерами Н. М. Давидянцом и А. А. Ляминым.

Способ совместной прокладки подземных сетей в общих коллекторах имеет целый ряд преимуществ, из которых наиболее существенными являются : повышение долговечности материальной части сетей и обеспечение наилучших условий эксплуатации. При эксплуатации тепловых сетей в коллекторах, а также при необходимости строительства новых подземных сетей не требуется вскрытия городских территорий для проведения ремонта. Размещение сетей различного назначения в коллекторах позволяет организовать их комплексное и плановое проектирование, строительство и эксплуатацию и дает возможность упорядочить всю систему размещения подземных сетей более компактно как в плане, так и в поперечном сечении городских проездов. Подземные городские коллекторы представляют собой современные инженерные сооружения.

а - раздельной;

б - совместной;

Т К -телефонная канализация;

Э - электрические кабели;

Т - теплопроводы 2d = 400 мм;

Г - газопровод d=300 мм

В - водопровод d =300 мм;

С - водосток d= 600 мм;

К - канализация d =200 мм;

Т КАБ - телефонные кабели

Внутренний вид общего коллектора

Количество трубопроводов и кабелей, размещаемых в коллекторах различных сечений

Проектирование подземных, надземных и подводных переходов теплопроводов через естественные и искусственные препятствия входит в общий комплекс проектирования тепловых сетей и только в редких случаях выполняется специализированными организациями.

Подводные переходы через реки выполняются в виде проходных туннелей и дюкеров; воздушные переходы через реки к железнодорожные пути - в виде мостовых переходов. Возможна прокладка теплопроводов и по существующим мостам и путепроводам.

При пересечении трассой тепловых сетей железных и автомобильных дорог, а также городских проездов чаще всего сооружаются подземные переходы, осуществляемые закрытым способом для обеспечения бесперебойной эксплуатации дорог.

Подземные переходы выполняются главным образом в виде туннелей, сооружаемых при помощи металлических щитов круглого сечения. Эти туннели требуют значительного заглубления, а поэтому часто попадают в зону грунтовых вод, что осложняет производство работ и требует организации водоотлива из туннеля во время эксплуатации.

Другим видом подземного перехода является прокладка стальных футляров, внутри которых размещаются теплопроводы. Футляры прокладываются путем продавливания или прокола стальных труб гидравлическими домкратами. Осуществление этого вида переходов целесообразно там, где возможно пройти выше уровня грунтовых вод, не нарушая существующих подземных коммуникаций.

Подземные переходы из стальных футляров широко применяются в строительстве тепловых сетей.

Правильный выбор того или иного вида перехода составляет основную задачу при проектировании, поскольку стоимость этих сооружений весьма высокая и значительно увеличивает общую стоимость тепловых сетей.

На промышленных предприятиях большое распространение получила надземная прокладка теплопроводов по эстакадам, выполняемым часто из прокатного металла.

Проектирование эстакад с применением сборного железобетона в настоящее время существенно облегчается в связи с выпуском типового проекта «Унифицированные сборные железобетонные отдельно стоящие опоры под технологические трубопроводы» (серия ИС-01-06).

В городских тепловых сетях надземная прокладка теплопроводов выполнялась главным образом по металлическим мачтам решетчатой конструкции. Железобетонные мачты начали изготовляться только в настоящее время. Так, например, железобетонные мачты из сборных деталей для тепловых магистралей диаметром 1200 мм нашли применение в Москве. Детали конструкций этих мачт изготовляются на заводе и собираются на трассе.

Производится в непроходных, проходных, и полупроходных каналах, а также в общих коллекторах вместе с иными коммуникациями. На примере Ленинграда в последние годы стала использоваться бесканальная прокладка, которая считается наиболее эффективной. Но и в этом варианте отдельные участки укладываются в каналы - компенсационные ниши, углы поворотов и др.

Если подземная прокладка теплосетей производится на не спланированной территории, осуществляется местная планировка поверхности земли. Это делается в целях отвода поверхностных вод. Элементы тепловых сетей (наружные поверхности перекрытий и стен каналов, камер и т.д.) отделываются обмазочной битумной изоляцией. Если прокладка происходит под зелеными зонами, конструкции покрываются оклеечной гидроизоляцией, которую производят из битумных рулонных материалов. Сети, смонтированные ниже максимального уровня стояния грунтовых вод, оснащаются попутным дренажом. Его диаметр должен составлять более 150 мм.

Установка компенсаторов

Подземная прокладка трубопроводов предполагает установку компенсаторов. Монтаж компенсаторов в проектном положении разрешается после предварительных испытаний тепловых сетей на герметичность и прочность, их обратной засыпки и подземной прокладки камер, каналов и щитовых опор.

Если прокладываемые тепловые сети устанавливаются для обслуживания запорной кирпичной или железобетонной арматуры, устраиваются подземные камеры. Магистральные теплосети проходят через камеры. В них устанавливаются врезки с запорной арматурой для монтажа ответвлений к потребителям. Высота камеры должна отвечать безопасности обслуживания.

В крупных городах подземная прокладка трубопроводов осуществляется совместно с иными инженерными сетями. Городские и внутриквартальные тоннели совмещаются с водопроводами диаметром до 300 мм, силовыми кабелями напряжением до 10 кВ и кабелями связи. Городские тоннели с трубопроводами сжатого воздуха с давлением до 16 МПа совмещаются с напорной канализацией. Внутриквартальные тоннели прокладываются вместе с водяными сетями диаметром до 250 мм и газопроводом природного газа с давлением до 0 005 МПа и диаметром не более 150 мм. В футлярах или тоннелях прокладываются теплосети под городскими проездами, при пересечении крупных автодорог и под площадями с современным покрытием.

Подземная прокладка трубопровода может осуществляться в непроходных каналах.

Бесканальная подземная прокладка осуществляется по территории населенных пунктов. Установка производится в непроходных каналах совместно с иными инженерными сетями в общегородских или внутриквартальных коллекторах. Надземная прокладка трубопровода осуществляется по площадкам предприятий. Теплосети при этом устанавливаются на отдельно стоящих эстакадах и опорах. Иногда допускается и подземная прокладка.

Подробнее о подземной прокладке компенсаторов

При бесканальной прокладке и в непроходных каналах производится подземная установка сильфонных компенсаторов в камерах. Специальные павильоны для не сооружаются при прокладке теплосетей на отдельно стоящих опорах или эстакадах. Устанавливаются они у неподвижных опор. Только один компенсатор монтируется между двумя неподвижными опорами. Направляющие опоры устанавливаются до и после компенсаторов. Одна из направляющих опор должна быть неподвижной.

Из эстетических и архитектурных соображений предусматривается в жилых районах.

При подземной прокладке теплосетей и для воздушной установки применяется кран. Он также используется на мачтах, эстакадах, для возведения служебных помещений высотой в 3 этажа и надземных павильонов насосных станций.

В специальных коллекторах и совместно с другими инженерными сетями осуществляется подземная прокладка трубопровода в пределах населенного пункта (города или поселка). Установка осуществляется в полупроходных, непроходных и проходных каналах непосредственно в грунте.

Все трубопроводы, проложенные под землей должны периодически проверяться. Осуществляется контроль состояния теплоизоляции, строительно-изоляционных конструкций и самих трубопроводов. Профилактические плановые шурфовки производятся в соответствии с графиком, не реже 1 раза в год. Количество шурфов определяется в зависимости от состояния подземных прокладок и протяженности теплосетей.

Укладка труб в траншею осуществляется при участии тех же механизмов, что и при подземной прокладке теплосетей. Это автокраны, трубоукладчики и краны на гусеничном ходу. Если этих механизмов нет или нет возможности их использовать из-за стесненных условий производства, то трубы в траншею могут быть опущены посредством монтажных треног, которые оснащены ручными лебедками или талями. Для труб с малым диаметром используются 2 каната и опускаются они в траншею вручную.