Водоотведение

Неочищенная вода не должна попадать в реки и озера. Долгосрочное обеспечение снабжения питьевой водой, здоровье и гигиена, рыболовство, защита природы, а также качество ландшафта для отдыха требуют наличия водоемов с чистой водой. Закон о водном хозяйстве ФРГ и водные законы земель ФРГ образуют правовую основу для отведения и очистки сточных вод.

В канализацию не должно поступать ничего, что могло бы повредить канализационную сеть и очистные сооружения. Сюда относятся огнеопасные материалы и жидкости, как, например, бензин и солярка, а также жидкости с содержанием кислот, щелочей и с высоким содержанием жиров. Материалы, которые могут образовывать вредные или возбуждающие болезни газы, и материалы, которые могут засорять канализационные трубы, например строительный мусор, зола, мука и удобрения, также не могут удаляться через канализацию. Туда нельзя также спускать сточные воды при температуре свыше 35 °С.

Сточные воды

Сточными водами называют всю поступающую в канализацию воду различного происхождения и различной степени загрязнения, как, например, дождевая вода (ДВ), грязная вода (ГВ) и смешанная вода (СВ). При этом различают стоки при сухой погоде и стоки при дожде. Стоки при сухой погоде (ССП) включают домашние, промышленные и индустриальные загрязненные стоки. Количество стоков является определяющим для определения размеров канализационной сети (гидравлические расчеты).

Дождевая вода

Дождевая вода (ДВ) и талые воды образуются осадками. Количество осадков колеблется в зависимости от местных условий. Дождевые стоки являются определяющими при определении размеров канализационной сети. Они получаются с учетом модуля дождевых осадков, продолжительности дождя, частоты в течение года, коэффициента оттока и площади района.

Модуль дождевых осадков дается в литрах в секунду на гектар. Он различен для различных регионов, так как эта величина основывается на интенсивности и величине осадков (рис. 1). Для измерения принимается продолжительность дождя в 10—15 минут.

Рис. 1. Модуль дождевых осадков

Этот дождь, принятый в качестве измеренного, называется измеренным дождем. Выраженный катастрофический дождь не учитывается по экономическим соображениям, т.е. возможное переполнение канализационной сети сознательно принимается в расчет. Коэффициент оттока — это отношение действительного оттока к падающему дождю. Он зависит от уклона участка, а также от относительной величины укрепленных плоскостей и, следовательно, от возможностей впитывания и испарения осадков. Приходящееся на определенный отрезок канализации количество отводимой дождевой воды зависит от величины района водосбора.
Последний преимущественно определяется топографическим положением участка.

Грязная вода

К грязной воде относят в основном домашние, производственные и индустриальные стоки. Домашние стоки по своей степени загрязненности, как правило, постоянны.
Количество в основном зависит от величины района водосбора, от плотности населения и от уровня жизни населения. Оно получается на основе потребления питьевой воды и может составлять от 150 до 300 литров в день на одного жителя.

Промышленные и индустриальные грязные стоки могут сильно колебаться по степени загрязнения и по количеству стоков и должны быть в некоторых случаях подвергнуты предварительному исследованию. Для того чтобы можно было определить промышленные и индустриальные стоки расчетным путем, последние по степени загрязнения и по количеству сравниваются с домашними стоками и вычисляются значения коэффициентов, приведенных к числу жителей.

Рис. 2. Методы водоотведения

Методы водоотведения

Отведение стоков может происходить смешанным методом и раздельным методом (рис. 3). Выбранный метод водоотведения для данного поселка применяется также и для отведения стоков из каждого дома и с каждого участка. Выбор метода зависит от местных условий, положения места уничтожения или захоронения отходов по отношению к направлению поверхностного стока и от его нагрузки, а также из экономических соображений.

Рис. 3. Бассейны дождевой воды (схемы)

Смешанный метод

При смешанном методе все виды стоков отводятся по одному каналу, каналу смешанных стоков. При сухой погоде, при слабом дожде и при таянии снега все эти стоки попадают в очистные сооружения. Это имеет то преимущество, что, например, также и пыль, уличная грязь, копоть и растворенные соли для таяния снега вовлекаются в процесс очистки. Периодически откладывающиеся вещества смываются выпадающими время от времени дождями.

Для того чтобы разгрузить канализационную сеть и очистные сооружения при более сильных осадках, часть сточных вод через дождевые переливы направляется в бассейн дождевой воды. Дождевые переливы включаются в работу при определенном объеме стока. Бассейны дождевой воды могут в зависимости от их положения по отношению к водоприемнику быть выполнены, например, как бассейны для задержки дождевых вод, как переливные бассейны для дождевой воды или как очистные бассейны для дождевой воды (рис. 3). Бассейны для задержки дождевых вод являются буферными бассейнами, которые принимают во время сильных дождей появляющуюся вдруг и в больших количествах дождевую воду и при снижении интенсивности дождя передают ее постепенно со сдвижкой во времени в канализационную сеть. Переливные бассейны дождевой воды — это осадочные бассейны, в которых часть дождевой воды механически предварительно очищается и передается дальше к водоприемнику.

Другая часть накапливается и после окончания дождя снова направляется в очистные сооружения через канализационную сеть. Очистные бассейны дождевой воды — это осадочные бассейны, в которых дождевая вода механически очищается и после этого направляется к водоприемнику. Выпадающий при этом в осадок шлам собирается в углублении дна бассейна, называемом осадочным пространством, и затем должен быть удален. Это происходит в большинстве случаев через дальнейшую обработку в очистных сооружениях. Дождевая разгрузка в каналах смешанной воды может быть достигнута также путем устройства отстойных пространств в каналах в связи с дроссельными участками.

Раздельный метод

При раздельном методе, разделяя стоки, различают канализационную сеть для грязной воды и отдельно для дождевой воды, которую называют ливневой канализацией. Стоки при сухой погоде проводятся через канализацию для грязной воды к очистным сооружениям, дождевой сток кратчайшим путем по ливневой канализации попадает в ближайший водоприемник.

При этом существует опасность, что водоприемник непосредственно после начала дождя должен будет принять на себя большой удар грязи из стока с улиц и крыш. Очистные сооружения будут нагружены более равномерно, и кроме того, механическая часть осаждающегося материала будет мельче.

Отведение стоков раздельным способом без дальнейших рассуждений можно считать целесообразным тогда, когда необходимо отводить воду из низко расположенных районов и сток воды в водоприемник может быть обеспечен за счет свободного уклона территории. Преимущество заключается в низкой стоимости капитальных и эксплуатационных затрат на работу насосов, так как только сток при сухой погоде должен закачиваться насосами в канал для грязной воды, ведущий к очистным сооружениям.

Сточный канал

Сточные каналы района водоотведения называются канализацией или местным водоотведением. Задачей местного водоотведения является направление стоков полностью, безвредно, кратчайшим путем и по возможности по естественному уклону к очистным сооружениям или к водоприемнику (рис. 4). Сточные каналы — это в большинстве случаев подземные трубопроводы, в которые можно попасть, как правило, только через шахты (смотровые колодцы). Обслуживание и необходимый ремонт поэтому должны проводиться в затрудненных условиях, почему необходимо предъявлять высокие требования к материалам и технологии их применения при устройстве подземных трубопроводов (коллекторов).

Рис. 4. Канализация

Сточные каналы эксплуатируются в большинстве случаев как трубопроводы со свободным уровнем стока, реже как напорные трубопроводы. В трубопроводах со свободным уровнем стока вода течет по естественному уклону со свободным уровнем воды, в напорных трубопроводах она перемещается под давлением. Если трубопровод пересекает глубоко залегающее препятствие, как например водоток, то при достаточной разнице высот препятствие можно пройти снизу. Такое сооружение при пересечении называют дюкером. На длине такого дюкерного отрезка трубопровод со свободным уровнем стока должен быть превратен в напорный.

Трубы и их соединения

Канализационные трубы должны быть гидравлически производительными и устойчивыми против механических, химических и температурных воздействий. Другими требуемыми свойствами их являются прочность, непроницаемость, износоустойчивость, а также устойчивость против воздействия корней растений. Гидравлическая производительность зависит, например, от шероховатости стен и от устройства соединений труб. Механические воздействия возникают прежде всего при содержащихся в стоке твердых материалах, ударяющихся о стенки, особенно при высоких скоростях потока в коллекторе, а также при чистке каналов. Химические воздействия возникают, например, из-за находящихся в стоках кислот, щелочей, растворенных солей, растворителей, а также при реакциях, которые проходят в подверженной гниению сточной воде. Домашние стоки часто имеют температуру до 90 °С, поэтому канализационные трубы наряду с устойчивостью против агрессивных воздействий должны иметь соответствующую температурную устойчивость. Трубопроводы должны быть прочными и нагружаться таким образом, чтобы это не привело к разрушению, и стоки не могли вытекать и, наоборот, в трубопровод не могла попасть посторонняя вода.

Трубы и переходные элементы для канализационных трубопроводов изготавливаются из различных материалов и имеют различные формы сечения. Наряду с преимущественно применяющейся круглой формой имеются, например, трубы с сечением яйцеобразной формы, в форме колпака, в форме параболы. Канализационные трубы поставляются из бетона, керамики, железобетона, предварительно напряженного бетона, полимербетона, волокнистого бетона и пластика.

Керамические канализационные трубы могут иметь только круглое сечение. Каналы другой формы сечения могут быть составлены из профильных скорлуп. Керамика водонепроницаема и устойчива против коррозии, она устойчива против содержащихся в стоках веществ, за исключением фтористо-водородной кислоты.

Трубы по DIN 100 до DIN 1000 производятся с нормальными толщинами стенок (N), с обычной несущей способностью, а также по DIN 200 до DIN 800 с усиленной толщиной стенок (V) и повышенной несущей способностью. Регулярные строительные длины идут с шагом 250 мм и составляют не более 2000 мм. Керамические трубы в большинстве случаев уже на заводе снабжаются уплотняющими длительно эластичными элементами. Трубы по DIN 100 до DIN 200 имеют пороговое уплотнение (L), трубы от DIN 200 и выше изготавливаются со вставными муфтовыми соединениями (К). Для труб, которые не оснащены уплотняющими элементами, в качестве уплотнения применяется в большинстве случаев катучее кольцо.

Бетонные трубы могут изготавливаться из неармированного бетона, железобетона и предварительно напряженного бетона (рис. 5).

Рис. 5. Бетонные трубы

Неармированные бетонные трубы по DIN 4032 изготавливаются из бетона класса прочности С30/37 до С40/45, причем водонепроницаемость согласно DIN 1045 требуется обеспечить как у бетона с особыми свойствами. Также и исполнение с транспортной арматурой считается таким же, как и у неармированных труб. Бетонные трубы могут изготавливаться с различными формами сечений. Нормируются круглые трубы (К) от DIN 100 до DIN 1500 и яйцеобразные трубы (EF) от DN 400 х 600 до DN 1200 х 1800. Круглые трубы поставляются также с усиленными стенками (W). Соединения труб могут происходить с помощью фальцев (F) или муфт (М). Круглые и яйцеобразные сечения труб изготавливаются с подошвой или без нее. Регулярные строительные длины идут с градацией в 500 мм и составляют при средних номинальных длинах до 5,00 м. Стыки труб с муфтами уплотняются в большинстве случаев катучими кольцами, а трубы с фальцами уплотняются клеящими лентами.

При применении труб из бетона следует учитывать агрессивность стоков и грунтовых вод. Различают степени воздействия: слабую, сильную и очень сильную. В зависимости от степени воздействия применяются трубы из бетона с особыми свойствами или трубы с одеждой из пластика или керамических профильных скорлуп.

Железобетонные трубы по DIN 4035 применяются с размерами и армированием по статическим требованиям, причем для их изготовления следует применять бетон класса прочности С35/45. Трубы могут выполняться с любыми формами сечения, причем преобладает круглая форма. До сих пор применялись трубы до DIN 4000. При их изготовлении применяется, например, вакуумный метод или метод центробежного прессования бетона. Соединения труб выполняются в виде муфт и фальцев. Сырые стыки выполняются с помощью уплотнения катучими кольцами или кольцами скольжения. Железобетонные трубы применяют при большой нагрузке покрытием земли или при малой толщине засыпки и одновременной высокой транспортной нагрузке. Кроме того, они применяются в качестве подпрессовочных труб для строительства каналов по поверхности земли (бесканавный метод).

Трубы из предварительно напряженного бетона по DIN 1045 конструируются и изготавливаются для тех или иных требований и длины. Предварительное напряжение обеспечивает высокую трещиностойкость бетона. Для защиты напрягаемой арматуры от коррозии в большинстве случаев наносится изнутри устойчивое против агрессивных воздействий внутреннее покрытие. Наряду с круглыми профилями, которые изготавливаются по DIN 500 до DIN 3600, имеются также системы канальных элементов, например с сотообразным сечением.

Пластмассовые трубы могут быть изготовлены из поливинилхлорида (твердый ПВХ) согласно DIN 19534 и из полиэтилена (твердый ПЭ) по DIN 19537. Трубы из ПВХ поставляются со вставными муфтами номинальной ширины от DN 100 до DN 600. Трубы с DN 100 имеют минимальную толшину стенок 3 мм. У труб с DN 600 толщина стенок составляет 15,4 мм. Канализационные трубы из ПВХ всегда окрашены в оранжево-коричневый цвет. Трубы из ПЭ имеются в наличии номинальной ширины DN 100 до DN 1000 и с тремя различными толщинами стенок. Они связываются между собой путем зеркальной сварки.

Положение трубопроводов для водоотведения

Трубопроводы водоотведения относятся к трубопроводам снабжения и удаления, которые прокладываются в районе сети улиц и дорог. Положение этих трубопроводов устанавливается в DIN 1998 (рис. 6). Водоотводящие каналы необходимо располагать в районе проезжей части таким образом, чтобы их очистка и уход за ними могли производиться без создания препятствий уличному движению. В случае проезжей части шириной менее 5,5 м каналы поэтому прокладываются не по центру, а с одной стороны ее. Это относится также к главным проезжим улицам и к улицам с односторонней застройкой.

Рис. 6. Положение трубопроводов снабжения и отведения

Глубинное положение трубопроводов для водоотведения

Минимальная глубина заложения каналов для грязной и смешанной воды определяется преимущественно глубиной заложения трубопроводов подключения к домам. Все подвалы подключаемых участков должны обеспечиваться водоотведением без насосов, и даже при полной загрузке каналов не должно образовываться противотока в подвалах подключенных домов. При учете уровня воды в главном канале (коллекторе) при полной его загрузке каналы подключения к домам должны иметь достаточный уклон, как правило 1:50 (2%).

Каналы для дождевой воды (ливневая канализация) расположены, как правило, выше, чем каналы для грязной воды или каналы для смешанной воды, так как они должны быть ниже глубины промерзания и иметь такую глубину, чтобы они могли выдержать нагрузки, например, от уличного движения. Кроме того, каналы для стоков должны быть расположены ниже проложенных ниже глубины промерзания труб водоснабжения, труб газоснабжения, а также труб центрального теплоснабжения и кабелей для электричества и телефона. Также и условия грунтов и грунтовых вод могут оказывать влияние на глубину заложения каналов для водоотведения.

Уклоны каналов водоотведения

Содержащиеся в стоках загрязняющие вещества, как, например, фекалии и кухонные отходы или песок, гравий и грязь с улиц, имеют тенденцию осаживаться на дне каналов. Промывающее действие текущей воды стоков обеспечивает поддержание в чистоте трубопроводов, при этом говорят о напряжении протаскивания воды. Согласно DIN 4049 понятие напряжение протаскивания воды определяется следующим образом: «Сила текущей воды на единицу площади дна канала, с которой она действует на дно и передвигает лежащие на нем предметы и вещества». Напряжение протаскивания обуславливается в основном уклоном дна канала. Уклон дна канала и высота его наполнения среди других факторов оказывают влияние на скорость течения стока.

Если скорость течения слишком мала, то отходы откладываются на дне и требуется регулярная очистка каналов. При слишком большой скорости течения поверхность дна канала истирается, что отрицательно сказывается на долговечности каналов. Для исключения отложений минимальная скорость течения не должна быть ниже 0,6 м/с. Наиболее целесообразная скорость течения при стоках при сухой погоде составляет 0,8 до 1,5 м/с. При таких скоростях отложения смываются, и истирание уносимыми веществами и предметами остается еще небольшим. Допустимые максимальные скорости течения для различных труб различны и составляют для керамических труб от 8 до 10 м/с, в случае бетонных труб около 3,5 м/с, а для бетонных труб центробежного формования — около 6 м/с.

Уклон дна канала следует устраивать по возможности параллельным уклону улицы. От этого отклоняются случаи, когда уклон слишком мал или когда улица имеет обратный уклон, так что возникают слишком большие глубины заложения. Если уклон улицы или площадки слишком большой, то необходимо устраивать колодцы с порогами дна или крутые участки.

Определение размеров трубопроводов водоотведения

Для определения размеров отдельных отрезков трубопроводов канализационной сети требуется гидравлический расчет и статический расчет.

Гидравлические расчеты трубопроводов

Гидравлическим расчетом определяется производительность отрезка трубы. Она определяется количеством стоков Q в л/с, которое может быть определено при определенном уклоне дна и соответствующей скорости течения v в м/с. В расчет вводится кроме величины тока производственная шероховатость к_b и гидравлический радиус.

Величина стока зависит от величины района сбора стоков, количества стоков при сухой погоде, количества отводимой посторонней воды, количества дождевой воды, а также от метода водоотведения. Посторонняя вода может попадать в каналы, например, при высоком уровне грунтовых вод. Из производственных соображений сечения каналов не должны быть меньше минимальных сечений, например DN 250 в каналах для грязной воды и DN 300 в каналах для дождевой и смешанной воды.

Производственная шероховатость учитывает все влияния, которые создают сопротивление трения и тем самым потери в производительности каналов при стоке. Сюда относятся, например, шероховатость стенок трубы, неизбежные отклонения при изготовлении труб, их укладке и изоляции, влияние колодцев и боковых присоединений, таких, как подключения к домам, а также водоприемные решетки на улицах. Кроме того, учитываются потери за счет отложений.

Гидравлический радиус R — это отношение площади потока в сечении канала^ и смачиваемого объема U. При малой высоте заполнения получается маленькая площадь сечения и большой смачиваемый объем. Это действует отрицательно на скорость течения, и создаются условия для осаждения грязи. Минимальная высота заполнения поэтому должна составлять около 3 см, т.е. 9% диаметра.

Гидравлический расчет производится с помощью таблиц или с помощью программ для ЭВМ. При определении производительности отрезка трубы сначала принимается, что вся площадь поперечного сечения используется в качестве сечения потока (полное заполнение). Сточные каналы почти всегда частично наполнены, т.е. в зависимости от высоты заполнения устанавливается скорость течения v при сушествуюшей величине стока Q (рис. 7). В случае круглого сечения при высоте заполнения в 95% величина стока, который может быть отведен, на 8% больше, чем при полном наполнении, так как при заполнении до верха получается малая площадь протекания при большом смачиваемом объеме. Скорости течения ведут себя подобным же образом.

Рис. 7. Кривая заполнения и значения поперечных сечений круглых профилей

Статические расчеты трубопроводов

С помощью статических расчетов определяется их прочность и безопасность. Каналы водоотведения в большинстве случаев представляют собой покрытые землей трубопроводы, реже они выполнены как трубчатые мосты.

Проложенные в земле трубопроводы подвергаются воздействию собственного веса, веса заполнении водой, нагрузки от засыпки землей, бокового давления грунта и от нагрузки уличного движения. Если трубы лежат в грунтовой воде, то, крое того, возникают еше и силы всплытия. Расчет прочности и устойчивости трубопроводов производится, например, путем сравнения существующей нагрузки с допустимой прочностью при давлении на верх трубы. Давление на верх трубы является основным показателем несущей способности трубы.

Вид опирания труб может повлиять на их несущую способность (рис. 8). Опирание труб может происходить на крупный песок или на бетон. Угол опирания составляет в большинстве случаев 90°. Чем лучше труба оперта на основание, тем больше ее несущая способность. Очень глубоко расположенные трубопроводы и трубопроводы с малой толщиной засыпки под тяжелым уличным движением требуют особых мероприятий, например устройства бетонной одежды.

Рис. 8. Опирание труб

Возведение трубопроводов водоотведения

При устройстве трубопроводов водоотведения необходимо в основном провести земляные работы и работы по прокладке труб. Их называют также работами подземного строительства. Кроме того, при этом могут быть необходимыми, например, буровые, обстроечные работы, работы по водоудержанию, бетонные работы, арматурные работы, а также гидроизоляционные и другие изоляционные работы. Для проведения работ действительны соответствующие предписания по предотвращению несчастных случаев и нормы. При устройстве траншеи для прокладки труб необходимо, например, учитывать DIN 4124 «Строительные котлованы и траншеи, откосы, ширина рабочего пространства, обстройка».

Перед началом строительства необходимы предпроектные исследования, например исследования грунтов, установление существующих коммуникаций в районе трассы, геодезическая съемка, планирование использования механизмов. Также необходимо прояснить места складирования вынутых масс грунта.

Вслед за отрывкой траншеи для прокладки труб возводится опора трубы с требуемым уклоном дна. Статические расчеты следует вести минимум учитывая угол опоры трубы. При опоре на поросший грунт с достаточной несущей способностью дно канавы надо оформить таким образом, чтобы труба по всей длине плотно укладывалась на него. При применении труб с муфтами необходимо устраивать достаточно большие углубления для муфт для того, чтобы избежать местных нагрузок на трубопровод и точечных нагрузок на муфту. Если имеют место грунты, которые не подходят для непосредственного опирания труб, как например, крупный гравий, камни, мергель и твердая глина, то дно канавы отрывается глубже. Опора тогда делается из материала, который можно уплотнять, например, из песка, крупного (гравийного) песка или щебня.

На подготовленную опору укладываются трубы и изготавливаются соединения отрезков труб, причем не должны появляться ни точечные опоры, ни линейные опирания. В качестве уплотнения в большинстве случаев применяют катучие кольцевые уплотнители или скользящие трубчатые уплотнители.

Уплотняющие элементы и уплотняющие плоскости труб должны быть чистыми и сухими. Присоединение труб к сооружениям, в особенности к шахтам, должно происходить шарнирно. Это достигается путем встраивания формованных элементов, которые называются шарнирными элементами или соединительными опорами. На приточной стороне устанавливаются формованные элементы с муфтами, а на стороне оттока — без муфт.

После укладки трубопроводов и проверки правильности их укладки, траншеи следует засыпать и уплотнить засыпку. При этом различают заполнение постели и засыпку сверху трубопроводов. Заполнение происходит в зоне трубопровода. Она проходит от дна канавы до высоты 30 см над верхом трубы (рис. 8). В этой области свободный от камней, способный к уплотнению материал следует укладывать слоями и уплотнять таким образом, чтобы трубопровод при этом не перемещался и не был поврежден.

Если предусматривается испытание на водонепроницаемость трубопровода, то заполнение постели производится сначала только до линии пяты свода трубы. Это имеет то преимущество, что последующие работы метут производиться более просто.

Заполнение траншеи для трубы поверх зоны трубопровода называют засыпкой. В большинстве случаев оставшийся материал при выемке слоями укладывается и уплотняется. Мокрый или насыщенный водой связный грунт, а также замороженный грунт не должны укладываться из-за позднее проявляющихся усадок. При выборе уплотняющего инструмента следует учитывать, например, материал труб, толщину засыпки над верхом трубы и требуемую степень уплотнения. Высоту засыпки и число переходов следует согласовывать с уплотняющим действием выбранного инструмента или механизма.

Испытание трубопроводов на водонепроницаемость происходит, как правило, при испытательном давлении в 0,5 бар, что соответствует высоте водяного столба в 5,00 м. С помощью испытания должно быть доказано, что в землю не проникнут стоки и что грунтовые воды не попадут в канал. Испытуемый отрезок в начале и в конце, а также на всех отверстиях закрывается, и заглушки уплотняются и укрепляются (рис. 9).

Рис. 9. Испытание на водонепроницаемость канализационных трубопроводов

После этого трубопровод от нижней точки через открытый резервуар заполняется и освобождается от воздушных пробок через вытяжную воздушную трубу в наивысшей точке испытуемого отрезка. Испытательное давление в 0,5 бар, измеренное от наиболее глубокой точки, должно выдерживаться в течение 60 минут за счет подачи воды. После этого испытательное давление должно выдерживаться еще 15 минут, а требуемое для этого количество воды должно измеряться. Трубопровод может считаться водонепроницаемым, если добавление воды не превзойдет допустимые значения.

Прокладка каналов без отрывки траншей

Прокладка каналов без отрывки траншей, называемое также проколами, применяется, когда тяжело или невозможно устраивать траншеи. Это имеет место, например, в плотно заселенных и тесно застроенных районах или там, где транспортные пути не должны прерываться. При таком строительстве каналов из отрытого сбоку котлована проделывается пустота в земле для прокладки трубы для трубопровода водоотведения. При этом сверху лежащая поверхность земли остается нетронутой. Этот метод строительства происходит по принципу прокалывания грунта или выемки грунта.

Прокалывание грунта подходит из-за ограниченной сжимаемости грунта только для диаметра пустот до не более чем 220 мм (рис. 10).

Рис. 10. Методы прокалывания грунта

При выемке грунта различают просверливание без обсадки трубами, с одновременной обсадкой трубами и с последующей обсадкой. Просверливание без обсадки трубами может происходить в сильно связанных грунтах с достаточной прочностью. Оно применимо для канализационных труб с максимальным диаметром DN 350.

Просверливания с одновременной обсадкой трубами могут проводиться при большинстве грунтов. Такой метод предписывается под всеми железнодорожными полосами и автодорогами с интенсивным движением. При этом труба с прикрепленным спереди управляемым резцом вдавливается в грунт. В качестве передних вдавливаемых труб подходят, например, стальные трубы, бетонные канализационные трубы и железобетонные трубы. Головка бура работает под защитой такой трубы, причем выбрасываемая земля отводится назад с помощью шнековой улитки. Просверливания с последующей обсадкой трубами применяется, когда грунт имеет только незначительную прочность. Обсадка производится непрерывно вслед за сверлением путем натяжки труб.

Сооружения в канализационной сети

Канализационная сеть состоит из отдельных участков труб, которые соединяются между собой специальными сооружениями. Эти сооружения, например колодцы, разгрузочные сооружения, устройства для подъема стоков и выпускные сооружения, необходимы для работы и обслуживания. Колодцы в зависимости от их функции выполняются как смотровые колодцы, соединительные и закругляющие сооружения, а также как перепады. К разгрузочным сооружениям относятся дождевые переливы с подключенными после них бассейнами дождевой воды. При небольших высотах подъема и при больших объемах стоков неочищенные стоки часто поднимаются с помощью шнековых насосов. Выпускные сооружения устраиваются на берегу водоемов под острым углом к ним и обеспечивают надежный спуск. К сооружениям в канализационной сети относятся также уличные водостоки.
Они служат для удаления воды с поверхностей проезжей части и тротуаров.

Колодцы

Колодцы обеспечивают доступ в проложенные в земле трубопроводы водоотведения.
Они необходимы для наблюдения и очистки канализационной сети. Кроме того, они служат для их вентиляции, а также для определения положения сети на местности.

Контрольные колодцы, называемые также шахтами доступа, необходимо устраивать в непроходных канализационных трубопроводах в начале и в конце трубопровода, а также при изменении его направления, уклона или поперечного сечения. Труба между двумя колодцами должна быть прямолинейной и иметь равномерный уклон. Такая труба называется также направлением. Проходные каналы могут проходить также и по дуге.

Колодцы необходимо устанавливать также и в местах соединения двух или более трубопроводов, но не при входе выпусков канализации из домов. Длина направления непроходных каналов не должна превышать 50 м.
В проходных каналах она должна составлять не более 70—100 м. Направления должны по возможности иметь одинаковую длину.

Соединение двух направлений с различными номинальными диаметрами могут производиться по одинаковой верхней части или по одинаковому уровню дна. Соединение по верхней части представляет собой обычный случай. При этом при переходе к большему внутреннему диаметру соответствующее дно канала укладывается глубже. Соединение по уровню дна канала применяется только тогда, когда уклон небольшой и при изменении номинальных значений не должно быть потери высоты. Если получаются существенные различия в высоте входа и выхода, то такие шахты следует устраивать в виде перепадов высот.

Размеры колодцев определяются количеством и номинальной шириной входящих и выходящих трубопроводов. Колодцы состоят из нижней части, шахты, горловины шахты и крышки (рис. 11). Нижняя часть колодца устраивается на плите подошвы колодца и состоит из проточного лотка и присоединительных элементов или соединительных опор, которые необходимы для шарнирного присоединения трубопроводов. Лотки бортами доводятся в большинстве случаев до верха труб. Причем образующиеся с обеих сторон плоскости служат опорными плоскостями.

Рис. 11. Смотровой колодец из сборных элементов

Они получают небольшой уклон в сторону канала. Вертикально идущие вверх стены называются шахтой. Минимальная ширина в свету шахты составляет 1000 мм. Горловина шахты образует часть шахты, сужающуюся до диаметра 625 мм. Лестничные скобы устанавливаются в шахте через 25 или 32 см таким образом, чтобы у горловины шахты был обеспечен вертикальный лаз. Шахта закрывается сверху крышкой с грязеуловителем. Крышки в зависимости от транспортной нагрузки подразделяются на классы по месту установки. Для выравнивания с поверхностью мостовой в большинстве случаев устраиваются выравнивающие кольца.

В глубоких колодцах, больших в плане, над рабочей поверхностью следует предусматривать пространство высотой в свету около 2,00 м. Выше шахта может быть устроена обычным образом. Смотровые колодцы на крутых участках необходимо дополнительно заанкеривать, особенно в случае изменения направления канала.

Рис. 12. Соединительное сооружение

Колодцы могут возводиться из монолитного бетона или из сборных элементов. Часто сборные кольца колодцев устанавливаются на нижней части из монолитного бетона.
Сборные элементы колодцев могут изготавливаться из бетона или из железобетона, а также из керамики и из фибробетона.
Сборные колодцы из керамики имеют прочно установленную стремянку вместо лестничных скоб.

Шахты с порогами

Шахты с порогами требуются для того, чтобы преодолеть большие перепады высот. Такие перепады возникают, например, когда уклон поверхности земли больше, чем допустимый уклон дна канала, или когда необходимо подключить более низко расположенный соседний коллектор.

В зависимости от высоты порога, отводимого количества стоков, номинальных значений диаметров каналов и уклона дна подводящего трубопровода применяются колодцы с наружным порогом или с внутренним порогом. Оба типа колодцев являются каналами, по которым может беспрепятственно проходить сток при сухой погоде.

Колодцы с внешним порогом называют также поддерживающими сооружениями (рис. 13). Они устраиваются на трубопроводах диаметром до DN 400. Дно подводящего канала разветвляется. От него отходит вниз падающий трубопровод, по которому стоки проходят к дну колодца и уходят в отводящий канал. Подводящий канал продолжается дальше и выходит в колодец. От этого выхода канал доступен для очистки.

Рис. 13. Шахта с внешним порогом

Падающий трубопровод может отходить от коллектора под углом 45 или 90°. Его номинальная ширина в большинстве случаев меньше, чем ширина коллектора, хотя она и не должна быть меньше DN 150 до DN 200. Проложенный перед колодцем падающий трубопровод должен, например, быть окружен бетоном. Сток при сухой погоде происходит по этому падающему трубопроводу. При сильном дожде часть стока направляется прямо в колодец.

Колодцы с внутренним порогом устраиваются при больших объемах стока, например в случае трубопроводов больших чем DN 400 (рис. 14). Дно канала формируется как параболы с точкой перегиба, а стенки канала доводятся до верха трубы. Если между подводящим и отходящим трубопроводами предусматривается переход в форме сечения или в номинальном диаметре, его следует предпринимать с помощью сужения лотка в колодце.

Рис. 14. Шахта с внутренним порогом

Дождевой перелив

Дождевые переливы устраиваются в каналах для смешанной воды для того, чтобы при сильном дожде ограничить поступление стоков в очистные сооружения (рис. 15). При этом часть разбавленного стока, которая превосходит критический сток смешанной воды, направляется через переливный порог и подводится к ливневому разгрузочному сооружению. Переливные пороги могут быть выполнены в виде односторонней или двухсторонней защиты. Приток к дождевому переливу не должен быть резким. Сточный трубопровод должен быть выполнен как дроссельный отрезок с диаметром не менее 250 мм. Только так обеспечивается действенность работы перелива при превышении критического объема стока смешанной воды.

Рис. 15. Дождевой перелив

Рабочие чертежи

Рабочие чертежи должны иметь все данные, которые необходимы для составления сметы, объемов работ, а также для передачи работы подрядчику и для проведения им работ. Прежде чем они могут быть выполнены, необходимо провести несколько подготовительных проектных стадий. Для ведения работ в большинстве случаев требуется иметь планы, продольные разрезы, а также рабочие чертежи сооружений в канализационной сети, как, например, колодцев, разгрузочных сооружений и насосных станций. В необходимых случаях следует также сделать детальные чертежи, как, например, присоединения к существующим трубопроводам, гидроизоляция строительных конструкций в грунтовой воде и подведение опор под здания.

Планы показывают прохождение сточных трубопроводов как вид сверху. Они служат для отметки колышками трассы. Положение существующих и проектируемых трубопроводов и колодцев должно быть однозначно определено, например путем указания расстояния до оси улицы или путем привязки к легко доступным, несдвигаемым точкам в данной местности.

Кроме того, в план должны быть внесены пояснения о

Планы в зависимости от величины района водоотведения представляются в масштабе 1:1000 или 1:500. При этом данные о положении трубопроводов дополняются знаками и символами. Знаки и символы для канализации не нормируются и поэтому на каждом плане должны поясняться как условные обозначения.

Продольный разрез (профиль) изображается для отрезка по улице или дороге и содержит в качестве архивируемого признака название улицы (рис. 16).

Рис. 16. Продольный разрез (фрагмент)

Вертикальное положение трубопровода и уровня земли над относительным уровнем показывается в масштабе, превосходящем в отношении 1:10 масштаб длин, например М_да = 1:1000 и М_верг = 1:100. При раздельном методе канализация грязной воды и ливневая канализация показываются на отдельных профилях. На чертеже ливневая канализация показывается штриховой линией, а фекальная — сплошной линией.

Все данные, содержащиеся на плане, должны также вноситься и в продольный разрез. Кроме того, на него наносятся высотные отметки для дорог или поверхности земли над уровнем нормального нуля, а также отметки подводящего и отводящего трубопроводов с названиями улиц. Кроме того, должны быть нанесены уровни пола первых этажей подключаемых зданий с указанием номера дома и глубины колодца. Колодцы представляются схематически, также как и прочие сооружения, такие, как пороги в перепадах высот, дождевые переливы или насосные станции. Однако на чертеже должны быть приведены их условные обозначения.

Ситуационные планы

Ситуационные планы являются необходимыми для подземных трубопроводов и сооружений согласно DIN 4050. Они содержат все необходимые для проведения строительных работ отклонения от строительных чертежей и устанавливают действительное положение и высотные отметки сточного трубопровода или канализационной сети. Дополнительная, полученная при проведении строительных работ, информация, такая, как виды грунтов, наличие насыпного грунта и уровни грунтовых вод, а также обмеры присоединений к домам, могут быть дополнительно внесены. Ситуационные планы являются основой для последующих перестроек и мероприятий по расширению сети.