Ремонт и реконструкция наружных сетей водоснабжения и водоотведения

В статье рассмотрены вопросы по технологии строительства при ремонте и реконструкции наружных сетей водоснабжения и водоотведения

В зависимости от особенностей, степени повреждений канализационной сети, системы водоснабжения и очистных сооружений, а также от трудоемкости ремонтных работ производят техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты и реконструкцию.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание – это комплекс операций по поддержанию работоспособности оборудования при его эксплуатации, при ожидании (если оборудование в резерве), хранении и транспортировании. В техническое обслуживание включен следующий комплекс работ:

• поддержание в исправном (или только в работоспособном) состоянии оборудования;
• очистка, смазка, регулировка и подтяжка разъемных соединений, замена отдельных составных частей (быстроизнашивающихся деталей) в целях предупреждения и прогрессирующего износа, а также устранение мелких повреждений.

В объеме технического обслуживания могут выполняться работы по оценке технического состояния оборудования для уточнения сроков и объемов последующих обслуживаний и ремонтов. Результаты технического обслуживания заносятся в Журнал технического обслуживания, находящийся на рабочем месте ответственного за безопасную эксплуатацию очистных сооружений, систем водоснабжения и канализации.

Реконструкция

Реконструкция водопроводов должна производиться с помощью машин, оборудованных специальными устройствами и приспособлениями (барабаном реверс-машины, реверсивной головкой, валиками, баком для воды, скоростным парогенератором, электрогенератором и распределительным устройством).

Перед началом работы внутренняя поверхность предварительно отключенного участка водопровода должна подвергаться тщательной очистке. После продувки подлежащий ремонту участок должен быть тщательно обработан с целью ликвидации отложений с внутренних стенок и сварочного грата (для стальных труб) с помощью скребков, щеток, поршней и пескоструйной очистки с последующим удалением загрязнений из внутренней полости трубопровода.

Следует помнить, что производить реконструкционные работы с использованием синтетических материалов при температуре ниже 5 °C не допускается.

Тканевый шланг, соответствующий внутреннему диаметру подготовленного участка водопровода, поставляется на стройплощадку на специальном барабане, закрепленном на оси тележки. Клей и катушки (барабаны) со шлангами при хранении должны всегда находиться в отапливаемом помещении. Синтетические шланги следует защищать от воздействия солнечного излучения, которое может снизить их качество. Заготовка тканевого шланга должна соответствовать длине реконструируемого участка водопровода.

На объекте ремонта в приподнятый конец тканевого шланга заливается предварительно подготовленный смешиванием на стройплощадке клей в количестве, зависящем от диаметра и длины трубопроводного участка. Компоненты клея должны перемешиваться в строго определенных пропорциях (в соответствии с паспортными данными). Конец шланга надежно завязывается и прикрепляется к ленте, с помощью которой, проходя между двух валиков, он будет втягиваться в барабан реверс-машины. Защитную оболочку на синтетическом шланге следует предварительно удалить. При втягивании в барабан реверс-машины подготовленного шланга должно быть обеспечено равномерное распределение клея по всей его длине, что достигается подбором определенных расстояний между валиками машины. Конец намотанного на барабан реверс-машины шланга прикрепляется к реверсивной головке с подключением ее к барабану реверс-машины. Реверсивная головка, используя сжатый воздух от компрессора, обеспечивает процесс инверсии вводимого в трубопровод покрытого клеем шланга. Скорость подачи шланга в трубопровод не должна превышать 2,5 м/мин, что обеспечивается поддержанием соответствующего давления воздуха в барабане и контролируется с помощью маркировки длины на внешней поверхности шланга.

После втягивания в реконструируемый водопровод шланга для инициирования процесса отверждения клея внутрь него насосом из парогенератора подается паровоздушная смесь под давлением 0,1–0,3 МПа и при температуре 105 °C. Избыток пара на другом конце трубопровода через регулирующее сбросное устройство отводится в конденсационную емкость или атмосферу. Продолжительность отверждения клея зависит от диаметра и протяженности восстанавливаемого участка и может составлять от 4 до 5 часов. После отверждения клея, во избежание отклеивания шланга от внутренних стенок водопровода, он должен быть охлажден подачей в трубопровод воздуха под давлением не выше 0,3 МПа. Время охлаждения зависит от диаметра и температуры наружного воздуха и может составлять от 2 до 6 часов. Окончание охлаждения определяется температурой, измеренной на дальнем конце восстановленного участка водопровода. Она должна составлять 30 °C.

В завершение процесса отверждения клея температура пара должна быть постепенно снижена примерно до 30 °C. После этого отключается парогенератор и производится продувка воздухом под давлением 0,3 МПа и при температуре 30 °C на удаленном конце восстанавливаемого участка с целью удаления из водопровода основного объема конденсата.

Восстановленный водопровод после продувки проверяется на качество выполненных работ строительной организацией в присутствии представителей эксплуатационной организации. Проверка осуществляется при помощи видеокамеры. При обнаружении любого видимого дефекта (вздутие и/или разрыв тканевого шланга, наличие гофр и др.) шланг извлекается из трубы.

Используются следующие технологические процессы. К одному из концов испорченного шланга присоединяется трос от лебедки; шланг по всей длине нагревается паром при температуре 100–105 °C и затем медленно вытягивается лебедкой из трубопровода. После этого повторяется весь процесс реконструктивных работ. Полное удаление конденсата может быть осуществлено в процессе промывки восстановленного участка водопровода. После испытания, промывки и приемки восстановленный трубопроводный участок подключается к действующей системе водоснабжения.

В рассмотренных технологиях используются технологические процессы (подготовка внутренней поверхности ветхого трубопровода и процесс отверждения клеевой композиции в условиях пропаривания), качество выполнения которых трудно контролировать. В то же время от их качественного выполнения зависят как прочность самой оболочки, так и адгезионная связь со стенкой восстанавливаемого водопровода. Для обеспечения долговременной эксплуатации (как заявляют разработчики – 50 лет) обязательным является использование прочностного ресурса труб.

Для реконструкции водопроводов, которые сильно изношены, и на прочностной ресурс которых в длительной перспективе нельзя рассчитывать, и/или для которых имеется острая необходимость в увеличении их пропускной способности, следует применять другие бестраншейные технологии.

Применение для реконструкции метода протягивания возможно только при условии, когда наружные размеры нового трубопровода меньше минимальных размеров поперечного сечения полости старого водопровода. Поэтому полимерные трубы выбирают из действующих сортаментов по максимальным значениям средних наружных диаметров. Учитывают также габариты соединений, которые предполагаются к использованию: при сварке встык – максимальные размеры получаемого грата с внешней стороны сварного шва; при сварке враструб и склеивании – наружный диаметр раструбов; при соединении раструбами на резиновых кольцах – наружные диаметры желобков.

Выбранные по типу и диаметру полимерные трубы проверяют гидравлическим расчетом на соответствие реконструированного участка действующей водопроводной сети другим участкам. При необходимости увеличения пропуска расходов по реконструированному участку повышают напор в водопроводной сети, если прочность остальных ее участков достаточна для восприятия увеличенного сверх проектной величины напора. Выбор труб по длине (в отрезках или бухтах) связан с принимаемым к реализации технологическим способом прокладки нового трубопровода в старом.

Выбор типовых технологических схем производства реконструктивных работ на ветхих водопроводных сетях, на базе которых должны разрабатываться конкретные технологические схемы, определяется принятыми способами размещения новых трубопроводов в старых.

Ширина котлованов (траншей) принимается в зависимости от диаметра протягиваемых труб: должны быть обеспечены нормальные условия для удобной установки опорных и прижимных направляющих роликов.

При больших глубинах заложения трубопроводной сети, а также в стесненных условиях и на поверхности земли применение способа прокладки трубных плетей не всегда возможно из-за отсутствия свободного достаточного пространства для размещения плетей, оборудования и оснастки и невозможности создания надлежащих условий для манипулирования с ними. В таких случаях для проведения работ по реконструкции трубопроводов следует использовать другие типовые технологические схемы, связанные с прокладкой длинных труб.

Использование таких технологических схем предполагает сборку нового трубопровода непосредственно в котловане. При этом применяют трубы длиной, определяемой условиями промышленного изготовления, либо специально заготовляемые на некотором отдалении от места проведения реконструктивных работ секции, включающие две-три трубы и более. В котлован (траншею) трубы (секции труб) подаются вручную с помощью подъемного крана, автокрана, трубоукладчика и т. д. в зависимости от их массы.

Перед началом проведения восстановительных работ необходимо также осуществить диагностирование камер переключения, выявить наличие просадок, смещений, а затем по возможности определить наличие и место обвалов, просадок труб и т. д. При подготовке к проведению диагностирования, которое выполняется из камер переключения, прекращается подача воды и разъединяются задвижки и тройники.

В случае сильного обрастания стенок водопровода изнутри перед проведением собственно реконструктивных работ производят очистку его внутренней полости методами, выбираемыми в зависимости от размеров трубопровода и видов отложений на его стенках.

Для ведения реконструкции по схемам, основанным на технологических способах прокладки трубных плетей и длинных труб, обычно разрабатывают два котлована – входной и приемный. Входной котлован служит для обеспечения ввода протаскиваемой плети в старый трубопровод или для ведения работ по сборке нового трубопровода. Через приемный котлован организуется тяжение нового полимерного трубопровода. Если позволяют местные условия, тяжение можно осуществить через камеру переключения – в этом случае приемный котлован не разрабатывается.

Место для разработки котлованов выбирают с учетом конкретной обстановки: застроенности территории, наличия подземных и надземных инженерных и транспортных коммуникаций, удобства расположения оборудования и размещения протаскиваемых труб, а также с учетом состояния элементов восстанавливаемого водопровода.

С целью уменьшения объемов земляных работ котлованы следует разрабатывать в местах наименьшего заглубления водопроводов либо в местах, где имеются просадки на сети. При разработке котлованов с вертикальными боковыми стенками, в неустойчивых грунтах, а также при глубине больше 1,5 м в любых грунтах должны устанавливаться крепления стенок котлована. В местах, где имеются хорошие условия для производства работ, допускается разработка стенок котлованов с углами естественного откоса.

Окончание статьи читайте в следующем номере журнала.

Проект по водоснабжению населенного пункта: виды источников, системы подачи воды, особенности устройства наружных сетей и многое другое

Подводка наружных сетей к потребителю

Основной задачей, которая стоит перед проектировщиками систем водоснабжения, является рациональное использование ресурса, и его санитарная защищённость. В основном, воду потребляют: промышленность, сельское хозяйство и население.

И если во многих видах производств её можно использовать повторно, то для двух других категорий потребителей вода нужна питьевого качества. Проекты по водоснабжению поселка или города, разрабатываемые с учётом имеющихся источников и прочих местных условий, и призваны обеспечить необходимое качество и количество воды.

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

В природе существует две категории источников, откуда человек может брать воду:

1. К первой относятся озёра, водохранилища и реки – то есть поверхностные источники пресной воды. В озёрах вода более чистая, меньше содержит взвешенных частиц и обладает большей степенью минерализации. В водохранилищах и реках вода более мягкая, содержит больше органических веществ, из-за чего уровень её цветности более высокий. В целом, качество воды в поверхностных источниках сильно колеблется в зависимости от сезона.

В поверхностных источниках вода имеет повышенную цветность

1. Ко второй категории относятся воды, добываемые из подземных водоносных горизонтов, а так же родников, самотёком выходящих на поверхность. Вода из таких источников имеет гораздо более высокое качество и ей не требуется глубокая очистка. Единственно, воды из наиболее глубоких известняковых слоёв, которые называют артезианскими, часто значительно обогащены железом и фтором.

На заметку: В таком случае, проект водоснабжения поселка или небольшого города, снабжающегося из артезианской скважины, предусматривает строительство станции, где вода должна очищаться на специальных установках.

Небольшая станция водоочистки

От вида источника зависит структура всей системы водоснабжения: её технологическая схема (один из вариантов представлен на фото снизу), виды и количество входящих в неё сооружений, стабильность подачи воды, строительная цена и эксплуатационные расходы.

Примерная схема водоснабжения из поверхностного источника

Главное, что должен обеспечить любой проект водоснабжения города, это:

• Питьевое качество;
• Необходимое количество;
• Оптимальную мощность, не вредящую экологии водоёма;
• Кратчайшее расстояние от источника до потребителя.

На заметку: Интенсивная эксплуатация подземных источников может нарушить естественную прочность глубоких слоёв грунта, да и мощностей их недостаточно, чтобы обеспечивать крупные населённые пункты. К тому же, добыча подземных вод – достаточно дорогое удовольствие, поэтому их применение ограничено.

Состав системы, начиная от водозабора

Для того чтобы снабдить население водой, необходимо построить целый комплекс, включающий в себя сооружения по забору, очистке и хранению ресурса, а так же его подачи к месту потребления.

• Для того и разрабатываются проекты водоснабжения города, чтобы точно определить, сколько и каких именно сооружений требуется для эффективного снабжения. При этом, кроме вида источника учитываются ещё многие факторы, по которым, собственно, и осуществляется классификация таких систем.

Все виды систем, которые могут сооружаться в населённых пунктах

• К поверхностным источникам, которые имеют свою собственную классификацию, предъявляются совсем иные требования, нежели к подземным. Особое значение здесь имеют не только гидрогеологическая обстановка, но и геологические особенности местности.

Виды поверхностных водозаборов

• Чтобы, к примеру, построить водозабор берегового типа, необходим крутой берег с плотным грунтом, превышающая десятиметровую отметку глубина, малое образование донных наносов.
• Для русловых сооружений наоборот: нужен пологий берег с неустойчивым грунтом, и малая глубина источника — им небольшое количество наносов на дне не страшно.
• В них могут проектироваться оголовки двух типов:
  1. Первый тип призван только защитить и укрепить окончания самотечных трубопроводов, забирающих из источника воду.
  2. Второй тип представляет собой камеру, принимающую воду. К ней присоединены концы труб, которые и берут воду из камеры.

Примечание: В большинстве случаев оголовки являются постоянно затопленными, но есть и незатопляемые варианты, или затопляемые только при высоком уровне воды.

Станции I и II подъёма

Водозабор является первым в цепочке сооружений водоснабжающей системы. Второй идёт станция I подъёма – если она, как в случае с подземным источником, не совмещается с водозабором.

Вариат второй: схема с очистным сооружением

Эта станция может осущетсвлять подачу воды по трём схемам:

1. Непосредственно на точки потребления — то есть, без предварительной очистки;
2. В накопительные резервуары;
3. На очистные сооружения.

Проект: водоснабжение поселка от подземного источника

Непосредственно в потребительскую сеть вода подаётся станцией II подъёма — с помощью насосов, которые, в зависимости от объёма накопительной ёмкости могут работать ступенчато или равномерно. Тут всё зависит от режима потребления ресурса, исходя из графика выбирается и схема подачи.

Всего может быть три варианта организации сети:

• С водонапорной башней, которая обычно располагается в начале сети. При такой схеме станцию рассчитывают на средний расход. Суть её работы такова: при минимальном потреблении вода накапливается в ёмкости с тем, чтобы в часы пик можно было поддерживать максимальный объём подачи.

Вариант с водонапорной башней

• С применением контрезервуара. Он, наоборот, выносится за пределы сети — такие схемы чаще всего используют при проектировании пожарных водопроводов или при их совмещении с хозяйственно-питьевыми;

Схема подачи воды с контррезервуаром

• Безбашенный. Так как в этой схеме нет аккумулирующей напор ёмкости, ей требуется большее число насосов. Их количество рассчитывают путём деления максимального расхода по графику, на максимальную подачу одного агрегата.

Схема без башни

Вариант с водонапорной башней встречается наиболее часто, так как это сооружение лучше всего обеспечивает стабильную работу сети. А так же, что немаловажно, башня позволяет уменьшить диаметр магистрального трубопровода – а соответственно, и её общую стоимость.

Кирпичная водонапорная башня

На поселковых водопроводах могут устанавливаться металлические башни. В более крупных населённых пунктах это чаще всего кирпичное сооружение в виде многогранного либо цилиндрического ствола, или железобетонное — в виде бака или стакана.

Более подробно с возможными схемами подачи воды вас ознакомит видео в этой статье.

Особенности устройства наружной сети

Комплекс сооружений, позволяющий доставить воду от источника до конечного потребителя, называют наружной системой водоснабжения.

Основные требования, которые к ней предъявляются, это:

• Экономичность;
• Экологическая надёжность;
• Бесперебойность работы с учётом роста потребления ресурса;
• Обеспечение питьевого качества и необходимого напора воды.

Сеть состоит из магистрального и распределительного трубопроводов: первый осуществляет транспортировку воды в жилые кварталы и микрорайоны, второй – к пожарным гидрантам.

По конфигурации сеть может быть:

1. Тупиковой — то есть, с разветвлённой структурой;

Что такое тупиковая сеть

1. Кольцевой (с замкнутым контуром).

Определение кольцевой сети

На заметку: Кольцевая сеть более надёжна, поэтому для обеспечения водой населённых пунктов чаще всего проектируют именно этот вариант. При этом прокладка трассы должна осуществляться кратчайшим путём и по наиболее возвышенным точкам в рельефе.

Состав трубопроводов

Естественно, основным материалом для магистралей являются трубы. Варианты могут быть разными, на выбор влияют климатические и гидрогеологические условия местности, сейсмичность, расчётные нагрузки и гидростатическое давление.

Небольшая инструкция по видам труб представлена в таблице:

Разновидность труб	Условия применения
Благодаря долговечности сплава, чугунные трубы очень широко применяются для прокладки наружных трубопроводов. Минус их заключается в том, что они плохо противостоят динамическим нагрузкам.
	В отличие от металлических труб, асбоцементные абсолютно не поддаются коррозии. К достоинствам можно отнести высокую прочность и низкую теплопроводность. Минус тот же, что и у чугуна – низкая сопротивляемость нагрузкам динамического характера.
	ЖБ трубы имеют высокую прочность и самый большой диапазон диаметров. Поэтому их чаще всего используют для прокладки трубопроводов высокого давления.
	Полиэтиленовые трубы и прочны, и легки, и имеют высокую коррозионную устойчивость. Недостаток один – высокий коэффициент линейного расширения.
	В стальных трубах объединены все достоинства вышеперечисленных вариантов. Высокая подверженность коррозии компенсируется нанесением цинкового или другого вида покрытий.

Кроме непосредственно труб, магистрали оснащаются разного рода арматурой:

1. Запорно-регулирующей (вентили и задвижки);
2. Предохранительной (обратные и редукционные клапаны, воздушные вантузы);
3. Водоразборной (колонки, выпуски, гидранты);
4. Компенсаторами.

В сети так же проектируются колодцы и камеры, в которых эта самая арматура и устанавливается. В основном, их стоят из монолитного или сборного железобетона.

• Защиту трубопроводов от динамических нагрузок может обеспечить только правильная глубина заложения.
• Низ трубы обязательно должен находиться дальше отметки промерзания грунта, а её верх должен быть закрыт минимум метровым слоем земли.

Установка тройника своими руками на развилке трубопровода

• В местах поворотов и разветвлений трубопроводов, на них монтируют фасонные части, а для защиты от внутреннего давления, в этих местах устанавливают специальные упоры.
• В тех местах, где магистраль пересекается с автомобильной или железной дорогой, прокладку труб осуществляют в путепроводах, либо под насыпями в водопропускных трубах.

Водопроводные трубы в защитном футляре

Как вариант, предусматривается футляр в виде другой трубы, диаметр которой на 30 см больше тубы водопроводной.

Подготовка воды

Крайне редко вода изначально имеет хорошее качество и не требует дополнительной очистки. Чаще всего анализы показывают, что использовать воду для питья можно только после проведения комплексных мероприятий по очистке.

Кроме качества воды в самом источнике, на выбор способов очистки влияют местные условия, назначение водопроводной сети, экономическая целесообразность и производительность очистной станции.

Перечень методов очистки выглядит примерно так:

Категория обработки воды	Современные методы достижения результата
Осветление	Коагуляция (в свободном объёме или в смесительных камерах); Отстаивание; Фильтрование.
Обеззараживание	Хлорирование; Озонирование; Бактерицидное облучение.
Специальные виды обработки	Умягчение (удаление солей); Обезжелезивание; Стабилизация (подкисление, фосфатирование, рекарбонизация); Охлаждение; Обессоливание.

Заключение

Организация систем водоснабжения является довольно сложным и ответственным процессом, и учесть все требования и нюансы может только грамотно разработанный проект. В случае ошибок в нём, либо неправильной эксплуатации систем, трубопроводы становятся постоянными источниками переувлажнения грунта.

Это приводит к его просадке не только под водопроводной магистралью, но и под другими, близко расположенными коммуникациями и сооружениями — чего никак нельзя допускать.

Такого быть не должно

Пособие по проектированию водоснабжения (и канализации), сети которых прокладываются в сложных геологических условиях, поможет обеспечить эксплуатационную надёжность систем, основными критериями которой является способность трубопроводов деформироваться без потери транспортируемого ресурса. Если утечка всё же произошла, важно иметь возможность быстро получить об этом информацию, а воду своевременно собрать и отвести в ливневую канализацию.