Трубопроводы широко используют в закрытых оросительных системах, для водоснабжения, отвода использованных и избыточных вод. Их устраивают из различных материалов: металлических и неметаллических.
Стальные трубопроводы применяют для устройства трубопроводов в условиях высокого рабочего давления и температур транспортируемого продукта, при больших статических или динамических нагрузках, заболоченных и других слабых и насыщенных водой грунтах, а также на дне водоемов. Наружные трубопроводы укладывают в грунт ниже глубины промерзания. Временные трубопроводы и трубопроводы, используемые только в летний период, укладывают на меньшую глубину.
Строительство трубчатых водоводов складывается из следующих процессов: геодезическая разбивка трасс; подготовительные работы на трассах трубопроводов; завоз материалов и оборудования для строительства; разработка грунта в траншеях под трубы; крепление при необходимости откосов траншей; монтаж трубопровода с соединением звеньев и заделкой стыков; гидроизоляция металлических трубопроводов; предварительные испытания смонтированных участков; засыпка траншей и уплотнение грунта в них; окончательное испытание трубопровода; монтаж вантузов и гидрантов.
Подготовительные работы. Заключаются в расчистке полосы от деревьев, кустарника, пней, валунов с помощью обычных механизмов, применяемых для этих целей: мотопил, корчевателей, кусторезов, бульдозеров. Трассу освобождают от сооружений и построек, подлежащих сносу или переносу на новое место.
Разработку грунта в траншеях под трубопроводы ведут в соответствии с проектной глубиной заложения труб. Ширину траншеи назначают с учетом диаметра труб и запаса от 0,3 до 1,2 м, в зависимости от материала труб, способа соединения стыков и укладки труб. Минимальная ширина траншей по условиям техники безопасности составляет 0,7 м. При большой глубине траншей и во всех неустойчивых грунтах предусматривают уположение откосов либо крепление стенок.
Для разработки грунта в траншеях следует использовать специализированные траншейные многоковшовые экскаваторы с цепным или роторным рабочим органом. В тех случаях, когда необходимые размеры траншеи превышают предельную глубину и ширину разработки траншейными экскаваторами, применяют одноковшовые экскаваторы обратная лопата или драглайн.
Для прокладки трубопроводов диаметром до 0,2 м на небольшую глубину (до 1 м) траншеи можно отрывать плужными каналокопателями на тяге нескольких тракторов.
Крепление вертикальных стенок траншей выполняют в неустойчивых грунтах и когда глубина траншей превышает допустимую по правилам безопасности ведения работ. Для крепления обычно применяют древесину (доски, брусья, жерди, деревянные щиты), реже листовые материалы (фанеру, стальные волнистые листы).
Монтаж трубопроводов выполняют в траншее после подготовки и проверки основания.
При укладке звеньев труб необходимо соблюдать следующие требования: грунт основания должен быть ненарушенной структуры, дно траншеи должно иметь проектные отметки, каждое звено трубопровода должно плотно соприкасаться с основанием по всей длине, недоборы грунта по дну траншеи (до 5–10 см) должны быть ликвидированы, случайные переборы должны быть устранены засыпкой (песком, щебнем, гравием) с тщательным уплотнением, уклоны дна траншей для самотечно-напорных линий закрытых оросительных систем должны быть не менее 0,003, на слабых грунтах (болотистых, плывунных, пучинистых) обязательна подготовка основания из слоя песка, гравия, щебня толщиной 0,1–0,25 м.
При монтаже трубы соединяют в одну нитку трубопровода, обеспечивая его герметичность в стыках. Одновременно с трубами следует монтировать фасонные части и арматуру на линии трубопровода (кроме вантузов и гидрантов). При монтаже в более поздний срок затрудняется и усложняется соединение фасонных частей, а также герметизация соединений.
В зависимости от материала труб и конструкции стыков применяют различные способы их соединения и герметизации. Стальные и полиэтиленовые трубы соединяют чаще всего сваркой, их соединяют в секции (плети) длиной до 100–200 м на поверхности земли рядом с траншеей или на подкладках над траншеей, после чего опускают в готовую траншею. Трубы большого диаметра соединяют только в траншеях. Все остальные трубы и соединения не выдерживают деформации при изгибе и их стыки заделывают непосредственно в траншее. Опускать трубы в траншею можно с помощью передвижных кранов, кранов-трубоукладчиков на базе гусеничных тракторов, треног с лебедками, а также – вручную. При использовании треног необходимо: над траншеей уложить брусья-поперечины; закатить на них трубу; установить треноги над траншеей; приподнять трубу; убрать брусья-поперечины; опустить трубу на дно траншеи. Треноги применяют при небольших объемах строительных работ.
Уложенные на дно трубы тщательно центрируют с помощью простейших приспособлений, изготовляемых на месте (ломики, рычаги, центраторы), и сразу выполняют соединение и герметизацию. Наибольшее распространение в практике строительства трубопроводов получили соединения: сварные (для стальных труб), раструбные (для бетонных, железобетонных и керамических труб), муфтовые (для асбестоцементных труб).
Герметизацию раструбных соединений проводят смоляными или битумизированными пеньковыми прядями или резиновыми кольцами круглого или специального сечения (самоуплотняющиеся).
Асбестоцементные трубы чаще всего соединяют муфтами с резиновыми кольцами. Для правильного монтажа на концах соединяемых труб делают разметку и устанавливают резиновые кольца. После тщательной центровки труб надвигают муфту в рабочее положение. При диаметре труб до 125 мм это выполняют ломиками, а при больших диаметрах – рычажными устройствами, винтовыми или гидравлическими домкратами.
Засыпку траншей после монтажа труб следует выполнять в летнее время в два этапа. Вначале необходимо засыпать приямки, сделанные под стыками для удобства монтажа, и подбить грунт под бока труб с тщательным уплотнением. Одновременно нужно засыпать трубы сверху на 0,3–0,5 м, оставляя открытыми все стыки. Дальнейшую засыпку ведут после предварительного испытания трубопровода и устранения всех выявленных дефектов. Засыпку на первом этапе следует вести вручную либо грейферными ковшами экскаваторов. Для окончательной засыпки применяют бульдозеры или специальные траншеезасыпатели. Засыпку ведут послойно с уплотнением грунта механизированными ручными трамбовками. При строительстве трубопроводов в зимнее время вслед за отрывкой грунта выполняют монтаж труб, а затем ведут подсыпку и засыпку траншей на всю глубину до замерзания грунта в отвалах. Предварительные испытания трубопроводов в зимнее время проводят пневматическим способом.
Гидроизоляция и антикоррозийная защита стальных труб предохраняет их от преждевременного разрушения и выхода из строя. Гидроизоляция является надежным способом защиты стальных труб, ее тип и конструкцию выбирают при проектировании трубопроводов с учетом свойств материала и агрессивности окружающей среды в грунте.
В качестве дополнительных средств применяют электрозащиту, обеспечивающую сохранность металла.
Технология гидроизоляции стальных труб определяется видом и свойствами принятых для гидроизоляции материалов. Для снижения трудоемкости и повышения качества гидроизоляцию стальных труб следует проводить в стационарных условиях (на заводах-изготови-телях труб, в цехах предприятий, ПМК). На месте устройства трубопроводов допускается делать гидроизоляцию только при небольших объемах работ.
В стационарных условиях заводов, цехов, мастерских применяют стендовый способ со специальным оборудованием, обеспечивающим непрерывно-поточную технологию нанесения гидроизоляционного покрытия. В полевых условиях изоляционные покрытия наносят на отдельные звенья труб или предварительно сваренные в плети и уложенные вдоль траншей участки трубопроводов.
Большинство гидроизоляционных материалов для труб применяют в разжиженном виде, что и предопределяет способ их нанесения на поверхность. Применяют методы окраски распылением сжатым воздухом, кистями, поливкой, погружением всей трубы в ванну (только в стационарных условиях).
Устройство гидроизоляционного покрытия из битумных мастик требует выполнения следующих операций: очистки от грязи, ржавчины механическим или химическим способом; наложения слоя грунтовки толщиной 0,1–0,2 мм из разжиженного битума; нанесения слоя мастики толщиной 1,5–2,0 мм; намотки слоя стеклоткани с перекрытием; нанесения второго слоя мастики; обвертки слоем прочной тарной бумаги для защиты покрытия от повреждения. Усиленная и весьма усиленная гидроизоляция образуется путем обмотки двумя и тремя слоями стеклоткани с нанесением мастики между каждымслоем.
При устройстве гидроизоляции контролируют: равномерность толщины покрытия, отсутствие пропусков, отслоений, пузырей, механических повреждений. Не допускаются подтеки, сгустки, «сосульки». Контроль осуществляют визуально или с применением электрических приборов, оценивающих качество по электрическому сопротивлению изоляционного слоя. Все выявленные дефекты устраняют до засыпки траншей.
Испытания трубопроводов проводят для проверки прочности и герметичности труб и стыков одним из двух способов: гидравлическим или пневматическим. С этой целью испытуемые участки трубопровода длиной до 1 км оборудуют приборами для поднятия давления до испытательного и манометрами.
Испытательное давление при гидравлическом способе превышает рабочее обычно на 0,3–0,5 МПа и позволяет оценить не только прочность трубопровода, но и размер утечек из него.
Пневматический способ испытания менее надежен и более опасен. Его применяют в безводных районах, а также зимой, когда вода замерзает. Герметичность трубопровода при пневматических испытаниях оценивают по падению давления воздуха за нормированный промежуток времени.