К выбору труб для подземных самотечных трубопроводов

В статье «Бетонные и железобетонные трубы — современное состояние и перспективы производства» [1] справедливо указывается, что при устройстве канализационных подземных трубопроводов, в соответствии с требованиями СНиП 2.04.03–85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», помимо безнапорных железобетонных и бетонных труб можно применять керамические, чугунные, асбестоцементные и пластмассовые.

Далее в этой же статье [1], чтобы выдвинуть «на передний край» именно бетонные и железобетонные трубы, напрямую сообщается, что у них практически нет альтернативы (например, когда требуется быстрая замена поврежденного участка канализационной сети диаметром от 500 мм и выше). Подкрепляется это утверждение следующим образом: «…в отличие от полимерных труб, не успевших в полной мере пройти испытание временем, их успешный продолжительный опыт эксплуатации в инженерных коммуникациях убедительно доказал, что железобетон продолжает оставаться одним из наиболее предпочтительных материалов…».

При этом к тому же совершенно неправильно трактуется зарубежный опыт: «…в Западной Европе в канализации пластик используется, в основном, для труб диаметром до 250 мм при прокладке придомовых сетей. Для магистральных трубопроводов с диаметром труб от 300 до 600 мм используются керамика и железобетон, и чем диаметр трубы больше, тем выше доля железобетона. Причина очевидна — нагрузки, которые испытывают магистральные трубопроводы, пластик выдерживает хуже железобетона. Выполненный из полимерных материалов трубопровод может прогибаться под весом грунта или при его вспучивании. А если учесть, что одним из способов очистки труб от отложений является прокачка трубопроводов под повышенным давлением, нередко приводящая к деформации пластиковых труб и потере выполненными из них трубопроводами герметичности, но никак не влияющая на форму железобетонных труб, преимущества последних становятся еще более очевидными…».

Полностью с такой позицией согласиться нельзя, и вот почему. Авторы статьи не учитывают, что в стране в последнее десятилетие для устройства самотечных трубопроводов (далее ПСТ) водоотведения стали использовать трубы полимерные со структурированными стенками (далее ПТСС) как отечественного, так и зарубежного производства. Кстати, за рубежом такие трубы применяются уже длительное время, для их использования там имеется соответствующая нормативная база, и по ПСТ в странах Запада накоплен достаточный положительный опыт.

ПТСС с гладкими стенками, в которых имеются параллельные продольной оси трубы отверстия (ГОСТ Р 54475– 2011 «Трубы полимерные со структурированной стенкой и фасонные части к ним для систем наружной канализации. Технические условия»), изготовляются из непластифицированного поливинилхлорида. В России такие трубы еще не применялись.

ПТСС (табл. 1–5) с замкнутыми полостями в стенках (стенки состоят из гофрированного наружного и гладкого внутреннего слоев) изготовляются из полиолефинов (диаметром до 1200 мм — из полиэтилена и до 1000 мм — из полипропилена) с использованием экструзии слоев и формования гофра на наружном слое с последующей их сваркой между собой в местах контакта.

ПТСС с незамкнутой полостью в стенках изготовляются с применением спиральной навивки на специальную оправку экструдируемых полых профилей с квадратными (табл. 6), прямоугольными (табл. 7) и/или фигурными (табл. 8–10) поперечными сечениями из полиэтилена с последующей экструзионной сваркой соседних витков.

Следует иметь в виду также и то, что в России появилась возможность (напоминаем, что Российская Федерация с 2012 года является членом ВТО) достаточно объективно (не по рекламным статьям и видеороликам) выбирать разные безнапорные трубы для устройства ПСТ не только отечественного, но и зарубежного производства: традиционные (из бетона, керамики, хризотилцемента — прежнее наименование «асбестоцементные»), полимерные и композитные.

Поэтому перед проектировщиками остро встает вопрос о том, каким трубам следует отдавать предпочтение. На этом этапе разработанности проблемы ответ на этот вопрос нужно искать в рамках совместного рассмотрения применения труб из всех материалов в нескольких (1, 2, … i – 1, i) вариантах (табл. 11). Технико-экономический фактор:

Эi = ΣПj, (1)

где Пj — приведенные затраты на каждый j-й ПСТ. Приведенные затраты на ПСТ:

П = Пи + Пп + Пс + Пэ + Пу, (2)

где Пи — составляющие приведенных затрат на изыскания; Пп — составляющие приведенных затрат на разработку документации (технического задания, проекта — ПСТ, включая подбор сетевых колодцев с учетом их материала, проектов организации строительства — ПОС, и производства работ — ППР); Пс — составляющие приведенных затрат на строительство ПСТ; Пэ — составляющие приведенных затрат на эксплуатацию ПСТ; Пу — составляющие приведенных затрат на утилизацию ПСТ.

Составляющие приведенных затрат на изыскания Пи можно принимать на основании опыта, полученного на аналогичных трубопроводах — в общих случаях инженерно-геологические изыскания [11] являются важным этапом жизненного цикла ПСТ, так как именно на этом этапе закладываются основы для правильного подбора диаметров труб на основании гидравлических расчетов и использования эффективных методов производства земляных работ, в основном и обеспечивающих долговечность ПСТ за счет правильного сочетания параметров труб (кольцевых жесткостей) и грунтов (модулей деформации).

Для разработки рабочей документации должны устанавливаться инженерногеологические условия участков строительства ПСТ и прогноз их изменений в период строительства и эксплуатации. Инженерно-геологические изыскания должны также обеспечивать получение материалов и данных, необходимых для разработки и детализации проектных решений по инженерной защите, охране окружающей среды, рациональному природопользованию.

При комплексном изучении инженерногеологических условий на выбранном участке состав и объемы изыскательских работ должны быть достаточными для выделения в плане и по глубине инженерно-геологических элементов по ГОСТ 20522–96 с определением для них лабораторными и (или) полевыми методами прочностных и деформационных характеристик грунтов, их нормативных и расчетных значений, а также установления гидрогеологических параметров, количественных показателей интенсивности развития геологических и инженерно-геологических процессов (с учетом требований СНиП 2.01.15–90 и СНиП 22-01–95), агрессивности подземных вод к бетону и коррозионной активности к хризотилцементу.

При изысканиях в период строительства подземных самотечных трубопроводов устанавливается соответствие инженерно-геологических условий, принятых в проектной документации, фактическим на основе обследования и инженерно-геологической документации траншей и котлованов по результатам изучения характера напластования, состава грунтов, высачивания подземных вод, состояния и свойств грунтов.

В состав изысканий должно входить описание грунтов в стенках и дне траншей и котлованов, отбор при необходимости контрольных проб грунтов и подземных вод, регистрация появления и установления уровня подземных вод, зоны капиллярного насыщения грунтов, а также установление особенностей поступления воды в выемки.). На сегодня адекватных российской действительности данных по затратам на проектирование ПСТ из различных труб практически нет, поэтому Пп в расчетах экономического фактора пока что можно и не учитывать. Составляющая приведенных затрат на строительство ПСТ:

Пс = [(Ц + Ст)КомКзс + См + Н]КпнКсм, (3)

где Ц — расходы на приобретение труб для устройства ПСТ; Ст — расходы на транспортировку труб для устройства ПСТ; Ком — коэффициент, учитывающий отходы труб при монтаже ПСТ, в отсутствии точных данных можно принимать эти коэффициенты ≈ 1,02; Кзс — коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы на трубы, используемые при монтаже ПСТ, в отсутствии точных данных можно принимать эти коэффициенты ≈ 1,02; См — расходы на производство монтажных работ при устройстве ПСТ (подготовительные работы, сборка соединений, проведение гидравлических испытаний и др.); Н — накладные расходы строительных организаций на производство строительно-монтажных работ при устройстве ПСТ.

Коэффициенты в данной формуле: Кпн — коэффициент, учитывающий плановые накопления строительных организаций при производстве строительномонтажных работ при устройстве ПСТ, в отсутствии точных данных можно принимать эти коэффициенты ≈ 1,06; Ксм — коэффициент, учитывающий переход от сметной стоимости к полной стоимости устройства ПСТ, в отсутствии точных данных можно принимать эти коэффициенты примерно 1,15–1,3.

Расходы на транспортировку труб определяются согласно используемым схемам доставки их к месту строительно-монтажных работ на ПСТ по тарифам на перевозку грузов (автомобилем или по железной дороге с учетом затрат на такелажные работы при погрузке-разгрузке, наценок на сбыт и т.п.). Расходы на производство работ на ПСТ См (подготовительные работы, сборку соединений, испытания и др.), отнесенные к расчетной единице длины, допускается определять по единым районным единичным расценкам (ЕРЕР) и укрупненным сметным нормам (УСН).

Накладные расходы Н строительных организаций, производящих работы на ПСТ, составят:

Н = ?(Соз + Сэм), (4)

где Соз — расходы на основную заработную плату рабочих, занятых на производстве работ при устройстве ПСТ; Сэм — расходы на эксплуатацию механизмов и средств малой механизации, используемых в процессе монтажа ПСТ; ? — коэффициент (? = 0,47). В отсутствии точных данных можно принимать накладные расходы в размере 0,16 от суммы прямых затрат (основной зарплаты рабочих, затрат на эксплуатацию механизмов и средств малой механизации, стоимости труб и других материалов).

Составляющие приведенных затрат Пэ на эксплуатацию ПСТ должны учитывать комплекс расходов на текущие и капитальные ремонты, техническое обслуживание, восстановление изношенных при последующей эксплуатации труб. Расходы на эксплуатацию ПСТ:

Пэ = (Птр + Пкр + Пто + Пв)Кобщ, (5)

где Птр — расходы на текущие ремонты ПСТ; Пкр — расходы на капитальные ремонты ПСТ; Пт — расходы на техническое обслуживание ПСТ; Пв — расходы на реконструкцию ПСТ; Кобщ — коэффициент, учитывающий общие эксплуатационные затраты (на содержание аварийных служб, административноуправленческого аппарата, технику безопасности и пр.) на ПСТ. Расходы на текущие ремонты ПСТ:

где Стр — среднегодовые расходы на текущий ремонт ПСТ; t — год эксплуатации ПСТ; Тф — расчетный срок службы ПСТ, для труб из разных материалов будет существенно различаться (должно указываться в стандартах на конкретные трубы); Енп — нормативы приведения сравниваемых вариантов ПСТ, в отсутствии нормируемых значений можно принимать значение 0,1. Расходы на текущее обслуживание ПСТ составят:

где Сто — среднегодовые затраты на техническое обслуживание ПСТ. Расходы на капитальные ремонты ПСТ:

где Скр — расходы на проведение i-го капитального ремонта ПСТ; Ткр — время от начала эксплуатации до i-го капитального ремонта ПСТ, определяемое его сроком службы; ni — число капитальных ремонтов самотечного трубопровода за период функционирования. Расходы на восстановление ПСТ:

где Сво — расходы на прокладку нового ПСТ взамен отслужившего свой срок; Тэ — время от начала эксплуатации до j-й полной замены, определяемое сроком службы реконструированного ПСТ; nj — число полных замен ПСТ в течение расчетного периода. Среднегодовые затраты на текущий ремонт ПСТ:

Стр = ПсРтр, (10)

где Пс — сметная стоимость ПСТ; Ртр — доли ежегодных отчислений, составляют процент от сметной стоимости на текущий ремонт ПСТ. Среднегодовые затраты на техническое обслуживание ПСТ:

Сто = НчФзп, (11)

где Нч — нормативная численность обслуживающего персонала на 1 км ПСТ; Фзп — годовой фонд заработной платы с начислениями, приходящийся на одного рабочего, эксплуатирующего ПСТ. Среднегодовые затраты на капитальный ремонт ПСТ:

Скр = ПсРкр, (12)

где Ркр — доли ежегодных отчислений, процент от сметной стоимости. Среднегодовые затраты восстановления ПСТ:

Св = ПсРв, (13)

где Рв — доли ежегодных отчислений на восстановление ПСТ, процент от их сметной стоимости. Приведенные затраты на утилизацию самотечного трубопровода Пу должны учитывать расходы на его демонтаж, транспортировку, повторное использование на неответственных трубопроводах (поливочных, капельного орошения на фермах и др.) и в качестве вторичного сырья, а также на захоронение:

Пу = Сдм + Ст ± Си + Сз, (14)

где Сдм — расходы на демонтаж ПСТ (разборка, перемещение на улицу, складирование), в отсутствии данных можно принять аналогичными данным для внутренних холодных водопроводов либо 40–45 % от расходов на монтаж холодопровода; Сдт — расходы на транспортировку фактического объема ( размером 80–85 % от длины ПСТ) труб на расстояния до места утилизации в зависимости от их материала; Си — возможные доходы (+) и расходы (–); Сз — расходы на захоронение.

Следует особо отметить, что наиболее предпочтительным должен являться вариант с минимальным значением экономического фактора Э. В заключение отметим, что, как представляется автору, использование вышеизложенного подхода должно позволить осуществлять выбор наиболее эффективных труб для устройства ПСТ и тем самым минимизировать затраты на весь их жизненный цикл.

Здесь будет уместным указать и на то, что использование в полном объеме рассмотренного подхода к устройству подземных самотечных трубопроводов потребует точного знания некоторых параметров и коэффициентов, отражающих особенности применения труб как из традиционных материалов (керамических, бетонных, хризотилцементных), так и из полимерных (полиэтиленовых, полипропиленовых, из непластифицированного поливинилхлорида со структурированными и обычными сплошными стенками, а также спиральновитыми) и композитных (стеклопластиковых).

Также особо потребуется уточнить методику выбора труб по гидравлическим показателям и способы производства земляных работ с учетом специфики работы систем «грунты–безнапорные трубы» на основании прочностных расчетов. Для этого целесообразно продолжить сбор и обобщение статистических данных по устройству и эксплуатации различных ПСТ и впоследствии подготовить обобщенные материалы в виде соответствующих нормативов.

При этом, естественно, придется предпринять усилия по прогнозированию инфляционных процессов на ближайшие десятилетия на все трубные материалы и виды строительно-монтажных и эксплуатационных работ с учетом возможного их дисконтирования либо повышения, как это происходит с электроэнергией, что и сказывается, во многом, на стоимости труб. Такая работа проводится в ГУП «НИИ Мосстрой». О ее результатах широкая научно-техническая общественность будет нами информироваться в последующих номерах журнала.