Трубопроводы и виды их прокладки. Подземная прокладка тепловых сетей и компенсаторов Надземный ввод теплотрассы в здание бесканальная прокладка

Канальная прокладка удовлетворяет большинству требований, однако стоимость ее в зависимости от диаметра выше на 10-50% бесканальной. Каналы предохраняют трубопроводы от воздействия грунтовых, атмосфер­ных и паводковых вод. Трубопроводы в них укладывают на подвижные и неподвижные опоры, при этом обеспечивается организованное тепловое удлинение.

Технологические размеры канала принимают исходя из минимального расстояния в свету между трубами и элементами конструкции, которое в зависимости от диаметра труб 25-1400 мм соответственно принимают рав­ным: до стенки 70-120 мм; до перекрытия 50-100 мм; до поверхности изо­ляции соседнего трубопровода 100-250 мм. Глубину заложения канала

принимают исходя из минимального объема земляных работ и равномерно­го распределения сосредоточенных нагрузок от автотранспорта на пере­крытие. В большинстве случаев толщина слоя грунта над перекрытием со­ставляет 0,8-1,2 м, но не менее 0,5 м.

При централизованном теплоснабжении для прокладки тепловых сетей применяют непроходные, полупроходные или проходные каналы. Если глубина заложения превышает 3 м, то для возможности замены труб со­оружают полупроходные или проходные каналы.

Непроходные каналы применяют для прокладки трубопроводов диа­метром до 700 мм независимо от числа труб. Конструкция канала зависит от влажности грунта. В сухих грунтах чаще устраивают блочные каналы с бетонными или кирпичными стенками либо железобетонные одно- и мно­гоячейковые. В слабых грунтах вначале выполняют бетонное основание, на которое устанавливают железобетонную плиту. При высоком уровне грун­товых вод для их отвода в основании канала прокладывают дренажный трубопровод. Тепловую сеть в непроходных каналах по возможности раз­мещают вдоль газонов.

В настоящее время устраивают преимущественно каналы из сборных железобетонных лотковых элементов (независимо от диаметра проклады­ваемых трубопроводов) типов КЛ, КЛс, или стеновых панелей типов КС и др. Каналы перекрывают плоскими железобетонными плитами. Основания каналов всех типов выполняют из бетонных плит, тощего бетона или пес­чаной подготовки.

При необходимости замены труб, вышедших из строя, или при ремонте тепловой сети в непроходных каналах приходится разрывать грунт и разби­рать канал. В некоторых случаях это сопровождается вскрытием мостового или асфальтного покрытия.

Полупроходные каналы. В сложных условиях пересечения трубопрово­дами тепловой сети существующих подземных коммуникаций, под проез­жей частью, при высоком уровне стояния грунтовых вод вместо непроход­ных устраивают полупроходные каналы. Их применяют также при про­кладке небольшого числа труб в тех местах, где по условиям эксплуатации вскрытие проезжей части исключено, а также при прокладке трубопроводов больших диаметров (800-1400 мм). Высоту полупроходного канала прини­мают не менее 1400 мм. Каналы выполняют из сборных железобетонных элементов - плиты днища, стенового блока и плиты перекрытия.

Проходные каналы. Иначе их называют коллекторами; они сооружают­ся при наличии большого числа трубопроводов. Их располагают под мосто­выми крупных магистралей, на территории больших промышленных пред­приятий, на участках, прилегающих к зданиям теплоэлектроцентралей. Со­вместно с теплопроводами в этих каналах размещают и другие подземные коммуникации: электро- и телефонные кабели, водопровод, газопровод низкого давления и т. п. Для осмотра и ремонта в коллекторах обеспечива­ется свободный доступ обслуживающего персонала к трубопроводам и оборудованию.

Коллекторы выполняются из железобетонных ребристых плит, звеньев рамной конструкции, крупных блоков и объемных элементов. Они обору­дуются освещением и естественной приточно-вытяжной вентиляцией с трехкратным воздухообменом, обеспечивающим температуру воздуха не более 30°С, и устройством для удаления воды. Входы в коллекторы преду­сматриваются через каждые 100-300 м. Для установки компенсирующих и запорных устройств на тепловой сети должны быть выполнены специаль­ные ниши и дополнительные лазы.

Бесканальная прокладка. Для защиты трубопроводов от механических воздействий при этом способе прокладки устраивают усиленную тепловую изоляцию - оболочку. Достоинствами бесканальной прокладки теплопро­водов являются сравнительно небольшая стоимость строительно-монтажных работ, небольшой объем земляных работ и сокращение сроков строительства. К ее недостаткам относится повышенная подверженность стальных труб наружной почвенной, химической и электрохимической коррозии.

При таком виде прокладки подвижные опоры не используют; трубы с тепловой изоляцией укладывают непосредственно на песчаную подушку, отсыпанную на предварительно выровненное дно траншеи. Неподвижные опоры при бесканальной прокладке труб, так же, как и при канальной, представляют собой железобетонные щитовые стенки, установленные пер­пендикулярно теплопроводам. Эти опоры при небольших диаметрах тепло­проводов, как правило, применяют вне камер или в камерах с большим диаметром при больших осевых усилиях. Для компенсации тепловых удли­нений труб применяют гнутые или сальниковые компенсаторы, располо­женные в специальных нишах или камерах. На поворотах трассы во избе­жание зажатия труб в грунте и для обеспечения возможного их перемеще­ния сооружают непроходные каналы.

При бесканальной прокладке применяют засыпные, сборные и моно­литные типы изоляции. Широкое распространение получила монолитная оболочка из автоклавного армированного пенобетона.

Надземная прокладка. Этот тип прокладки является наиболее удобным в эксплуатации и ремонте и характеризуется минимальными тепловыми потерями и простотой обнаружения мест аварий. Несущими конструкциями для труб являются отдельно стоящие опоры или мачты, обеспечивающие расположение труб на нужном расстоянии от земли. При низких опорах расстояние в свету (между поверхностью изоляции и землей) при ширине группы труб до 1,5 м принимается 0,35 м и не менее 0,5 м при большей ши­рине. Опоры выполняют обычно из железобетонных блоков, мачты и эста­кады - из стали и железобетона. Расстояние между опорами или мачтами при надземной прокладке труб диаметром 25-800 мм принимают равным 2-20 м. Иногда устраивают по одной или две промежуточные подвесные опоры с помощью растяжек, чтобы сократить число мачт и снизить капи­тальные вложения в тепловую сеть.

Для обслуживания арматуры и другого оборудования, установленного на трубопроводах тепловой сети, устраивают специальные площадки с ог­раждениями и лестницами: стационарные при высоте 2,5 м и более и пере­движные - при меньшей высоте. В местах установки магистральных задви­жек, спускных, дренажных и воздушных устройств предусматривают утеп­ленные ящики, а также приспособления для подъема людей и арматуры.

5.2. Дренаж тепловых сетей

При подземной прокладке теплопроводов во избежание проникновения воды к тепловой изоляции предусматривают искусственное понижение уровня грунтовых вод. Для этой цели совместно с теплопроводами прокла­дывают дренажные трубопроводы ниже основания канала на 200 мм. Дре­нажное устройство состоит из дренажной трубы и фильтрационного мате­риала обсыпки из песка и гравия. В зависимости от условий работы приме­няют различные дренажные трубы: для безнапорных дренажей - раструб­ные керамические, бетонные и асбестоцементные, для напорных - стальные и чугунные диаметром не менее 150 мм.

На поворотах и при перепадах заложений труб устраивают смотровые колодцы по типу канализационных. На прямолинейных участках такие ко­лодцы предусматривают не менее чем через 50 м. Если отвод дренажной воды в водоемы, овраги или в канализацию самотеком невозможен, строят насосные станции, которые размещают вблизи колодцев на глубине, зави­сящей от отметки дренажных труб. Насосные станции строят, как правило, из железобетонных колец диаметром 3 м. Станция имеет два отсека - ма­шинный зал и резервуар для приема дренажной воды.

5.3. Сооружения на тепловых сетях

Теплофикационные камеры предназначены для обслуживания обору­дования, установленного на тепловых сетях при подземной прокладке. Раз­меры камеры определяются диаметром трубопроводов тепловой сети и га­баритами оборудования. В камерах устанавливают запорную арматуру, сальниковые и дренажные устройства и др. Ширину проходов принимают не менее 600 мм, а высоту - не менее 2 м.

Теплофикационные камеры - сложные и дорогостоящие подземные сооружения, поэтому их предусматривают только в местах установки за­порной арматуры и сальниковых компенсаторов. Минимальное расстояние от поверхности земли до верха перекрытия камеры принимают равным 300 мм.

В настоящее время широко применяются теплофикационные камеры из сборного железобетона. В некоторых местах камеры выполняют из кир­пича или монолитного железобетона.

На теплопроводах диаметром 500 мм и выше применяют задвижки с электроприводом, имеющие высокий шпиндель, поэтому над заглубленной частью камеры сооружают надземный павильон высотой около 3 м.

Опоры. Для обеспечения организованного совместного перемещения трубы и изоляции при тепловых удлинениях применяют подвижные и не­подвижные опоры.

Неподвижные опоры, предназначенные для закрепления трубопрово­дов тепловых сетей в характерных точках, используют при всех способах прокладки. Характерными точками на трассе тепловой сети принято счи­тать места ответвлений, места установки задвижек, сальниковых компенса­торов, грязевиков и места установки неподвижных опор. Наибольшее рас­пространение получили щитовые опоры, которые применяют как при бес­канальной прокладке, так и при прокладке трубопроводов тепловых сетей в непроходных каналах.

Расстояния между неподвижными опорами определяют обычно расче­том труб на прочность у неподвижной опоры и в зависимости от величины компенсирующей способности принятых компенсаторов.

Подвижные опоры устанавливают при канальной и бесканальной про­кладке трубопроводов тепловой сети. Существуют следующие типы раз­личных конструкций подвижных опор: скользящие, катковые и подвесные. Скользящие опоры применяют при всех способах прокладки, кроме беска­нальной. Катковые используют при надземной прокладке по стенам зданий, а также в коллекторах, на кронштейнах. Подвесные опоры устанавливают при надземной прокладке. В местах возможных вертикальных перемеще­ний трубопровода используют пружинные опоры.

Расстояние между подвижными опорами принимают исходя из проги­ба трубопроводов, который зависит от диаметра и толщины стенки труб: чем меньше диаметр трубы, тем меньше расстояние между опорами. При прокладке в каналах трубопроводов диаметром 25-900 мм расстояние меж­ду подвижными опорами принимается соответственно 1,7-15 м. При над­земной прокладке, где допускается несколько больший прогиб труб, рас­стояние между опорами для тех же диаметров труб увеличивают до 2-20 м.

Компенсаторы применяют для снятия температурных напряжений, возникающих в трубопроводах при удлинении. Они могут быть гибкими П-образными или омега-образными, шарнирными или сальниковыми (осевы­ми). Кроме того, используют имеющиеся на трассе повороты трубопрово­дов под углом 90-120°, которые работают как компенсаторы (самокомпен­сация). Установка компенсаторов сопряжена с дополнительными капиталь­ными и эксплуатационными затратами. Минимальные затраты получаются при наличии участков самокомпенсации и применении гибких компенсато­ров. При разработке проектов тепловых сетей принимают минимальное число осевых компенсаторов, максимально используя естественную ком­пенсацию теплопроводов. Выбор типа компенсатора определяется конкрет­ными условиями прокладки трубопроводов тепловых сетей, их диаметром и параметрами теплоносителя.

Противокоррозионное покрытие трубопроводов. Для защиты тепло­проводов от наружной коррозии, вызываемой электрохимическими и хими­ческими процессами под воздействием окружающей среды, применяют противокоррозионные покрытия. Высоким качеством обладают покрытия, выполненные в заводских условиях. Тип противокоррозионного покрытия зависит от температуры теплоносителя: битумная грунтовка, несколько слоев изола по изольной мастике, оберточная бумага или шпатлевка и эпок­сидная эмаль.

Тепловая изоляция. Для тепловой изоляции трубопроводов тепловых се­тей используют различные материалы: минеральную вату, пенобетон, армо-пенобетон, газобетон, перлит, асбестоцемент, совелит, керамзитобетон и др. При канальной прокладке широко применяют подвесную изоляцию из мине­ральной ваты, при бесканальной - из автоклавного армопенобетона, асфаль-тоизола, битумоперлита и пеностекла, а иногда и засыпную изоляцию.

Тепловая изоляция состоит, как правило, из трех слоев: теплоизоляци­онного, покровного и отделочного. Покровный слой предназначен для за­щиты изоляции от механических повреждений и попадания влаги, т. е. для сохранения теплотехнических свойств. Для устройства покровного слоя используют материалы, обладающие необходимой прочностью и влагоне-проницаемостью: толь, пергамин, стеклоткань, фольгоизол, листовую сталь и дюралюминий.

В качестве покровного слоя при бесканальной прокладке теплопрово­дов в умеренно влажных песчаных грунтах применяют усиленную гидро­изоляцию и асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сет­ки; при канальной прокладке - асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сетки; при надземной прокладке - асбестоцементные полу­цилиндры, кожух из тонколистовой стали, оцинкованную или окрашенную алюминиевую краску.

Подвесная изоляция представляет собой цилиндрическую оболочку на поверхности трубы, изготовленную из минеральной ваты, формованных изделий (плит, скорлуп и сегментов) и автоклавного пенобетона.

Толщину слоя тепловой изоляции принимают согласно расчету. В ка­честве расчетной температуры теплоносителя принимают максимальную, если она не изменяется в течение рабочего периода сети (например, в паро­вых и конденсатных сетях и трубах горячего водоснабжения), и среднюю за год, если температура теплоносителя изменяется (например, в водяных се­тях). Температуру окружающей среды в коллекторах принимают +40°С, грунта на оси труб - среднюю за год, температуру наружного воздуха при надземной прокладке - среднюю за год. В соответствии с нормами проек­тирования тепловых сетей предельная толщина тепловой изоляции прини­мается исходя из способа прокладки:

При надземной прокладке и в коллекторах при диаметре труб 25-1400
мм толщина изоляции 70-200 мм;

В каналах для паровых сетей - 70-200 мм;

Для водяных сетей - 60-120 мм.

Арматуру, фланцевые соединения и другие фасонные части тепловых сетей, так же, как и трубопроводы, покрывают слоем изоляции толщиной, равной 80% толщины изоляции трубы.

При бесканальной прокладке теплопроводов в грунтах с повышенной коррозионной активностью возникает опасность коррозии труб от блуж­дающих токов. Для защиты от электрокоррозии предусматривают меро­приятия, исключающие проникание блуждающих токов к металлическим трубам, либо устраивают так называемый электрический дренаж или ка­тодную защиту (станции катодной защиты).

Завод информационных технологий «ЛИТ» в г. Переславль-Залесский выпускает гибкие теплоизоляционные изделия из вспененного полиэтилена с закрытой поровой структурой «Энергофлекс». Они экологически безопас­ны, так как изготавливаются без применения хлорфторуглеродов (фреона). В процессе эксплуатации и при переработке материал не выделяет в окру­жающую среду токсичных веществ и не оказывает вредных воздействий на организм человека при непосредственном контакте. Работа с ним не требу­ет специальных инструментов и повышенных мер безопасности.

«Энергофлекс» предназначен для теплоизоляции инженерных комму­никаций с температурой теплоносителя от минус 40 до плюс 100 °С.

Изделия «Энергофлекс» выпускаются в следующем виде:

Трубки 73 типоразмеров с внутренним диаметром от 6 до 160 мм и
толщиной стенки от 6 до 20 мм;

Рулоны шириной 1 м и толщиной 10, 13 и 20 мм.

Коэффициент теплопроводности материала при 0°С равен 0,032Вт/(м-°С).

Минераловатные теплоизоляционные изделия производятся предпри­ятиями АО «Термостепс» (г.г. Тверь, Омск, Пермь, Самара, Салават, Яро­славль), АКСИ (г. Челябинск), АО «Тизол», Назаровским ЗТИ, заводом «Комат» (г. Ростов-на-Дону), ЗАО «Минеральная вата» (г. Железнодорож­ный Московской обл.) и др.

Применяются также импортные материалы фирм ROCKWOLL, Рагос, Izomat и др.

Эксплуатационные свойства волокнистых теплоизоляционных мате­риалов зависят от состава используемого различными производителями исходного сырья и технологического оборудования и изменяются в доста­точно широком диапазоне.

Техническая тепловая изоляция из минеральной ваты делится на два типа: высокотемпературная и низкотемпературная. Компанией ЗАО «Ми­неральная вата» выпускается тепловая изоляция «ROCKWOLL» в виде стекловолокнистых минераловатных плит и матов. Более 27% от всех про­изводимых в России волокнистых теплоизоляционных материалов прихо­дится на долю теплоизоляции URSA, выпускаемой ОАО «Флайдерер-Чудово». Эти изделия изготавливаются из штапельного стеклянного волок­на и отличаются высокими теплотехническими и акустическими характери­стиками. В зависимости от марки изделия коэффициент теплопроводности

такой изоляции колеблется от 0,035 до 0,041 Вт/(м-°С), при температуре 10°С. Изделия характеризуются высокими экологическими показателями; их можно применять, если температура теплоносителя находится в преде­лах от минус 60 до плюс 180°С.

ЗАО «Изоляционный завод» (г. Санкт-Петербург) выпускает изолиро­ванные трубы для теплосетей. В качестве изоляции здесь применяется ар-мопенобетон, к преимуществам которого следует отнести:

Высокую предельную температуру применения (до 300°С);

Высокую прочность на сжатие (не менее 0,5 МПа);

Возможность применения при бесканальной прокладке на любой глу­
бине заложения теплопроводов и во всех грунтовых условиях;

Наличие на изолируемой поверхности пассивирующей защитной
пленки, возникающей при соприкосновении пенобетона с металлом трубы;

Изоляция является негорючей, что позволяет использовать ее при всех
видах прокладки (надземно, подземно, канально или бесканально).

Коэффициент теплопроводности такой изоляции равен 0,05-0,06 Вт/(м-°С).

Одним из самых перспективных способов на сегодняшний день явля­ется применение предварительно изолированных трубопроводов беска­нальной прокладки с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией в полиэтиле­новой оболочке. Применение трубопроводов типа «труба в трубе» является наиболее прогрессивным способом энергосбережения в строительстве теп­ловых сетей. В США и Западной Европе, особенно в северных регионах, эти конструкции применяются уже с середины 60-х г.г. В России - всего лишь с 90-х г.г.

Основные преимущества таких конструкций:

Повышение долговечности конструкций до 25-30 лет и более, т. е. в
2-3 раза;

Снижение тепловых потерь до 2-3 % по сравнению с существующими
20^40% (и более) в зависимости от региона;

Уменьшение эксплуатационных расходов в 9-10 раз;

Снижение расходов на ремонт теплотрасс не менее чем в 3 раза;

Снижение капитальных затрат при строительстве новых теплотрасс в
1,2-1,3 раза и значительное (в 2-3 раза) снижение сроков строительства;

Значительное повышение надежности теплотрасс, сооружаемых по
новой технологии;

Возможность применения системы оперативного дистанционного
контроля за увлажнением изоляции, что позволяет своевременно реагиро­
вать на нарушение целостности стальной трубы или полиэтиленового гид­
роизоляционного покрытия и заранее предотвращать утечки и аварии.

По инициативе Правительства Москвы, Госстроя России, РАО «ЕЭС России», ЗАО «МосФлоулайн», Корпорации «ТВЭЛ» (г. Санкт-Петербург) и ряда других организаций в 1999 г. была создана Ассоциация производи­телей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоля­цией.

ГЛАВА 6. КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА

Содержание раздела

Тепловые сети по способу прокладки де­лятся на подземные и надземные (воз­душные). Подземная прокладка трубопрово­дов тепловых сетей выполняется: в каналах непроходного и полупроходного поперечно­го сечения, в туннелях (проходных каналах) высотой 2 м и более, в общих коллекторах для совместной прокладки трубопроводов и кабелей различного назначения, во внутриквартальных коллекторах и технических под­польях и коридорах, бесканально.

Надземная прокладка трубопроводов выполняется на отдельно стоящих мачтах или низких опорах, на эстакадах со сплошным пролетным строением, на мачтах с подвеской труб на тягах (вантовая кон­струкция) и на кронштейнах.

К особой группе конструкций относятся специальные сооружения: мостовые пере­ходы, подводные переходы, тоннельные пе­реходы и переходы в футлярах. Эти сооруже­ния, как правило, проектируются и строятся по отдельным проектам с привлечением спе­циализированных организаций.

Выбор способа и конструкций проклад­ки трубопроводов обуславливается многими факторами, основными из которых являют­ся: диаметр трубопроводов, требования экс­плуатационной надежности теплопроводов, экономичность конструкций и способ выпол­нения строительства.

При размещении трассы тепловых сетей в районах существующей или перспективной городской застройки по архитектурным со­ображениям обычно принимается подземная прокладка трубопроводов. В строительстве подземных тепловых сетей наибольшее при­менение получила прокладка трубопроводов в непроходных и полупроходных каналах.

Канальная конструкция имеет ряд по­ложительных свойств, отвечающих специфи­ческим условиям работы горячих трубо­проводов. Каналы являются строительной конструкцией, ограждающей трубопроводы и тепловую изоляцию от непосредственного контакта, с грунтом, оказывающим на них как механические, так и электрохимические воздействия. Конструкция канала полностью разгружает трубопроводы от действия массы грунта и временных транспортных нагрузок, поэтому при их расчете на прочность учиты­ваются только напряжения, возникающие от внутреннего давления теплоносителя, соб­ственного веса и температурных удлинений трубопровода, которые можно определить с достаточной степенью точности.

Прокладка в каналах обеспечивает сво­бодное температурное перемещение трубо­проводов как в продольном (осевом), так и в поперечном направлении, что позволяет использовать их самокомпенсирующую спо­собность на угловых участках трассы тепло­вой сети.

Использование при канальной проклад­ке естественной гибкости трубопроводов для самокомпенсации дает возможность сокра­тить количество или полностью отказаться от установки осевых (сальниковых) компен­саторов, требующих сооружения и обслужи­вания камер, а также гнутых компенсаторов, применение которых нежелательно в город­ских условиях и приводит к увеличению за­трат труб на 8-15%.

Конструкция канальной прокладки яв­ляется универсальной, так как может быть применена при различных гидрогеологиче­ских грунтовых условиях.

При достаточной герметичности строи­тельной конструкции канала и исправно ра­ботающих дренажных устройствах создают­ся условия, препятствующие проникновению в канал поверхностных и грунтовых вод, что обеспечивает неувлажняемость тепловой изоляции и предохраняет от коррозии на­ружную поверхность стальных труб. Трасса тепловых сетей, прокладываемых в каналах (в отличие от бесканальной), может быть выбрана без значительных трудностей по проезжей и непроезжей территории города совместно с другими коммуникациями, в об­ход или с небольшим приближением к суще­ствующим сооружениям, а также с учетом различных планировочных требований (пер­спективные изменения рельефа местности, назначения территории и пр.).

Одним из положительных свойств ка­нальной прокладки является возможность применения в качестве подвесной теплоизо­ляции трубопроводов легких материалов (из­делия из минеральной ваты, стекловолокна и др.) с малым коэффициентом теплопро­водности, что позволяет снизить тепловые потери в сетях.

По эксплуатационным качествам про­кладка тепловых сетей в непроходных и по­лупроходных каналах имеет существенные различия. Непроходные каналы, недоступ­ные для осмотра без вскрытия дорожной одежды, разработки грунта и разборки строительной конструкции, не позволяют об­наружить возникшие повреждения теплоизо­ляции и трубопроводов, а также профилактически их устранить, что приводит к необ­ходимости производства ремонтных работ в момент аварийных повреждений.

Несмотря на недостатки, прокладка в непроходных каналах является распростра­ненным типом подземной прокладки теп­ловых сетей.

В полупроходных каналах, доступных для прохода эксплуатационного персонала (при отключенных теплопроводах), осмотр и обнаружение повреждений теплоизоляции, труб и строительных конструкций, а также их текущий ремонт могут быть в большин­стве случаев выполнены без разрытия и раз­борки канала, что значительно увеличивает надежность и срок службы тепловых сетей. Однако внутренние габариты полупроход­ных каналов превышают габариты непро­ходных каналов, что, естественно, увеличи­вает их строительную стоимость и расход материалов. Поэтому полупроходные ка­налы применяются главным образом при прокладке трубопроводов больших диамет­ров или на отдельных участках тепловых се­тей при прохождении трассы по территории, не допускающей производства разрытий, а также при большой глубине заложения ка­налов, когда засыпка над перекрытием пре­вышает 2,5 м.

Как показывает опыт эксплуатации, тру­бопроводы больших диаметров, проложен­ные в непроходных каналах, недоступных для осмотра и текущего ремонта, наиболее подвержены аварийным повреждениям по причине наружной коррозии. Эти поврежде­ния приводят к длительному прекращению теплоснабжения целых жилых районов и промышленных предприятий, производству аварийно-восстановительных работ, дезорга­низации движения транспорта, нарушению благоустройства, что связано с большими материальными затратами и опасностью для эксплуатационного персонала и населения. Ущерб, наносимый в результате поврежде­ний трубопроводов больших диаметров, не идет ни в какое сравнение с повреждениями трубопроводов средних и малых диаметров.

Учитывая, что удорожание строитель­ства одноячейковых полупроходных каналов по сравнению с каналами непроходными при диаметре тепловых сетей 800 - 1200 мм не­значительно, следует рекомендовать их при­менение во всех случаях и на всем протяже­нии тепломагистралей указанных диаметров. Рекомендуя прокладку трубопроводов боль­ших диаметров в полупроходных каналах, нельзя не отметить их преимущества перед непроходными каналами по степени ремон­топригодности, а именно возможности заме­нять в них изношенные трубопроводы на значительном протяжении без разрытия и разборки строительной конструкции с при­менением закрытого способа производства монтажных работ.

Сущность закрытого способа замены из­ношенных трубопроводов состоит в извлече­нии их из канала путем горизонтального перемещения одновременно с монтажом новых изолированных трубопроводов с по­мощью домкратной установки.

Необходимость в сооружении туннелей (проходных каналов) возникает, как правило, на головных участках магистральных тепло­вых сетей, отходящих от крупных ТЭЦ, когда приходится про­кладывать большое количество трубопрово­дов горячей воды и пара. В таких тепло­фикационных туннелях прокладка кабелей сильных и слабых токов не рекомендуется из-за практической невозможности создания в нем требуемого постоянного температур­ного режима.

Теплофикационные туннели сооружают­ся главным образом на транзитных участках трубопроводов большого диаметра, прокла­дываемых от ТЭЦ, размещенных на пери­ферии города, когда надземная прокладка трубопроводов не может быть допущена по архитектурно-планировочным соображе­ниям.

Туннели должны размещаться в наибо­лее благоприятных гидрогеологических усло­виях, чтобы избежать устройства глубоко расположенного попутного дренажа и дре­нажных насосных станций.

Общие коллекторы, как правило, сле­дует предусматривать в следующих случаях: при необходимости одновременного разме­щения двухтрубных тепловых сетей диамет­ром от 500 до 900 мм, водопровода диа­метром до 500 мм, кабелей связи 10 шт. и более, электрических кабелей напряжением до 10 кВ в количестве 10 шт. и более; при реконструкции городских магистралей с раз­витым подземным хозяйством; при недо­статке свободных мест в поперечном про­филе улиц для размещения сетей в транше­ях; на пересечениях с магистральными ули­цами.

В исключительных случаях по согласо­ванию с заказчиком и эксплуатационными организациями допускается прокладка в кол­лекторе трубопроводов диаметром 1000 мм и водоводов до 900 мм, воздуховодов, холодопроводов, трубопроводов оборотного во­доснабжения и других инженерных сетей. Прокладка газопроводов всех видов в общих городских коллекторах запрещается [ 1 ].

Общие коллекторы следует проклады­вать вдоль городских улиц и дорог прямоли­нейно, параллельно оси проезжей части или красной линии. Целесообразно размещать коллекторы на технических полосах и под полосами зеленых насаждений. Продольный профиль коллектора должен обеспечивать самотечный отвод аварийных и грунтовых вод. Уклон лотка коллектора следует при­нимать не менее 0,005. Глубину коллектора необходимо назначать с учетом глубины за­ложения пересекаемых коммуникаций и дру­гих сооружений, несущей способности кон­струкций и температурного режима внутри коллектора.

Принимая решение о прокладке трубо­проводов в туннеле или коллекторе, следует учитывать возможность обеспечения отвода дренажных и аварийных вод из коллектора в существующие ливневые стоки и есте­ственные водоемы. Размещение коллектора в плане и профиле по отношению к зданиям, сооружениям и параллельно прокладывае­мым коммуникациям должно обеспечивать возможность производства строительных ра­бот без нарушения прочности, устойчивости и рабочего состояния этих сооружений и коммуникаций.

Туннели и коллекторы, размещаемые вдоль городских улиц и дорог, как правило, сооружаются открытым способом с приме­нением типовых сборных железобетонных конструкций, надежность которых должна быть проверена с учетом конкретных мест­ных условий трассы (характеристики гидро­геологических условий, транспортных нагру­зок и пр.).

В зависимости от количества и вида ин­женерных сетей, прокладываемых совместно с трубопроводами, общий коллектор может быть одно- и двухсекционным. Выбор кон­струкции и внутренних габаритов коллек­тора должен производиться также в зависи­мости от наличия прокладываемых комму­никаций.

Проектирование общих коллекторов должно проводиться в соответствии со схе­мой их сооружения на перспективу, состав­ленной с учетом основных положений гене­рального плана развития города на расчет­ный срок. При строительстве новых районов с озелененными улицами и свободной плани­ровкой жилой застройки тепловые сети вме­сте с другими подземными сетями разме­щают вне проезжей части - под технически­ми полосами, полосами зеленых насаждений, а в исключительных случаях - под тротуа­рами. Рекомендуется размещать инженерные подземные сети на незастроенных террито­риях вблизи полосы отвода улиц и дорог.

Прокладка тепловых сетей на террито­рии вновь строящихся районов может быть выполнена в коллекторах, сооружаемых в жилых кварталах и микрорайонах для раз­мещения инженерных коммуникаций, обслу­живающих данную застройку [ 2 ], а также в технических подпольях и технических кори­дорах зданий.

Прокладка распределительных тепловых сетей диаметром до D у 300 мм в техниче­ских коридорах или подвалах зданий высо­той в свету не менее 2 м допускается при условии создания возможности их нормаль­ной эксплуатации (удобство обслуживания и ремонта оборудования). Трубопроводы должны укладываться на бетонные опоры или кронштейны, а компенсация темпера­турных удлинений осуществляться за счет П-образных гнутых компенсаторов и угло­вых участков труб. Технические подполья должны иметь два входа, не сообщающиеся с входами в жилые помещения. Электропро­водка должна выполняться в стальных тру­бах, а конструкция светильников - исклю­чать доступ к лампам без специальных приспособлений. Запрещается в местах про­хождения трубопровода устраивать склад­ские или другие помещения. Прокладку теп­ловых сетей в микрорайонах по трассам, со­впадающим с другими инженерными комму­никациями, следует предусматривать совме­щенную в общих траншеях с размещением трубопроводов в каналах или бесканально.

Способ надземной (воздушной) про­кладки тепловых сетей имеет ограниченное применение в условиях сложившейся и пер­спективной застройки города из-за архитек­турно-планировочных требований, предъяв­ляемых к сооружениям такого вида.

Надземная прокладка трубопроводов широко применяется на территории про­мышленных зон и отдельных предприятий, где они размещаются на эстакадах и мачтах совместно с производственными паропрово­дами и технологическими трубопроводами, а также на кронштейнах, укрепляемых на стенах зданий.

Значительное преимущество имеет над­земный способ прокладки по сравнению с подземным при строительстве тепловых се­тей на территориях с высоким уровнем стоя­ния грунтовых вод, а также при просадочных грунтах и в районах вечной мерзлоты.

Следует принимать во внимание, что конструкция тепловой изоляции и собствен­но трубопроводы при воздушной прокладке не подвергаются разрушающему действию грунтовой влаги, а поэтому существенно по­вышается их долговечность и снижаются тепловые потери. Существенным является также экономичность надземной прокладки тепловых сетей. Даже при благоприятных грунтовых условиях по стоимости капиталь­ных затрат и расходу строительных материа­лов воздушная прокладка трубопроводов средних диаметров экономичнее подземной прокладки в каналах на 20 - 30%, а при больших диаметрах - на 30 - 40%.

В связи с возросшим проектированием и строительством загородных ТЭЦ и атомных станций теплоснабжения (АСТ) для централизованного теплоснабжения крупных городов большое значение приобретают во­просы повышения эксплуатационной надеж­ности и долговечности транзитных тепломагистралей большого диаметра (1000 - 1400 мм) и протяженности при одновремен­ном снижении их металлоемкости и расходо­вании материальных ресурсов. Имеющийся опыт проектирования, строительства и экс­плуатации надземных тепломагистралей большого диаметра (1200-1400 мм) протя­женностью 5-10 км дал положительные ре­зультаты, что указывает на необходимость их дальнейшего сооружения. Особенно целе­сообразна надземная прокладка тепломаги­стралей при неблагоприятных гидрогеологи­ческих условиях, а также на участках трассы, расположенных на незастраиваемой терри­тории, вдоль автомобильных дорог и на пересечении небольших водных преград и оврагов.

При выборе способов и конструкций прокладки тепловых сетей должны учиты­ваться особые условия строительства в райо­нах: с сейсмичностью 8 баллов и более, рас­пространения вечномерзлых и просадочных от замачивания грунтов, а также при нали­чии торфяных и илистых грунтов. Дополни­тельные требования к тепловым сетям в особых условиях строительства изложены в СНиП 2.04.07-86*.

Теплопроводы прокладывают подземным или надземным способом. Подземный способ является основным в жилых, районах, так как при этом не загромождается территория и не ухудшается архитектурный облик города. Надземный способ применяют обычно на территориях промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов. В жилых районах надземный способ используют только в особо тяжелых условиях: вечномерзлотные и проседающие при оттаивании грунты, заболоченные участки, большая густота существующих подземных сооружений, сильно изрезанная оврагами местность, пересечение естественных и искусственных препятствий.

Подземные теплопроводы в настоящее время прокладывают в проходных и непроходных каналах (применявшиеся ранее полупроходные каналы сейчас не используют) или бесканальным способом. Кроме того, в жилых микрорайонах распределительные сети прокладывают иногда в технических подпольях (коридорах, тоннелях) зданий, что удешевляет и упрощает строительство и эксплуатацию.

При прокладке в каналах и технических подпольях зданий теплопроводы защищены со всех сторон от механических воздействий и нагрузок и в некоторой степени от грунтовых и поверхностных вод. Для восприятия собственного веса теплопровода устанавливают специальные подвижные опоры. При бесканальной прокладке теплопроводы непосредственно контактируют с грунтом и внешние механические нагрузки воспринимаются трубой и теплоизоляционной конструкцией. При этом подвижных опор не устанавливают, а теплопроводы укладывают прямо на грунт или слой песка и гравия. Стоимость бесканальной прокладки на 25-30% меньше, чем в каналах, однако условия работы теплопроводов тяжелее.

Глубина заложения теплопроводов от верхнего уровня каналов или изоляционной конструкции (при бесканальной прокладке) до поверхности земли составляет 0,5--0,7 м. При высоком уровне грунтовых вод его искусственно снижают устройством попутного дренажа из гравия, песка и дренажных труб под каналом или изоляционной конструкцией.

Каналы в настоящее время изготовляют, как правило, из унифицированных сборных железобетонных деталей. Для защиты от грунтовых и поверхностных вод наружную поверхность каналов покрывают битумом с оклейкой гидрозащитным рулонным материалом. Для сбора влаги, которая попадает внутрь каналов, их дну следует придавать поперечный уклон не менее 0,002 в одну сторону, где делаются иногда закрытые (плитами, решетками) лотки, по которым вода стекает в сборные приямки, откуда отводится в водостоки.

Следует отметить, что, несмотря на гидроизоляцию каналов, естественная влага, содержащаяся в грунте, проникает в них через их наружные стенки, испаряется и насыщает воздух. При охлаждении влажного воздуха на перекрытиях и стенках канала скапливается влага, которая стекает вниз и может вызывать увлажнение изоляции.

В проходных каналах обеспечиваются наилучшие условия для работы, эксплуатации и ремонта теплопроводов, однако по капитальным затратам они являются наиболее дорогими. В связи с этим сооружать их целесообразно только на наиболее ответственных участках, а также при совместной прокладке теплопроводов с другими инженерными коммуникациями. При совместной прокладке различных коммуникаций проходные каналы называют коллекторами. В городах в настоящее время они получили широкое распространение. На рис. 6.4 показано сечение типового односекционного коллектора.

Проходные каналы (коллекторы) оборудуют естественной или принудительной вентиляцией, обеспечивающей температуру воздуха в канале не выше 40°С в периоды ремонтов и не выше 50°С при работе, электрическим освещением с напряжением до 30 В, телефонной свяью. Для сбора влаги в пониженных точках трассы устраивают приямки, сообщающиеся с водостоками или оборудованные откачивающими насосами с автоматическим или дистанционным управлением.

Рис. 6.4. Сечение типового городского коллектора

1 и 2 - подающий и обратный трубопроводы; 3 - конденсатопровод; 4 - телефонные кабели; 5 - силовые кабели; 6 - паропровод; 7 - водопровод

Габаритные размеры проходных каналов (коллекторов) выбирают из условия свободного доступа ко всем элементам теплопроводов, позволяющего проводить полный капитальный ремонт их без вскрытий и разрушений дорожных покрытий. Ширину прохода в канале принимают не менее 700 мм, а высоту- не менее 2 м (допускается принимать высоту до балки 1,8 м). Через каждые 200-250 м по трассе делают люки, оборудованные для спуска в канал лестницами или скобами. В местах расположения большого количества оборудования могут устраиваться специальные уширения (камеры) или сооружаться павильоны.

Непроходные каналы применяют обычно для теплопроводов диаметром до 500-700 мм. Изготовляют их прямоугольной, сводчатой и цилиндрической формы из железобетонных плит и сводов, асбестоцементных и металлических труб и др. При этом между поверхностью теплопроводов и стенками канала оставляют, как правило, воздушный зазор, через который происходит высыхание тепловой изоляции и удаление влаги из каналов. В качестве примера на рис. 6.5 показано сечение прямоугольного непроходного канала, изготовляемого из унифицированных сборных железобетонных деталей.

Рис. 6.5. Сечения непроходного канала

1 и 2 - лотковые блоки соответственно нижний и верхний; 3 - соединительный элемент с цементной забелкой; 4 - опорная плита; 5 - песчаная подготовка

Габаритные размеры непроходных каналов выбирают в основном в зависимости от расстояния между теплопроводами и между поверхностями теплоизоляционной конструкции и каналов, а также из условия обеспечения удобного доступа к оборудованию в камерах. Для уменьшения расстояния между теплопроводами оборудование на них иногда устанавливают вразбежку.

Бесканальную прокладку применяют обычно для труб небольших диаметров (до 200-300 мм), так как при прокладке таких труб в непроходных каналах условия их работы получаются практически более трудными (из-за заноса воздушного зазора в каналах грязью и сложности удаления из них влаги при этом). В последние годы в связи с повышением надежности бесканальной прокладки теплопроводов (путем внедрения сварки, более совершенных теплоизоляционных конструкций и др.) ее начинают использовать и для труб больших диаметров, (500 мм и более).

Теплопроводы, прокладываемые бесканальным способом, подразделяют в зависимости от вида теплоизоляционной конструкции: в монолитных оболочках, литые (сборно-литые) и засыпные (рис. 6.6) и в за висимости от характера восприятия весовых нагрузок: разгруженные и неразгруженные.

Рис. 6.6. Типы бесканальных теплопроводов

а -в сборной и монолитной оболочке; б-литые и сборно-литые; в - засыпные

Конструкции в монолитных оболочках выполняют обычно в заводских условиях. На трассе производится только стыковая сварка отдельных элементов и изоляция стыковых соединений. Литые конструкции могут изготовляться как в заводских условиях, так и на трассе путем заливки трубрпроводов (и стыковых соединений после опрессовки) жидкими исходными теплоизоляционными материалами с последующим их схватыванием (затвердеванием). Засыпную изоляцию выполняют на смонтированных в траншеях и спрессованных трубопроводах из сыпучих теплоизоляционных материалов.

К разгруженным относятся конструкции, в которых теплоизоляционное покрытие обладает достаточной механической прочностью и разгружает трубопроводы от внешних нагрузок (веса грунта, веса проходящего на поверхности транспорта и т. п.). К ним относятся литые (сборно-литые) и монолитные оболочки.

В неразгруженных конструкциях внешние механические нагрузки передаются через тепловую изоляцию непосредственно на трубопровод. К ним относятся засыпные теплопроводы.

На подземных теплопроводах оборудование, требующее обслуживания (задвижки, сальниковые компенсаторы, дренажные устройства спускники, воздушники и др.), размещают в специальных камерах, а гибкие компенсаторы - в нишах. Камеры и ниши, как и каналы, сооружают из сборных железобетонных элементов. Конструктивно камеры выполняют подземными или с надземными павильонами. Подземные камеры устраивают при трубопроводах Небольших диаметров и применении задвижек с ручным приводом. Камеры с надземными павильонами обеспечивают лучшее обслуживание крупногабаритного оборудования, в частности, задвижек с электро- и гидроприводами, которые устанавливают обычно при диаметрах трубопроводов 500 мм и более. На рис. 6.8 показана конструкция подземной камеры.

Габаритные размеры камер выбирают из условия обеспечения удобства и безопасности обслуживания оборудования. Для входа в подземные камеры в углах по диагонали устраивают люки - не менее двух при внутренней площади до 6 м 2 и не менее четырех при большей площади. Диаметр люка принимают не менее 0,63 м. Под каждым люком устанавливают лестницы или скобы с шагом не более 0,4 м для спуска в камеры. Днище камер выполняют с уклоном > 0,02 к одному из углов (под люком), где устраивают прикрываемые сверху решеткой приямки для сбора воды глубиной не менее 0,3 м и размерами в плане 0,4x0,4 м. Вода из приямков отводится самотеком или при помощи насосов в водостоки либо приемные колодцы.

Рис. 6.8. Подземная камера

Надземные теплопроводы прокладывают на отдельно стоящих опорах (низких и высоких) и мачтах, на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок и на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовые конструкции). На промышленных предприятиях применяют иногда упрощенные прокладки: на консолях (кронштейнах) по конструкциям зданий и подставках (подушках) по крышам зданий.

Опоры и мачты выполняют, как правило, железобетонными или металлическими. Пролетные строения эстакад и анкерные стойки (не подвижные опоры) обычно изготовляют металлическими. При этом строительные конструкции могут сооружаться одно-, двух- и много ярусными..

Прокладка теплопроводов на отдельно стоящих опорах и мачтах является наиболее простой и применяется обычно при небольшом числе труб (две - четыре). В настоящее время в СССР разработаны типовые конструкции отдельно стоящих низких и высоких железобетонных опор, выполняемых с одной стойкой в виде Т-образной опоры и с двумя отдельными стойками или рамами в виде П-образных опор. Для уменьшения количества стоек трубопроводы большого диаметра могут использоваться в качестве несущих конструкций для укладки или подвески к ним трубопроводов малого диаметра, требующих более частой установки опор. При прокладке теплопроводов на низких опорах расстояние между их нижней образующей и поверхностью земли должно быть не меньше 0,35 м при ширине группы труб до 1,5 м и не менее 0,5 м при ширине более 1,5 м.

Прокладка теплопроводов на эстакадах является наиболее дорогой и требует наибольшего расхода металла. В связи с этим ее целесообразно применять при большом числе труб (не менее пяти-шести), а также при необходимости регулярного надзора за ними. При этом трубопроводы больших диаметров опираются обычно непосредственно на стойки эстакад, а малых - на опоры, уложенные в пролетном строении.

Прокладка теплопроводов на подвесных (вантовых) конструкциях является наиболее экономичной, так как позволяет значительно увеличить расстояние между мачтами и тем самым уменьшить расход строительных материалов. При совместной прокладке трубопроводов различных диаметров между мачтами выполняются прогоны из швеллеров, подвешенных на тягах. Такие прогоны позволяют устанавливать дополнительные опоры для трубопроводов малых диаметров.

Для обслуживания оборудования (задвижек, сальниковых компенсаторов) устраивают площадки с ограждениями и лестницами: стационарные при расстоянии от низа теплоизолирующей конструкции до поверхности земли 2,5 м и более или передвижные - при меньшем расстоянии, а в труднодоступных местах и на эстакадах - проходные мостики. При прокладке теплопроводов на низких опорах в местах установки оборудования должно предусматриваться покрытие поверхности земли бетоном, а на оборудовании - устройство металлических кожухов.

Трубы и араматура . Для строительства тепловых сетей используют стальные трубы, соединяемые при помощи электрической или газовой сварки. Стальные трубы подвергаются внутренней и наружной коррозии, что снижает срок службы и надежность тепловых сетей. В связи с этим для местных систем горячего водоснабжения, которые подвержены усиленной коррозии, применяют трубы стальные оцинкованные. В ближайшем будущем намечается применение эмалированных труб.

Из стальных труб для тепловых сетей в настоящее время используют в основном электросварные с продольным прямым и спиральным швом и бесшовные, горячедеформированные и холоднодеформированные, изготовляемые из сталей марок Ст. 3, 4, 5, 10, 20 и низколегированных. Выпускаются электросварные трубы до условного диаметра 1400 мм, бесшовные - 400 мм. Для сетей горячего водоснабжения могут применяться также водогазопроводные стальные трубы.

В последние годы ведутся работы по использованию для теплоснабжения неметаллических труб (асбестоцементных; полимерных, стеклянных и др.). К их достоинствам относится высокая антикоррозионная устойчивость, а у полимерных и стеклянных труб и более низкая шероховатость по сравнению со стальными трубами. Асбестоцементные и стеклянные трубы соединяют при помощи специальных конструкций, а полимерные трубы - на сварке, что значительно упрощает монтаж и повышает надежность и герметичность соединений. Основным недостатком указанных неметаллических труб являются невысокие допустимые значения температур и давлений теплоносителя-примерно 100°С и 0,6 МПа. В связи с этим их можно использовать только в сетях, работающих с низкими параметрами воды, например в системах горячего водоснабжения, конденсатопроводах и др.

Арматура, применяемая в тепловых сетях, по назначению подразделяется на запорную, регулировочную, предохранительную (защитную), дросселирующую, конденсатоотводящую и контрольно-измерительную.

К основной арматуре общего назначения относят обычно запорную арматуру, так как она используется наиболее широко непосредственно на трассе тепловых сетей. Остальные виды арматуры устанавливаются, как правило, в тепловых пунктах, насосных и дросселирующих подстанциях и др.

Основными типами запорной арматуры тепловых сетей являются задвижки и вентили. Задвижки применяются обычно в водяных сетях, вентили - в паровых. Изготовляют их из стали и чугуна с фланцевыми и муфтовыми присоединительными концами, а также с концами под приварку труб на различные условные диаметры.

Запорная арматура в тепловых сетях устанавливается на всех трубопроводах, отходящих от источника тепла, в узлах ответвлений с d y >100 мм, в узлах ответвлений к отдельным зданиям при d y 50 мм и длине ответвления l > 30 м или к группе зданий с суммарной нагрузкой до 600 кВт (0,5 Гкал/ч), а также на штуцерах для спуска воды, выпуска воздуха и пусковых дренажей. Кроме того, в водяных сетях устанавливаются секционирующие задвижки: при d y >100 мм через l ce кц <1000 м; при d y =350...500 мм через l секц <1500 м при условии спуска воды из секции и ее заполнения водой не более чем за 4 ч, и при d y > 600 мм через l c екц <3000 м при условии спуска воды из секции и ее заполнения водой не более чем за 5 ч.

В местах установки секционирующих задвижек делаются перемычки между подающими и обратными трубопроводами с диаметром, равным 0,3 диаметра основных трубопроводов, для создания циркуляции теплоносителя при авариях. На перемычке последовательно устанавливаются две задвижки и контрольный вентиль между ними на d y = 25 мм для проверки плотности закрытия задвижек.

Для облегчения открытия задвижек с d y > 350 мм на водяных сетях и с d y > 200 мм и р у >1,6 МПа на паровых сетях, требующих большого вращательного момента, делают обводные линии (разгрузочные байпасы) с запорным вентилем. В этом случае затвор разгружается от сил давления при открытии задвижек и уплотнительные поверхности предохраняются от износа. В паровых сетях обводные линии используются также для пуска паропроводов. Задвижки с d y > 500 мм, требующие для своего открытия или закрытия вращательного момента более 500 Н-м, должны применяться с электроприводом. С электроприводом предусматривают также все задвижки при дистанционном управлении.

Трубы и арматуру выбирают из выпускаемого сортамента в зависимости от условного давления, рабочих (расчетных) параметров теплоносителя и окружающей среды.

Условное давление определяет максимально допустимое давление, которое длительно могут выдержать трубы и арматура определенного типа при нормальной температуре среды + 20°С. При повышении температуры cреды допустимое давление снижается.

Рабочие давления и температуры теплоносителя для выбора труб, арматуры и оборудования тепловых сетей, а также для расчета трубопроводов на прочность и при определении нагрузок на строительные конструкции должны приниматься равными, как правило, номинальным (максимальным) значениям в подающих трубопроводах или на нагнетании насосов с учетом рельефа местности. Значения рабочих параметров для различных случаев, а также ограничения при выборе материалов труб и арматуры в зависимости от рабочих параметров теплоносителя и окружающей среды указаны в СНиП II-36-73.

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.

Надземная прокладка трубопроводов

Надземная прокладка трубопроводов через внутризаводские автомобильные дороги и железнодорожные подъездные пути ведётся с соблюдением следующих основных требований. Пересечение дорог сетями трубопроводов принимают под углом 90° к оси дороги, а в случаях невозможности выполнения этого требования допускается уменьшать угол пересечения до 45°С.

Тепловые сети прокладываются наземным или подземным (крайне редко) способами. При надземной прокладке трубопроводы укладываются на эстакадах или на отдельно стоящих опорах. При подземном способе трубопроводы прокладываются в непроходных каналах.

Простые подвесные опоры применяют при надземной прокладке трубопроводов на эстакадах с растяжками на участках самокомпенсации или при установке П-образных компенсаторов. Максимальные пролёты между подвесными опорами дополнительно проверяют расчётом по наибольшей допускаемой нагрузке на опору.

В производственных зданиях и сооружениях следует предусматривать надземную прокладку трубопроводов (по стенам, колоннам и другим строительным конструкциям), а при невозможности такого размещения допускается предусматривать прокладку трубопроводов в подпольных каналах. надземный прокладка трубопровод

При надземной прокладке трубопроводов во избежание замерзания транспортируемой среды при отрицательных температурах наружного воздуха должна обеспечиваться непрерывная подача пара и конденсата (особенно для трубопроводов небольшого диаметра) или предусматриваться попутный обогрев конденсатопроводов.

Паропроводы отработавшего и вторичного пара и конденсатопроводы по возможности укладываются совместно с существующимипаропроводами свежего пара, водоводами и технологическими трубопроводами. При высоком уровне грунтовых вод следует преимущественно применять надземную прокладку трубопроводов пара и конденсата.

Надземная прокладка трубопроводов осуществлялась преимущественно на эстакадах и высоких опорах. На некоторых отечественных заводах применялась также пониженная прокладка (2--2,5 м от планировочных отметок земли).

Надземную прокладку трубопроводов как правило, следует предусматривать на эстакадах или отдельно стоящих опорах.

Надземная прокладка трубопроводов для транспортирования нагретых продуктов должна предусматриваться на отдельно стоящих опорах и эстакадах высотой, исключающей тепловое воздействие трубопроводов на вечномерзлые грунты оснований.

При надземной прокладке трубопроводов в зависимости от их характеристик и условий эксплуатации применяют следующие типы опор неподвижные и подвижные (скользящие, катковые и подвесные). Подвижные опоры дают возможность трубопроводу перемещаться при температурных деформациях.

Надземная прокладка трубопроводов по стойкам удобна в эксплуатации, так как при том трубопроводы доступны для ремонта и наблюдения однако этот способ дорогой, а потому широкого применения не получил.

Для турбулентного режима (диаметр трубопровода 200-- 300 мм, г 80°С) Беш рекомендует принимать следующие значения к в вт/м град сухая почва, песок -- 5,8 влажная сырая почва -- 5,8 + 11,6 почва, содержащая грунтовые воды, плывуны, -- 17,4 87,0. Для надземной прокладки трубопроводов при неподвижном воздухе =12--14 вт/м град, а при дожде и ветре А=14--23 вт/м град.

Примечание Массу снега и льда следует учитывать в расчётах только при надземной прокладке трубопроводов вне помещений.

При надземной прокладке трубопроводов через проезжие дороги и улицы высота расположения трубопроводов (в свету) от уровня земли до наружной поверхности изоляции должна быть не менее 4,5 м, кроме прокладки через железнодорожное полотно, когда расстояние от головки рельса до наружной поверхности изоляции должно быть не менее 6 м (для нормальной колеи). Когда расстояние от нижней точки изоляции трубопровода до уровня земли меньше 2 м, то для прохода людей обязательно устраивают переходные лестницы. При монтаже трубопроводов на эстакаде края последней должны отстоять от сгораемых зданий и помещений взрывоопасного производства не менее чем на 5 м от склада хранения аммиака -- 10 м от оси железнодорожного пути -- 3 ж и от проездных и пешеходных дорог.

Зарубежная практика эксплуатации химических и нефтеперерабатывающих заводов также подтверждает целесообразность надземной прокладки трубопроводов.

Каждый из трёх видов надземной прокладки трубопроводов (высокая, пониженная и низкая) имеет свои технико-экономические показатели, служащие критерием для выбора в конкретных условиях оптимального вида прокладки, в том числе и комбинированной высокой с низкой, пониженной с низкой и т. д.

При надземной прокладке трубопровода в целях сохранения температуры рассола не ниже 2--3 °С в зависимости от местных климатических условий трубопровод следует теплоизолировать или также обогревать. При надземной прокладке рассолопровода в южных районах теплоизоляция его не предусматривается.

Надземная прокладка трубопроводов осуществляется на эстакадах, свайных опорах, по стенам зданий и при переходах через дороги и овраги, на заводских территориях. Трубы укладывают в кольцевой теплоизоляции или в утепленных коробах. Наземная прокладка трубопровода выполняется на подсыпке с обваловкой. При наземной прокладке предусматривают тепло- и гидроизоляцию трубопроводов.

Недостатком надземной прокладки трубопроводов является необходимость отвода полосы орошаемой или пахотной земли шириной не менее 4 м для постоянного пользования.

В местах пересечения эстакад, на которых проложены трубопроводы с горючими газами, железнодорожных и внутризаводских путей на трубопроводах не должны устанавливаться задвижки, водосборники, сальниковые компенсаторы, фланцевые соединения и другие монтажные узлы, в которых в процессе эксплуатации могут возникнуть неплотности. В этих случаях трубопроводы монтируют только на сварке. Не допускается подземная или надземная прокладка трубопроводов с горючими газамисовместно с телефонными, силовыми и осветительными кабелями.

При надземной прокладке трубопроводов на эстакадах или отдельно стоящих опорах допускается совместная прокладка трубопроводов всех категорий с технологическими трубопроводами различного назначения, за исключением прокладки в галереях эстакадного типа, а также случаев, когда такая прокладка противоречит требованиям других правил безопасности.

Дефекты устраняются при снижении избыточного давления до нуля и отключении компрессора. На время проведения пневматических испытаний на прочность как внутри помещений, так и снаружи должна устанавливаться охраняемая (безопасная) зона. Минимальное расстояние зоны должно составлять не менее 25 м при надземной прокладке трубопровода и не менее 10 м при подземной. Границы зоны огораживаются.

Отклонения от проектного положения опор при надземной прокладке трубопроводов не должны превышать по смещению фундаментов относительно разбивочных осей 5 мм, по отклонению осей опор от вертикали 10 мм и по отметке верха опор +5 мм.

Надземная прокладка трубопроводов на высоких опорах представляет собой опасный вид работы, поэтому необходимо точно соблюдать все правила техники безопасности и требования проекта производства работ.

При надземной прокладке трубопроводов через проезды высота расположения трубопроводов (в свету) от уровня земли до наружной поверхности изоляции должна быть не менее 5 м, кроме случаев прокладки через железнодорожное полотно, когда расстояние (в свету) от головки рельса до наружной поверхности изоляции трубопровода должно быть не менее 6 м (для нормальной колеи).

При совместной надземной прокладке трубопроводов большого и малого диаметров с целью увеличения расстояний между опорными конструкциями (мачтами эстакады) рекомендуется а) использовать трубы большого диаметра Ву = 500 м.н и более) в качестве несущих конструкций для создания опоры или подвески к ним труб малого диаметра б) применять местное усиление жесткости труб малого и среднего диаметров приваркой ребер жесткости.

Арматуру и приборы при наземной и надземной прокладках трубопроводов размещают в камерах-колодцах, камерах-будках, камерах-тепловых центрах.

При надземной прокладке трубопроводов применяются лакокрасочные покрытия, на которых наиболее распространёнными являются следующие.

Надземную прокладку трубопроводов на низких опорах предусматривают только в тех случаях, когда на участке территории, по которой прокладывают трубопроводы, не предполагается движения транспорта, подъёмных механизмов и оборудования.

Схема надземной прокладки трубопроводов вьполняется таким образом, чтобы максимально использовать территорию завода, предназначенную для создания противопожарных разрывов между объектами.

П-образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью (до 700 мм) и применяются преимущественно при надземной прокладке трубопроводов независимо от их диаметра.

Надземная прокладка трубопроводов осуществляется на эстакадах, свайных опорах, по стенам зданий и применяется при переходах через дороги и овраги, на заводских территориях. Трубы укладываются в кольцевой теплоизоляции или в утеплённых коробах.

Задание на разработку-чертежей каналов и эстакад составляется на основании трассировки основных технологических магистралей и нормативных указаний по подземной и надземной прокладке трубопроводов. Как правило, во внутрицеховых каналах прокладываются водоводы и канализационные линии. Размеры поперечного сечения канала должны обеспечивать удобство монтажа и ремонта труб, размещение отдельных отводов к технологическому оборудованию, помещение первичных элементов приборов КиА (диафрагмы, водомеры и т. п.) и установку запорной арматуры.

Прокладка трубопроводов может быть подземной (в проходных каналах -- тоннелях, не проходных каналах и бескабельная -- непосредственно в грунте), наземной на опорах и надземной-- на эстакадах. Наземная и надземная прокладка трубопроводов предпочтительны, так как обеспечивается возможность визуального наблюдения за состоянием трубопроводов и облегчаются их монтаж и ремонт. Прокладка в грунте трубопроводов, особенно газовых, опасна, поскольку утечки могут распространяться на значительные расстояния от места повреждения трубопровода, а определение места утечки затруднительно и обычно.

Перед наполнением трубопроводов теплоносителем их тщательно промывают и проверяют затяжку болтов на фланцевых соединениях, исправность действия запорной арматуры, воздухоспускных кранов, дренажных устройств, набивку сальников у компенсаторов, задвижек и вентилей, наличие в необходимых местах гильз для термометров и штуцеров для манометров, доступность и незагроможденность помещений абонентских вводов. При надземной прокладке трубопроводов проверяют также состояние несущих конструкций, правильность установки подвижных опор.

Подземная или надземная прокладка трубопроводов с горючими газами совместно с телефонными, силовыми и осветительными кабелями воспрещается.

Пожарные гидранты устанавливают на магистральных участках сетей. Надземные трубопроводы целесообразно прокладывать в земляных валиках, заглублённых каналах, используя сплошную подсыпку, а также в каналах полузаглублённого типа. Надземную прокладку трубопроводов выполняют на низких опорах, мачтах, эстакадах или в проветриваемых подпольях зданий, в отапливаемых помещениях и утеплённых каналах.