Рис. 1. Типовая технологическая схема обратной засыпки самотечного трубопровода водоотведения из ТПСС
Рис. 2. Обратная засыпка траншеи с самотечным трубопроводом из ТПСС с помощью бульдозера
Табл. 1. Кольца для уплотнения соединений труб, изготовляемые формованием*
Табл. 2. Основные показатели местных грунтов
Табл. 3. Рекомендуемые составы щебеночных смесей*
Табл. 4. Рекомендуемые массы трамбовок для уплотнения грунта*
Табл. 5. Параметры уплотнения засыпки траншеи с трубопроводом из ТПСС
Табл. 6. Типовой регламент контроля качества обратных засыпок грунтом траншей с самотечными трубопроводами из ТПСС*
В последнее время в стране для устройства подземных самотечных трубопроводов водоотведения (канализации и водостоков) наметилось массовое использование полимерных труб (размеры приведены в ТУ 2248-001-73011750– 2005 [2]) с двойными стенками (гладкими внутренними и гофрированными наружными), то есть труб со структурированными стенками (далее ТПСС). Соединяются такие трубы между собой раструбами с уплотнением резиновыми кольцами сложного поперечного сечения (табл. 1). К сожалению, в России нет общегосударственного норматива на такое использование. Поэтому правила его использования формируются исполнителями (и проектировщиками, и монтажниками) работ самостоятельно.
Приведем пример. Так, в материале [1] директор ООО «Строительная фирма «Зевс» сообщает, что «…для обеспечения отвода стоков… была запроектирована система самотечной хозяйственно-бытовой канализации… из двухслойной гофрированной трубы ПНД с раструбным соединением на резиновых уплотнительных кольцах круглого профиля. Диаметр труб от 110 до 400 мм… Наибольшая глубина залегания… 4,2 м до верха трубы… 1,5 м — в месте присоединения выпусков… средний уклон трубопроводов 0,007 %…».
Во-первых, «средний уклон». Этот показатель для самотечного трубопровода бессмысленен точно так же, как «средняя температура по больнице». Или же как «средняя зарплата по стране» — 500 тыс. у министра или 5 тыс. — у уборщицы. Неприятно, но для статистики необходимо. Во-вторых, уклон в семь тысячных процента (I = 0,00007). При таких уклонах в самотечной канализации будет наблюдаться всегда «сухое течение». Стоки практически никогда не будут двигаться с незаиливающими скоростями — ведь минимальный гидравлический уклон для труб диаметром 400 мм — в 36 раз, а для 110 мм — в 130 раз больше. Результатом таких уклонов, что совершенно очевидно, будут постоянные засоры трубопровода.
В-третьих, нельзя согласиться с выводом, приводимым в заключении статьи: «…работы по прокладке канализации в неблагоприятных погодных условиях были выполнены… без потери качества… за счет факторов… правильно построенное взаимодействие между производственным отделом, отделом снабжения, проектным отделом и геодезической службой; тщательная проверка комплектации каждого участка материалами, оборудованием, людскими ресурсами перед началом земляных работ; предотвращение намокания грунта и, как следствие, отсутствие обрушений стенок, набухания грунтового основания дна траншеи…».
Дело в том, что в статье не указывается, какие критерии позволили считать автору, что неблагоприятные погодные условия не повлияли на качество канализации. Основным критерием качества самотечного подземного трубопровода является его способность отводить расчетный расход стоков без потери водонепроницаемости как трубами, так и всеми его соединениями в течение всего расчетного срока службы (для полимерных труб — 50 лет).
Это станет возможным только в том случае, если под действием грунтовых и транспортных нагрузок овализация его поперечного сечения не превысит установленную величину, то есть укорочение вертикального диаметра ≤ 5 % в конце расчетного срока эксплуатации. На данном этапе разработанности проблемы можно с уверенностью утверждать, что это может быть обеспечено только за счет образования над безнапорным трубопроводом из полимерных труб с двойными стенками (далее ТПСС) грунтового свода.
Ведь гибкие трубы, каковыми являются и рассматриваемые, работают под землей в системе «грунт– гибкая труба», и их прочностное поведение во времени будет зависеть именно от него. Для этого при прокладке ТПСС следует использовать соответствующие [4] технологические процессы с непременным учетом их кольцевых жесткостей SN. Кстати, в упомянутой статье нет ни слова об этом показателе, а из статьи вообще неясно, о трубах какого производителя идет речь. Например, автору не встречались полиэтиленовые трубы с двойными стенками, при соединении которых применялись бы резиновые кольца круглого поперечного сечения. Автору следовало бы непременно указать ТУ на используемые трубы.
Это позволило бы, как представляется автору, извлечь хоть какую-то пользу из его статьи. Так, обратную засыпку траншеи с трубопроводами из ТПСС в общих случаях следует производить грунтом с использованием типовой технологической схемы (рис. 1). Засыпку траншей грунтом следует осуществлять вслед за прокладкой трубопроводов, установкой канализационных (водосточных) колодцев, проведения их испытаний с оформлением акта и получения разрешения на проведение обратной засыпки.
Засыпать трубопровод следует так: в летний период — в наиболее холодное время суток, зимой — в наиболее теплое время суток. Перед засыпкой грунтом траншея должна быть очищена от снега. При этом рекомендуется принимать меры против повреждения трубопроводов и смещения их с оси сбрасываемым песком, и производить: засыпку и уплотнение грунта в приямках под стыковые соединения; подбивку пазух между трубой и дном траншеи; засыпку, разравнивание и уплотнение песка в пазухе между трубой и стенками траншеи; засыпку и разравнивание защитного слоя; засыпку, разравнивание и уплотнение верхних слоев.
Необходимо своевременно предпринимать меры против сдвига труб по оси и против повреждений труб и их соединений, используя при этом типовые технологические схемы обратной засыпки с использованием экскаватора-планировщика и бульдозера. Засыпка нижней части траншей с трубопроводами на высоту 0,25–0,3 DN должна производиться вручную грунтом без камней, комьев и других крупных примесей, частицы грунта не должны превышать ширины профиля гофра.
Для засыпки траншей с трубопроводами рекомендуется выбирать следующие грунты: песчаные или крупнообломочные — для мест проезжих дорог с усовершенствованными покрытиями капитального типа и вынутые из траншей или другие местные (связные либо малосвязные); не содержащие древесных остатков и гниющих включений — для мест, расположенных вне проезжих частей дорог (на газонах, скверах).
В общих случаях рекомендуется отдавать предпочтение местным песчаным, гравийным и (или) щебеночным грунтам с известными показателями (табл. 2). В зимний и весенний периоды засыпку нижней части траншеи с трубопроводом на высоту до горизонтального диаметра ТПСС необходимо производить немедленно после их укладки исключительно талым грунтом с тщательным уплотнением пазух. Она должна производиться одновременно с двух сторон уложенных труб слоями толщиной 0,15–0,25 м, односторонняя засыпка может сдвинуть трубопровод с проектного положения. Для уплотнения грунта под низом труб и их соединений рекомендуется применять ручные деревянные либо пневматические (электрифицированные) трамбовки.
Траншеи с трубопроводами рекомендуется засыпать на высоту на 0,3 м выше шелыги труб без уплотнения грунта непосредственно над ТПСС, а уплотнять грунт необходимо только в пазухах. Засыпку верхней части траншеи при расположении ее в пределах автомобильных переездов, имеющих дорожное покрытие, следует производить талым грунтом для предотвращения последующих осадок дорожного покрытия.
Использовать мерзлый грунт допускается в количестве не более 15 % от общего объема только при засыпке верхней части траншеи, проходящей по незамощенным проездам. При засыпке неглубоких траншей с трубопроводами допускается осторожно сбрасывать грунт сверху и не на сами ТПСС, а сбоку в угол, чтобы удар приходился на стенки траншеи. При засыпке глубоких траншей для предохранения уложенного трубопровода от повреждения камнями и комьями слежавшегося грунта рекомендуется укладывать доски на нижний ярус распорок, чтобы прикрыть ТПСС.
Засыпка траншей с трубопроводом под замощенными уличными проездами должна производиться послойно с тщательным уплотнением грунта, чтобы предотвратить возможные последующие просадки дорожного покрытия. Подбивку пазух между дном траншеи и трубопроводом следует производить ручными инструментами, а послойное уплотнение грунта засыпки вокруг ТПСС, кроме защитного слоя, рекомендуется производить электротрамбовками (например, при толщине отсыпаемого слоя 25 см электротрамбовкой типа ИЭ-4502А) и различного вида виброплитами.
Для окончательной засыпки траншеи (выше 0,7 м над трубопроводом) следует использовать экскаваторы-планировщики ЭО-3532А, ЭО-43212, ЭО-43213, одноковшовые экскаваторы ЭО-2621В, ЭО-3123, ЭО-4225, бульдозеры (рис. 2), погрузчики и др. с уплотнением слоев (с толщиной: из песка — 0,7 м, супесей и суглинков — 0,6 и глин — 0,5 м) гидромолотами, виброплитами массой до 100 кг, катками. При засыпке траншеи с трубопроводами, имеющими уклон более 20°, необходимо произвести укрепительные работы против сползания грунта и размыва его ливневыми водами. Засыпку траншей с трубопроводами, пролегающих вдоль строений, заборов, зеленых насаждений, рекомендуется производить вручную с послойным уплотнением грунта.
Участки траншеи с трубопроводами, пересекающие существующие или проектируемые дороги, должны засыпаться на всю глубину песком и уплотняться до степени не ниже 0,98. Для послойного уплотнения грунтов обратных засыпок в траншеях с трубопроводами рекомендуется использовать: для несвязных грунтов — вибрирование и вибротрамбование; для малосвязных грунтов — укатку, трамбование, вибротрамбование, вибрирование; для связных грунтов — укатку, трамбование, вибротрамбование и их комбинации.
Уплотнение верхних слоев засыпки траншей с трубопроводами на глубине 1–1,2 м от поверхности земли рекомендуется производить катками с массой 1,5–10 т (ДУ-57М, ДУ-47Б, ДУ-64, ДУ-99 и др.). При отрицательной температуре воздуха уплотнение грунтов обратных засыпок в траншеях с трубопроводами должно осуществляться до достижения степени не ниже 0,98. Уплотнение грунтов в стесненных условиях, а также в местах извлечений элементов шпунтовых ограждений следует производить с применением специальных уплотняющих средств статического, виброударного или ударного действия, позволяющих получить на всю глубину траншеи с трубопроводом степень уплотнения не ниже 0,98.
Механическое (виброплитами) уплотнение грунтовой засыпки над трубопроводом следует производить при толщине слоя над ним не менее 70 см. Под дорогами траншеи с трубопроводами следует засыпать песком с уплотнением. Верхний же уровень траншеи (примерно 30–40 см) рекомендуется засыпать щебеночной смесью заводского приготовления (табл. 3) с последующим ее уплотнением самоходными катками до ≈ 100 % степени уплотнения.
Траншеи с трубопроводами и котлованы с канализационными (водосточными) колодцами на участках пересечения с существующими дорогами и др. территориями, имеющими дорожное покрытие, рекомендуется засыпать на всю глубину песчаным галечниковым грунтом, отсевом щебня или другими аналогичными малосжимаемыми (модуль деформаций 20 МПа и более) местными материалами, не обладающими цементирующими свойствами, с уплотнением до степени не ниже 0,98.
Исключением являются выемки, разрабатываемые в просадочных грунтах II-го типа. В траншеях с трубопроводами и котлованы с канализационными (водосточными) колодцами на участке пересечения траншей с действующими подземными коммуникациями (трубопроводами, кабелями и др.), проходящими в пределах глубины траншей, следует производить подсыпку под действующие коммуникации немерзлым песком или другим малосжимаемым (модуль деформаций ≥ 20 МПа) грунтом по всему поперечному сечению траншеи на высоту до половины диаметра пересекаемого трубопровода или его защитной оболочки с послойным уплотнением грунта.
Размер подсыпки вдоль траншеи «поверху» должен быть на 0,5 м больше с каждой стороны пересекаемого трубопровода (кабеля) или его защитной оболочки, а откосы подсыпки должны быть не круче 1:1. Узкие траншеи с трубопроводами, где невозможно обеспечить уплотнение грунта до требуемой плотности имеющимися средствами (за исключением выполняемых в просадочных грунтах II-го типа), следует засыпать только мало сжимаемыми (модуль деформации 20 МПа и более) грунтами с проливкой водой.
Траншеи с трубопроводами и котлованы с канализационными (водосточными) колодцами на участках с грунтами II-го типа по просадочности, в том числе на пересечениях с действующими коммуникациями, а также под дорогами с покрытиями усовершенствованного типа, рекомендуется засыпать глинистыми грунтами с послойным уплотнением, использование дренирующих грунтов не допускается.
Траншеи с трубопроводами и котлованы с канализационными (водосточными) колодцами на участках с набухающими грунтами следует применять ненабухающий грунт по всей ширине пазух, а набухающим грунтом засыпать только верхнюю зону траншей. Требуемую степень уплотнения грунта засыпки в траншеях с самотечными трубопроводами рекомендуется обеспечивать за три-четыре прохода трамбовками с известной (табл. 4) массой так, чтобы исключить излишнюю овализацию ТПСС.
Толщину утрамбовываемых слоев грунта в траншеях с трубопроводами следует принимать для каждого конкретного случая с учетом способа уплотнения и используемого оборудования (табл. 5). При планировке поверхности по трассе проложенного трубопровода для обеспечения равномерного уплотнения отсыпанный грунт следует разравнивать бульдозерами и уплотнять его с использованием, как правило, катков участками (захватками), размеры которых должны обеспечивать достаточный фронт работ.
Увеличение фронта работ может привести к высыханию подготовленного к уплотнению грунта в жаркую погоду или, наоборот, к переувлажнению в дождливую. Наибольшее уплотнение грунта с наименьшей затратой труда достигается при определенной оптимальной для данного грунта влажности. Поэтому сухие грунты должны увлажняться, а переувлажненные — осушаться. При обратной засыпке траншей с трубопроводами из ТПСС следует осуществлять контроль, включающий входной, операционный и приемочный (табл. 6).
Исполнитель работ производит текущий контроль, заказчик — инспекторский, в ходе выполнения и приемки законченных работ. При текущем контроле, выполняемым лабораториями, контрольными постами, организованными на объекте, проверяется соблюдение заданной технологии выполнения обратной засыпки, в том числе требуемой плотности грунта. Инспекторский контроль — лабораторией сторонней организации. В процессе выполнения работы рекомендуется контролировать вид, правильность отсыпки, степень плотности, влажность и равномерность уплотнения применяемого грунта. Вид применяемых грунтов устанавливается путем определения гранулометрического состава и числа пластичности.
Содержание мерзлых комьев для наружных пазух зданий и верхних зон траншей с уложенными коммуникациями не должно быть более 20 % от общего объема. Размер твердых включений должен быть не более 20 см и не превышать 2/3 толщины уплотненного слоя. Гранулометрический состав грунта должен соответствовать проекту (отклонения допускаются не более чем в 20 % определений).
В грунтах обратных засыпок не должно быть древесины, гниющего или легкосжимаемого строительного мусора, снега и льда. Контроль степени плотности и влажности грунта производится испытанием образцов грунта из отсыпанных слоев на глубинах 0,3; 0,5; 0,9; 1,2 и 1,5 м от верха шурфов по оси траншеи через каждые 50 м. Степень плотности грунта контролируется путем сопоставления плотности образца, взятого без нарушения структуры, с оптимальной плотностью данного грунта, полученной методом стандартного уплотнения.
Степень плотности грунта определяется коэффициентом уплотнения «К» с использованием методов стандартного уплотнения СоюзДорНИИ, режущих колец, плотномеров конструкции МГП «Кондор» и др. Следует обращать особое внимание на то, чтобы грунты для обратных засыпок траншей с трубопроводами из ТПСС имели в проекте: требования о типах и физико-механических характеристиках, степени уплотнения, равномерном распределении содержащихся в допускаемых пределах твердых включений, к влажности, при уплотнении «насухо», в пределах оптимальной влажности по ГОСТ 22733.
В процессе засыпки трубопровода и уплотнения грунта необходимо непрерывно контролировать изменение поперечного сечения трубопровода путем измерения вертикального диаметра ТПСС. Следует организовывать уплотнительные работы таким образом, чтобы свести к минимуму монтажное укорочение вертикального диаметра труб. В отдельных случаях, путем соответствующего уплотнения грунта в пазухах траншеи целесообразно добиваться того, чтобы вертикальный диаметр труб увеличивался на 1–2 %.
В операционный контроль качества работ по обратным засыпкам траншей с трубопроводами из ТПСС как в непросадочных грунтах, так и в просадочных, набухающих и других грунтах, изменяющих свои свойства под влиянием атмосферной влаги и подземных вод, необходимо включать показатели, соблюдение которых обеспечит требуемое качество устройства обратных засыпок. После завершения работ по укладке и уплотнению грунта обратных засыпок осуществляется приемка выполненных работ.
При приемке и оценке качества работ по засыпке траншей следует производить промежуточный и приемочный контроль качества выполнения работ. При промежуточной приемке проверяется качество грунта, применяемого для обратной засыпки, его влажность и степень уплотнения отдельных слоев. В процессе приемочного контроля проверяется соответствие фактических значений параметров обратных засыпок траншеи с трубопроводом ТПСС заданным в проекте.
При совместной работе нескольких строительных организаций на строительном объекте контроль качества уплотнения грунта возлагается на генерального подрядчика и технический надзор заказчика. Дефекты, обнаруженные при операционном контроле, должны быть устранены исполнителями до начала выполнения последующих технологических процессов засыпки траншеи с трубопроводом из ТПСС, а обнаруженные при приемочном контроле, должны быть устранены исполнителями в срок, указанный комиссией.
В заключение следует отметить, что рассмотренное не исчерпывает всего, что позволяет прокладывать качественные трубопроводы из полимерных труб с двойной стенкой. В частности, совершенно не затронуты вопросы их проектирования. Однако в случае заинтересованности широкой научно-технической общественности они могут быть освещены в последующих статьях авторов.
