Способы укладки, допустимая глубина заложения

Способы укладки:

Поведение уложенных в грунт труб, с механической точки зрения, может быть описано как система взаимодействия труба чугунная - грунт. ВЧШГ трубы могут выдерживать сильные деформации без отказов, благодаря высокой деформационной способности металла. Комбинация шестиметровых труб из ВЧШГ и гибких соединений с уплотнительной резиновой манжетой позволяет трубопроводу противостоять механическим воздействиям и обеспечивает безупречное поведение в сложных грунтовых условиях.

1. Местность с нестабильными грунтами
Раструбное соединение труб из ВЧШГ типа «Т» (соединение Тайтон) не является жестким и допускает угловое отклонение (изгиб) на величину от 1,5 до 5 градусов при сохранении полной герметичности стыка. Это позволяет трубопроводу компенсировать движение грунта (например, на участках с нестабильным основанием или в болотистых грунтах) без возникновения механических напряжений в трубопроводе, не теряя при этом свою работоспособность.
При прокладке трубопроводов в условиях местности с неустойчивыми грунтами (сложный рельеф местности, вероятность сильной осадки грунта, сейсмоопасность и т.п.) целесообразно использовать трубы из ВЧШГ с неразъемным раструбным соединением типа «TF». При этом гарантируется невозможность рассоединения труб и надёжность всего трубопровода в любых условиях эксплуатации. Монтаж ведётся без специальных опор и бетонных упоров, исключающих аксиальные нагрузки.

2. Местность со слабыми грунтами
При строительстве трубопровода из ВЧШГ в условиях местности со слабыми грунтами в основе проектного решения необходимо предусмотреть дополнительное укрепление основания трубопровода:
· удаление слабого грунта и замена его основанием из бетонных конструкций;
· использование слабого грунта в качестве основания с применением мероприятий, обеспечивающих устойчивость основания и ускорение его осадки.

Справка: К слабым грунтам следует относить связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине 30 градусов менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа). При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить: торф и затoрфoванные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0,5, иoльдиевые глины, грунты мокрых сoлoнчакoв.

Испoльзoвание слабого грунта вo мнoгих случаях существеннo снижает стoимoсть и трудoемкoсть рабoт, пoвышает темпы стрoительства, пoэтoму oтказ oт егo испoльзoвания дoлжен быть oбoснoван техникo-экoнoмическим анализoм с учетoм кoнкретных услoвий.
Один из способов закрепления слабых грунтов - применение такого геосинтетического материала, как геотекстиль.

В случаях строительства трубопровода из ВЧШГ геотекстиль может быть применен в качестве оболочки мата (подушки, заполненной щебнем и песком) на дне траншеи. Кроме того, для формирования более жесткого профиля основания трубопровода к щебню и песку внутри мата дополнительно может быть добавлено до 10% цемента. Использование оболочки из геотекстиля позволяет сохранить свойства щебня и песка в основании (они не вымываются, не смешиваются с местным грунтом и т.п.) и, как следствие, значительно сокращается осадка всей конструкции трубопровода.

ukladka_1
Рисунок 1. Применение геотекстиля в качестве оболочки мата в основании трубопровода

3. Местности с водонасыщенными (обводненными) грунтами
Для предотвращения «плавания» трубопроводов из ВЧШГ, прокладываемых на переходах через болота, на обводненных и заболоченных территориях; в поймах рек и русел малых водных преград, а также на вечномерзлых грунтах необходима балластировка трубопроводов. Выбор конструкции балластировки определяется проектом. Балластирующие конструкции обеспечивают устойчивость трубопровода на проектных отметках в заполненной водой траншее как в процессе строительства, так и при эксплуатации.
В качестве основы (оболочки) для таких конструкций тоже возможно применение геотекстиля. Геотекстиль образует разделительный слой между грунтами, препятствует загрязнению (смешиванию с местным грунтом) балластного материала, благодаря чему его способность распределять нагрузку не изменяется.

ukladka_2
Рисунок 2. Балластировка трубопровода

4. Подводная прокладка трубопроводов
При прокладке трубопроводов из ВЧШГ под водой для предотвращения вымывания грунта и образования донной эрозии также возможно применение геотекстиля в виде оболочки мата заполненного грунтом. Кроме того, при подводной прокладке трубопровода необходима балансировка трубопровода. Технология применения геотекстиля в этих случаях аналогична описанным выше вариантам.

ukladka_3

Рисунок 3. Укладка трубопровода под водой

Допустимая глубина заложения труб из ВЧШГ:

Glubina_zalozheniya

Рисунок 1. Максимально допустимые значения величины глубины заложения для труб из ВЧШГ* при самых благоприятных и самых сложных для трубопровода условиях

(для диаметров от 400 до 1 600 мм)

* Значения приведены для труб класса К9, изготовленных в соответствии со стандартом ISO 2531, с внутренним цементно-песчаным покрытием без учета особых условий транспортных нагрузок и требований национальных стандартов.

Величина глубины заложения для труб из ВЧШГ зависит от комплекса условий:

· от нагрузки от транспортных средств,

· от давления грунта на трубопровод,

· от взаимодействия трубы и грунта, которое определяется в зависимости от:

- типа грунта,

- типа траншеи,

- параметров самой трубы,

- имеющихся дополнительных ограничений, введенных национальными стандартами.

При самых сложных для трубопровода условиях, таких как:

· коэффициент нагрузки транспорта 1,5 (большая транспортная нагрузка),

· при мелкозернистом грунте со средней или высокой подвижностью, а также органических грунтах (большое давление грунта),

· заделка траншеи местным грунтом без уплотнения (чрезвычайно малая компенсирующая внешние нагрузки реакция подложки и боковой засыпки),

допустимая глубина заложения труб наименьшая.

При самых благоприятных для трубопровода условиях, таких как:

· коэффициент нагрузки транспорта 0,5 (весьма малая транспортная нагрузка),

· при неокатанном каменистом грунте, включающем ряд насыпных материалов (сравнительно малое давление грунта),

· заделка траншеи с высокой степенью уплотнения (значительная компенсирующая внешние нагрузки реакция подложки и боковой засыпки),

допустимая глубина заложения тех же труб наибольшая.

Допустимые значения глубины заложения труб из ВЧШГ рассчитываются при помощи уравнений и данных, приведенных в стандарте ISO 10803:1999 «Метод расчёта труб из чугуна с шаровидным графитом» (см. Приложение). При этом рассматриваются три варианта значений коэффициента нагрузки транспорта (0,5; 0,75; 1,5), шесть типов грунтов и пять типов траншей.

Типы транспортных нагрузок:

· основные дороги, β = 1,5: это – основной случай, кроме подъездных дорог;

· подъездные дороги, β = 0,75: дороги, где запрещён проезд грузового транспорта;

· сельская местность, β = 0,5: во всех остальных случаях

Примечание:при особо высоких транспортных нагрузках (или по требованию национальных стандартов) может применяться β = 2 и более.

Классификация грунтов, используемых для заделки:

Группа	Характеристика
Группа А	Неокатанный каменистый грунт (ф 6-40мм), включая ряд насыпных материалов, которые могут сыграть роль в некоторых случаях (дробленый камень, дробленый гравий, горошковый гравий, дробленый ракушечник).
Группа В	Грубозернистый грунт, без мелкозернистых частниц, все частицы более 40мм.
Группа С	Грубозернистый грунт с мелкозернистыми частницами, со средней или нулевой подвижностью, с содержанием грубозернистых частиц более 25%, с пределом текучести менее 50%.
Группа D	Мелкозернистый грунт со средней или нулевой подвижностью, с содержанием грубозернистых частиц более 25%, с пределом текучести менее 50%.
Группа Е	Мелкозернистый грунт со средней или высокой подвижностью, с пределом текучести более 50%.
Группа F	Органические грунты.

Типы траншей:

Устройство траншеи можно разделить на две условные части (Рисунок 2.):

· заделка (заполнение, засыпка и т.п.) (6) – совокупное расположение и типы материалов заполнения вокруг трубы в траншее, способствующие улучшению структурных свойств закопанной трубы.

· основная засыпка (2) - меняется в зависимости от области, где производится укладка трубы (сельская, городская и т.п.) и учитывает стабильность, которую необходимо достичь на поверхности

Рисунок 2. Устройство траншеи

Тип траншеи	Заделка траншеи
Тип 1	Заделка навалом
Тип 2	Заделка крайне легкой степени уплотнения, более 75% стандартной плотности по Проктору*
Тип 3	Заделка легкой степени уплотнения, более 80% стандартной плотности по Проктору*
Тип 4	Заделка средней степени уплотнения, более 85% стандартной плотности по Проктору*
Тип 5	Заделка высокой степени уплотнения, более 90% стандартной плотности по Проктору*

* Стандартная плотность по Проктору – степень уплотнения в соответствии со стандартом AASHTOT99 c использованием трамбовщика весом 2,5 кг и бабы диаметром 305 мм.

Примечание: Как правило, ВЧШГ труба укладывается в плоскодонные траншеи, когда есть возможность обеспечить надлежащее крепление; в других случаях используется нижняя подложка – слой рыхлого грунта.