CC BY
60
УДК 628
СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ СЕТЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА ИРКУТСКА
© Л.В. Макотрина1, Е. В. Селех2, И.Б. Кузнецов3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Доказано, что реконструкция существующих сетей трубопроводов особо актуальна для Иркутска, так как большинство его сетей проложены довольно давно и сильно изношены. Рассмотрены перспективные варианты реконструкции существующих сетей водоснабжения и водоотведения - закрытые, не требующие устройства траншей методы прокладки труб. Приведены примеры реконструкции трубопроводов в городе Иркутске. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: реконструкция; сети водоснабжения; сети канализации; бестраншейные способы; прокладка проколом, продавливанием, горизонтальным бурением.
CONSTRUCTION AND RECONSTRUCTION OF WATER SUPPLY AND WATER DISPOSAL SYSTEMS IN IRKUTSK L.V. Makotrina, E.V. Selekh, I.B. Kuznetsov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article proves the relevance of existing pipeline networks reconstruction for Irkutsk, since most of its networks were laid long ago and are worn out. It examines the promising reconstruction variants of existing water supply and water disposal systems: closed methods that do not require trenching for pipe laying. The examples of pipeline reconstruction in Irkutsk are provided. 6 sources.
Key words: reconstruction; water supply systems; sewer systems; trenchless methods; thrust borer, jacking, horizontal drilling.
Реконструкция систем и сооружений водоотведения напрямую связана с системами жизнеобеспечения мегаполисов, крупных, средних и небольших городов и поселков Российской Федерации, а также с экологической обстановкой водных объектов и водоемов.
Характерной особенностью крупных и средних городов России является наличие разветвленных и весьма протяженных подземных трубопроводов, в частности водопроводных и водоотводящих (канализационных) сетей различного диаметра и из разных материалов, которые неизбежно с течением времени подвергаются старению и риску аварийных ситуаций.
Многие подземные трубопроводные сети водоснабжения и водоотведения в Российской Федерации построены и эксплуатируются несколько десятилетий и требуют в связи с этим регулярной проверки работоспособности, периодического ремонта, восстановления и модернизации. Оперативное и плановое восстановление систем и сооружений является актуальной задачей любого современного города.
Одним из основополагающих принципов определения цели реконструкции систем и сооружений водоснабжения и водоотведения является улучшение показателей качества работы систем и сооружений за
счет применения современных приемов и технологий.
Проблемы восстановления сетей непосредственно связаны с состоянием городских дорог. Удовлетворение потребностей населения города в передвижениях находится в прямой зависимости от состояния дорожного полотна и прилегающей к нему площади, позволяющей обеспечивать высокий уровень транспортного обслуживания.
Улично-дорожная сеть города Иркутска, согласно материалам обследований, выполненных в ноябре 2010 года по программе «Повышение безопасности дорожного движения и осуществления дорожной деятельности в отношении автомобильных дорог местного значения г. Иркутска на период 2009-2012 годы», утвержденной постановлением МЭРа г. Иркутска от 21.10.2008 г. № 031-06-238118 [4], как по плотности, так и по пропускной способности не соответствует резко возрастающему уровню автомобилизации. За период с 1995 г. по настоящее время общая численность автопарка города увеличилась более чем на 50%, что составляет около 4-5% в год. Значительная доля приходится на легковой транспорт - 86%, увеличение численности его в среднем составляет 5-6% в год. В Иркутске сосредоточено около 30% автомо-
1Макотрина Людмила Викторовна, кандидат химических наук, доцент кафедры инженерных коммуникаций и систем жизнеобеспечения Института архитектуры и строительства, тел.: (3952) 405140, 89148933483, e-mail: maklv@istu.edu Makotrina Lyudmila, Candidate of Chemistry, Associate Professor of the Department of Engineering Services and Life-Support Systems of the Institute of Architecture and Construction, tel.: (3952) 405140, 89148933483, e-mail: maklv@istu.edu
2Селех Евгений Васильевич, студент, тел.: 89247080270, e-mail: ewgen-irk@mail.ru Selekh Evgeny, Student, tel.: 89247080270, e-mail: ewgen-irk@mail.ru
3Кузнецов Игорь Борисович, студент, тел.: 89501010248. Kuznetsov Igor, Student, tel.: 89501010248.
бильного транспорта Иркутской области.
Из приведенных выше данных можно видеть, что перекрытие транспортных артерий города неизбежно будет приводить к нарушению движения транспорта, появлению заторов, перегрузке других улиц. Реконструкция существующих сетей водоснабжения и канализации, прокладка новых трубопроводов открытым способом требует разрытия поперек дороги траншеи с повреждением дорожного покрытия и остановкой движения транспорта по ней на время прокладки труб. Все это занимает немалое время. При огромной протяженности сетей города Иркутска, а также при уровне загрузки большей части магистральных улиц города от 0,8 до 2,0, их одновременное перекрытие, например, ввиду аварий на водоводах, может привести к транспортному коллапсу. Поэтому более перспективными вариантом, в том числе для города Иркутска, являются закрытые, не требующие устройства траншей, методы прокладки труб под дорогами.
Бестраншейная прокладка - технология по прокладке и замене трубопроводов без рытья траншей от начального до конечного котлована. Бестраншейная прокладка имеет особо важное преимущество перед траншейными методами: проводить работы можно практически при любых погодных условиях, зимой, летом, в дождь или снег, когда достаточно создать тент над стартовым и финишным котлованом. Таким образом, особенно зимой, когда многие строительные работы в России и других северных странах замирают или принимают вялотекущий характер работы, бестраншейная прокладка позволяет, невзирая на погоду, производить планирование и проведение строительных и восстановительных работ.
При прокладке труб бестраншейными способами вначале под дорогами устраивают защитные кожухи или футляры, а затем в них прокладывают сами рабочие трубопроводы. Чтобы это стало возможным, диаметр кожуха (футляра) должен быть большим, чем диаметр прокладываемого трубопровода.
Закрытую прокладку труб кожухов (футляров) выполняют в основном способами прокола, продавлива-ния, горизонтального бурения, а для прокладки коллекторов и тоннелей применяют щитовой и штольне-вый способы подземных проходок. Однако все они имеют свои особенности и очень требовательны к геологическим условиям. Рассмотрим кратко основные характеристики этих способов и особенности их применения в условиях города Иркутска.
Прокладка проколом. Прокладка способом прокола, как правило, применяется для труб малых и средних диаметров (не более 400-500 мм) в глинистых и суглинистых (связных) грунтах. Ограничение диаметра прокалываемых труб обусловлено тем, что при этом способе массив грунта прокалывают трубой, оснащенной наконечником, без удаления грунта из скважины, вследствие чего для прокола требуются значительные усилия. В связи с этим и длина прокола труб не превышает 60-80 м. Данный способ подходит для тех территорий Иркутска, где преобладают песчаные либо глинистые грунты. Места, где в породе присутствуют твердые включения, непригодны для про-
кладки такого вида.
Трубу вдавливают циклически, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Давление домкратов на трубу передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. При применении нажимных удлинительных патрубков после вдавливания трубы в грунт на длину хода штока домкрата его возвращают в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляют другой патрубок, удвоенной длины. Так продолжают до тех пор, пока не закончат прокол первого звена трубопровода (обычно длиной 6 м). Затем к первому звену приваривают второе звено, и указанные операции повторяют до тех пор, пока не будет завершен прокол на всю длину трубопровода. Как можно видеть из описания этого технического процесса, повышенное сопротивление грунта, содержащего твердые частицы, приведет к превышению расчетного нажимного усилия домкрата, что приведет к его повышенному износу, увеличению расхода электроэнергии и последующему выходу установки из строя [1].
Прокладка продавливанием. Бестраншейная прокладка труб продавливанием отличается тем, что прокладываемую трубу открытым концом, снабженным ножом, вдавливают в массив грунта, а грунт, поступающий в трубу в виде плотного керна (пробки), разрабатывают и удаляют из забоя. При продвижении трубы преодолевают усилия трения грунта по наружному ее контуру и врезания ножевой части в грунт. Для продавливания труб применяют нажимные насос-но-домкратные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомкратов усилием по 500-3000 кН каждый с ходом штока 1,1-2,1 м, работающие от насосов высокого давления. Этот способ не применим в плывунных грунтах, в твердых породах может быть применим лишь для продавливания труб максимального диаметра. Ввиду того, что такие грунты в черте города отсутствуют, данный способ представляется наиболее интересным.
Стоит отметить, что при продавливании труб больших диаметров, особенно в твердых грунтах, применяют особо мощные нажимные установки из нескольких домкратов, способных создать усилия более 10000 кН. Это обуславливает необходимость обустройства прочных упорных стенок. Таким образом, данный способ является достаточно энергоемким и трудозатратным, однако неприхотлив к грунтам.
Прокладка труб способом горизонтального бурения. Данный способ сейчас применяется довольно широко и повсеместно не только для прокладки водоводов и канализационных коллекторов, но также и для протягивания оптоволоконных сетей и в особенности в отраслях промышленности, занимающихся добычей полезных ископаемых. Собственно, эта отрасль и сделала этот метод известным и позволила применять его для различных целей.
Процесс бурения и прокладки звеньев трубопровода в скважину может быть раздельным и совмещенным. При раздельном бурении вначале бурят скважину, а затем, после извлечения из нее бурового
инструмента, протаскивают трубопровод. При совмещенном методе одновременно с продвижением бурового инструмента прокладывают трубу.
Для прокладки трубопроводов способом горизонтального бурения применяют бурильно-шнековую установку с механическим приводом, способную в глинистых грунтах создавать горизонтальные скважины диаметром до 325 мм и длиной до 40 м. Для прокладки трубопроводов большого диаметра используют эксцентрично-сверлильные установки с цикличным удалением грунта, оснащенные набором сменного оборудования для прокладки труб диаметром 325377, 426-630 и 820-1420 мм путем их последовательного наращивания в скважине звеньями длиной по 6 м при скорости проходки 6-12 м в смену.
Более производительными и распространенными являются унифицированные шнековые установки горизонтального бурения [6], в которых совмещаются процессы бурения, прокладки труб с непрерывным удалением грунта из забоя. С помощью таких установок можно прокладывать трубопроводы в грунтах до IV группы диаметром 325-1420 мм протяженностью 40-60 м при скорости бурения от 1,5-1,8 до 12,7-19 м/ч. Однако применение этого способа невозможно в присутствии грунтовых вод. Согласно гидрогеологической характеристике Иркутска, первый уровень грунтовых вод прослеживается на глубинах от 0,5 м (отм. 426,15) до 4,3 м (отм. 424,75). То есть прокладке такого типа обязательно должны предшествовать геологические исследования на предмет обводненности площадки, предназначенной для работ.
Метод горизонтально направленного бурения, формирующий прокол под дорогой, обладает рядом неоспоримых преимуществ, а именно: позволяет производить электромонтажные работы без нарушения дорожных покрытий, трубопроводы могут быть протянуты под зданиями, сооружениями, рельсовыми магистралями и природоохранными массивами (парками, скверами, местами культурного отдыха трудящихся). Весь процесс бурения скважин контролируется с помощью высокоточного оборудования. Это позволяет добиваться высокой точности прокола под дорогой и без малейших разрушений обходить близлежащие подземные коммуникации.
Реконструкция существующих сетей. Непосредственно реконструкция существующих сетей трубопроводов особо актуальна для Иркутска, так как большинство его сетей проложены довольно давно и сильно изношены. Функцию замены трубопроводов бестраншейным способом выполняют трубные разрушители [3]. Они эффективно разрушают старые трубы для одновременной протяжки новых элементов трубопровода диаметром, как правило, от 110 мм.
Технические характеристики трубного разрушителя позволяют эффективно санировать (восстанавливать) и заменять все виды труб, в том числе чугунные, стальные и даже железобетонные, меняя их на современные полиэтиленовые аналоги. Разрушение старых труб производится гидравлическим методом путем протягивания по пути трубопровода специального ножа, за которым тянется нить нового трубопро-
вода. Буровые штанги двигаются по старой трубе и возвращаются по ней назад уже со специальным режущим ножом. Данная методика эффективно применяется при замене труб канализационных, водопроводных и тепловых сетей в таких городах как Москва, Санкт-Петербург, Калининград [2]. В Иркутске пока нет примеров применения такой реконструкции, но опыт других городов показывает ее эффективность. Кроме того, такие установки могут применяться не только для реконструкции, но и для прокладки новых сетей трубопроводов. Стоимость прокладки в сравнении с другими способами в таком случае оказывается значительно меньшей.
Бестраншейные технологии превосходно себя зарекомендовали. Они оптимально подходят для тех мест, где прокладка траншейным способом невозможна, особенно когда это связано с разрушением природоохранных зон (парков, скверов, садов и т.п.). Рытье траншей вблизи деревьев может нарушить их корневую структуру, и зеленые насаждения погибнут, также это может произойти из-за понижения грунтовых вод, вызванных рытьем каналов, что может стать результатом засыхания окружающей флоры. Кроме того, ввиду неравномерности засыпки траншеи, довольно часто, особенно после годичных перепадов температуры и выпадения осадков, на ее месте образуются провалы или бугры. Часто, засыпая траншею, невозможно повторно использовать тот же грунт, и приходится использовать засыпку, не соответствующую по своему составу окружающему грунту. Таким образом и нарушается равномерность. При закрытом способе разработки использование бестраншейных технологий очень удобно за счет точечного рытья котлованов, которые в последующем отделываются в виде колодцев или смотровых.
Примеры реконструкции трубопроводов в городе Иркутске. По данным статистики в г. Иркутске подрядными организациями за 1997-2012 гг. переложено 68 700 метров водопроводных сетей диаметром от 50 до 1 200 мм.
По информации ООО «РегионСпецСтрой» и «Экобест» проведена следующая реконструкция сетей [5]:
- открытым способом и методом «труба в трубу» -34350 м;
- методом горизонтального бурения - 17175 м;
- забито футляров под дорогами - 8244 м;
- методом санации и разрушения - 5496 м;
- заменены сети канализации диаметром от 100 до 300 мм - 3435 м.
Прокладка труб закрытым способом в нашем городе начала осваиваться сравнительно недавно, поэтому проектировщики и строители, производящие работы по расчету и монтажу такого типа прокладки, сталкиваются со многими трудностями.
Наиболее яркими примерами являются улицы Карла Маркса и Байкальская, прокладка труб под которыми производилась с помощью горизонтального бурения. В процессе производства работ возникали определенные ошибки, связанные с высокой плотностью проложенных сетей и некоторыми ошибками,
допущенными на стадии проектирования. Несмотря на это, работы завершены, и данные сети запущены в эксплуатацию.
Таким образом, бестраншейная прокладка в условиях города Иркутска не только возможна, но и необходима, так как: сохраняется целостность дорожного
полотна, повышается экономическая целесообразность ввиду большой глубины заложения сетей, сохраняются элементы благоустройства города, а также возникает возможность реконструкции трубопроводов путем замены их на трубы из современных материалов без их непосредственного демонтажа.
Библиографический список
1. Белецкий Б.Ф. Технология и механизация строительного производства. М., 2003.
2. Горизонтально-направленное бурение: бестраншейная прокладка трубопроводов методом ГНБ [Электронный ресурс]. URL: http://dvn-stroy.ru (11 сент. 2013)
3. Научно-производственный комплекс Гидрофоб, завод буровой техники [Электронный ресурс]. URL: http://www.hydrophobe.ru (11 сент. 2013)
4. О ведомственной целевой программе «Повышение без-
опасности дорожного движения и осуществление дорожной деятельности в отношении автомобильных дорог местного значения г. Иркутска» на период 2009 - 2012 гг.: постановление мэра города Иркутска от 21 окт. 2008 г. N 031-06-2381/8 [Электронный ресурс]. URL: ramina.ru (11 сент. 2013)
5. Справка о данных статистики администрации г. Иркутска за 1997-2012 гг. / сост. И.Б. Кузнецов. 2012.
6. Тэралинк [Электронный ресурс]. URL: http://www.teralink39.ru (11 сент. 2013)
УДК 712-1; 712.3/.7
ПЛАНИРОВАНИЕ ПРИУСАДЕБНОГО ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА
1 9
© Е.А. Мусихина', Т.А. Дарманская2
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Создание хорошо спланированных поверхностей, удовлетворяющих требованиям архитектурно-пространственной композиции проектируемого участка и инженерного благоустройства территории, является одним из самых актуальных вопросов градостроительной деятельности. Грамотное использование существующих информационных ресурсов и технологий по архитектурному проектированию и ландшафтному дизайну позволит сократить время, необходимое для разработки проекта, и повысить качество выполняемой работы. Ил. 4. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: земельный участок; благоустройство; рельеф; модель; вертикальное планирование; ландшафтная архитектура.
PERSONAL LAND PLOT PLANNING E. A. Musikhina, T.A. Darmanskaya
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
One of the most relevant issues of town-planning activity is creation of well-planned surfaces meeting the requirements of the architectural and spatial composition of the plot being planned and engineering improvement of the territory. Competent use of existing information resources and technologies on architectural design and landscaping will reduce the time necessary for project development and increase the quality of the work being performed. 4 figures. 7 sources.
Key words: land plot; improvement; relief; model; vertical planning; landscape architecture.
Вопрос рационального планирования и обустройства небольшого земельного участка является на сегодняшний день одним из самых актуальных в градостроительной планировке, поскольку именно такие участки составляют архитектурно-ландшафтный облик районов города с малоэтажной застройкой. Активное использование приусадебного земельного участка способствует получению практического и эстетического удовлетворения владельца. Главным условием
успешного освоения приусадебной территории является организация рельефа местности с сохранением растительного слоя и соблюдением нижеследующих градостроительных требований [1]:
- создание площадки, соответствующей требованиям функциональных зон, и организация отвода с участка паводковых и ливневых вод;
- обеспечение отвода ливневых вод от зданий и сооружений, дренирование территории с целью сни-
1Мусихина Елена Алексеевна, кандидат технических наук, профессор кафедры архитектурного проектирования, тел.: 89149057099, e-mail: elena.science@yandex.ru
Musikhina Elena, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Architectural Design, tel.: 89149057099, e-mail: elena.science@yandex.ru
2Дарманская Татьяна Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры архитектурного проектирования, тел.: 89021703753, e-mail: tasha1982@yandex.ru
Darmanskaya Tatyana, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Architectural Design, tel.: 89021703753, e-mail: tasha1982@yandex.ru
