ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ТРАССИРОВКИ И РЕКОНСТРУКЦИИ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ

В практике проектирования решают две задачи: проектирование вновь или реконструкцию и расширение существующих систем канализации. При этом проектные решения должны отвечать высоким современным техническим требованиям, способствовать внедрению в строительство индустриальных методов производства работ, сборных укрупненных элементов и эффективных конструкций и материалов. От принятых в проекте решений зависят объем строительных и монтажных работ, экономические показатели строительства и эксплуатации возводимых сооружений.

Основным исходным материалом для разработки проекта канализации является проект районной планировки или проект планировки и застройки населенного пункта (города), а для проектирования канализации промышленного предприятия — генеральный план предприятия, утвержденные в установленных законом инстанциях.

Границы канализуемой территории на промышленных предприятиях обычно определяют в пределах размещаемых цехов и бытовых помещений, а в городах и поселках — в пределах размещения застройки или в пределах, предусмотренных в задании на проектирование.

Проектирование канализационной сети начинают с разбивки территории города на бассейны канализования по водоразделам, а затем выбирают и согласовывают с органами Государственной санитарно-эпидемиологической службы и рыбного и водного надзора площадку для размещения очистной станции и место выпуска очищенных сточных вод в водный проток

При выборе места для размещения очистных станций необходимо учитывать долговременные перспективы развития и стремительный рост населения и особенно территории городов, чтобы станции не оказались в зоне застройки.

Дополнительно по теме канализация: ПРИЕМЫ РАСЧЕТА БЕЗНАПОРНЫХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

При проектировании канализационной сети по возможности принимают минимальное ее заглубление и самотечный режим движения бытовых и производственных сточных вод. Намечают трассу главного коллектора и трассы коллекторов бассейнов канализования, выявляют районы, для которых требуется перекачка сточных вод, выбирают площадки для размещения насосных станций (1.3) и намечают принципиальную схему канализации города по бассейнам канализования

Границы отдельных бассейнов канализования наносят на план населенного пункта с горизонталями. Их определяют по рельефу местности и проекту вертикальной планировки города. При плоском рельефе местности границы бассейнов назначают исходя из условий возможно большего охвата территории самотечной сетью при наиболее целесообразной глубине заложения главного коллектора. По бассейнам канализования выявляют направление движения сточных вод и районы, где требуется перекачка сточных вод.

Перекачку сточных вод предусматривают лишь в случае нецелесообразности их самотечного транспортирования при заложении сети на большой глубине, неудовлетворительных грунтовых условий и т. д., а также при отсутствии возможности самотечной подачи сточных вод на очистные сооружения (см. гл. XII).

Трассировкой называют начертание канализационной сети в плане. Это один из ответственных этапов при составлении схемы канализации. От принятых принципов трассировки зависит стоимость канализации. На выбор трассы сети влияют рельеф местности и вертикальная планировка; принятая система канализации и число канализационных сетей; перспективы развития и очередность строительства; грунтовые условия; характер застройки кварталов; ширина улиц; напряженность движения по ним; насыщенность подземными сооружениями; места расположения промышленных предприятий.

Трассировку канализационной сети производят следующим образом: сначала трассируют главный и отводной коллекторы, подающие воду на очистные станции; затем — коллекторы бассейнов канализования; в последнюю очередь — уличную сеть (см.  1.3). При трассировке коллекторов и сети исходят из условий самотечного канализования возможно большей части населенного места прн минимальной’их протяженности.

На общее направление главного и отводного коллекторов влияет место расположения очистной станции и выпуска сточных вод. В очень крупных городах и городах с плоским рельефом местности может оказаться целесообразным устройство нескольких насосных и очистных станций. Число главных и отводных коллекторов, а также их направление будут зависеть от числа и места расположения очистных станций.

Главные коллекторы трассируют по тальвегам, по набережным рек и ручьев, учитывая при этом возможность присоединения коллекторов бассейнов канализования и всех боковых присоединений без излишнего заглубления главного коллектора. При плоском рельефе местности коллекторы трассируют по возможности по середине бассейна. Коллекторы больших диаметров целесообразно трассировать по проездам со слаборазвитой подземной сетью городских сооружений и небольшим движением городского транспорта. При трассировке коллекторов следует иметь в видуг что чем больше диаметр коллектора, тем меньший уклон требуется для создания самоочищающей скорости. Следует избегать прокладки длинных параллельных коллекторов с малым расходом сточных вод.

В пределах застройки все коллекторы трассируют по городским проездам в зеленых или в технических зонах Исключение допускают для бассейнов, в которых направление городских проездов не совпадает с тальвегами. Такие отступления должны быть согласованы с органами, ведающими планировкой города.

При проектировании обычно разрабатывают несколько возможных вариантов схем трассировки канализационных коллекторов и выбирают наиболее выгодный по технико-экономическим показателям при равноценности вариантов по санитарно-техническим показателям.

Уличную сеть трассируют по проездам и внутри кварталов по наикратчайшему направлению от водоразделов к тальвегам с уклоном, по возможности параллельным поверхности земли, уменьшая до минимума глубину заложения сети, особенно при наличии грунтовых вод и плывунов. Наиболее трудно трассировать канализационную сеть при плоском рельефе местности, когда даже при незначительном протяжении канализационных линий последние получают большое заглубление.

При квартальной застройке уличную сеть наиболее часто трассируют по пониженной стороне квартала. В этом случае значительно сокращается длина уличной сети и обеспечивается присоединение всех зданий жилого квартала. Однако возможна трассировка по объемлющей (см.  3.15,Л) и внутриквартальной (см.  1.2) схемам. При объемлющей схеме канализационную сеть трассируют по проездам, опоясывающим квартал со всех сторон. Ее принимают при плоском рельефе местности, больших размерах кварталов и при отсутствии застройки внутри кварталов. По внутриквартальной схеме канализационную сеть прокладывают через кварталы — от вышерасположениых к нижерасположенным. При этой схеме по сравнению с объемлющей получается более экономичное сочетание дворовой канализационной сети с уличной, сокращается на 30—40% длина уличной сети и снижается на 10—20% стоимость строительства.

Прогрессивным способом является прокладка внутренних канализационных сетей под зданием в техническом подполье с выпуском сточных вод с торца здания во внутриквартальную сеть. Этот способ прокладки позволяет сократить протяженность внутриквартальных сетей до 40— 45%, число смотровых колодцев в 3—4 раза и уменьшить стоимость строительства в 2,3—2,5 раза по сравнению с внутриквартальной застройкой и выпуском внутренней канализации из каждой секции здания. При трассировке канализационных сетей следует по возможности избегать пересечений (или сводить к минимуму их число) с водными протоками, железнодорожными путями и всякого рода подземными сооружениями, так как устройство этих пересечений сложно, связано с затратой больших средств и вызывает затруднения в эксплуатации. В таких случаях иногда целесообразно трассировать два параллельных коллектора по обеим сторонам ручья, оврага, реки, линии железной дороги или широкого проезда. На проездах шириной более 30 м также допускают прокладку двух параллельных линий, что обосновывается технико-экономическими расчетами.

На трассировку канализационных сетей влияет    принятая система канализации,

При полной раздельной системе канализации предусматривают прокладку по проездам двух сетей — дождевой и бытовой; при неполной раздельной системе оставляют трассу для последующей прокладки коллекторов дождевой канализации.

Дождевую канализацию трассируют так, чтобы расстояние до места выпуска сточных вод в ближайший водоем или в тальвег было наименьшим (см.  1.4, а).

При общесплавной канализации главный коллектор трассируют вдоль берега водотока или тальвега, в которые можно сбрасывать часть сточных вод через ливнеспуски во время сильных ливней.

Необходимо по возможности избегать трассировки сетей и особенно коллекторов в неблагоприятных грунтовых условиях, в слабых и скальных грунтах с большим притоком грунтовых вод. Такие участки обходят, применяют прокладку коллекторов на большой глубине в более надежных грунтах методом щитовой проходки или устраивают станции перекачки. Места расположения насосных станций следует назначать с учетом санитарных требований и планировки населенного пункта.

При пересеченном рельефе местности иногда оказывается целесообразным вместо устройства станции перекачки пересечь местную возвышенность туннелем небольшого протяжения. Большие единовременные затраты на сооружение туннеля компенсируются тем, что отпадают расходы по эксплуатации станции перекачки. Целесообразность укладки коллекторов и сети на больших глубинах по сравнению со строительством насосных станций при меньших глубинах заложения коллекторов и сети необходимо обосновать технико-экономическим расчетом.

После начертания сети в плане составляют общую схему канализации, на которой помимо основных коллекторов и сети наносят места расположения насосных станций, очистных сооружений и выпусков.

В последнее время намечены пути по оптимизации трассировки и начертания сети в плане с помощью ЭЦВМ, а также механизации расчетов, связанных с перекачкой сточной жидкости насосами, и выбора мест размещения станций перекачки; предложены методы технико-экономического расчета канализационной сети с помощью ЭЦВМ  (см. § 21).

Значительную сложность представляют реконструкция и расширение уже сложившихся канализационных систем крупных городов с населением свыше 500 тыс. человек. Канализации крупных городов исторически развивались по полной раздельной системе, а канализационная сеть строилась по самотечно-напорной схеме с чередованием самотечных коллекторов мелкого заложения, большим количеством станций перекачки и напорных участков из стальных труб, имеющих ограниченный срок службы (20—25 лет). Такое конструктивное решение позволяет развивать раздельные системы канализации крупных городов постепенно без больших единовременных капитальных затрат. Однако дальнейшая реконструкция существующих систем канализации крупных городов по самотечно-напорной схеме нерациональна по следующим причинам: а) многочисленность насосных станций снижает надежность системы и требует больших затрат электроэнергии; б) коллекторы мелкого заложения прокладываются проходческими щитами в неблагоприятных геологических условиях на глубине 8—10 м; в) из-за отсутствия свободных территорий и необходимости периодической перекладки недолговечных напорных трубопроводов и переустройства действующих подземных коммуникаций нарушается работа городского транспорта, требуется снос строений и пересадка зеленых насаждений; г) повышается требовательность к охране городских водоемов и возникает необходимость очистки загрязненного поверхностного стока.

Таким образом, при реконструкции существующей канализации крупных городов необходимо постепенно переходить от традиционной самотечно-напорной схемы к новой надежной схеме с магистральными каналами глубокого заложения, трассируемыми через центры наибольшего притока сточных вод сложившихся систем. Такие схемы обеспечивают совместное отведение и очистку всех бытовых, производственных и загрязненных поверхностных вод, рациональное использование водных ресурсов и охрану окружающей среды.

В мировой практике с помощью коллекторов глубокого заложения реконструированы канализации городов Чикаго, Мехико и др. В СССР применены коллекторы глубокого заложения при реконструкции сложившихся полных раздельных систем канализации Киева, Харькова, Ленинграда, Москвы и общесплавной системы Львова.

В Киеве путем переброски сточных вод новых жилых районов через центр города магистральным каналом диаметром 3000 мм и длиной 7 км, проложенным способом щитовой проходки на глубине от 18 до 80 м в спондиловых глинах, решена канализация новых и разгрузка существующих районов без перестройки подземных коммуникаций. На всем протяжении канала имеются только три камеры.

Строительство каналов глубокого заложения проходческими щитами диаметром 2,6 и 4 м на глубине 36—70 м ведется во Львове.

В Харькове построено 22 км каналов глубокого заложения проходческими щитами диаметром 2,6; 3,2; 3,7 и 4 м на глубине 15—55 м с единой насосной станцией диаметром 47 м, мощностью 1,4 млн. м3/сут-ки, находящейся на глубине 38,8 м. Это позволило без перестройки канализационной сети ликвидировать 16 насосных станций. Кольцеванием коллекторов повышена надежность всей системы и облегчен осмотр и ремонт коллекторов. Годовой экономический эффект этой системы по сравнению с каналами мелкого заложения составил 293 тыс. руб.

В Ленинграде начато строительство коллекторов в плотных грунтах на глубине 38 м, а строительство насосной станции на глубине 80 м будет осуществлено в виде подземного туннеля, сооружаемого станционным щитом метро.

В качестве примера оригинального решения рассмотрим реконструкцию канализации Москвы ( ЗЛО). Московская канализация имееч 4560 км коллекторов и уличных сетей и 240 км напорных трубопроводов, отводящих 4 млн. м3/сутки сточных вод; 73 насосные станции общей мощностью 6,2 млн. м3/сутки и 6 станций аэрации общей мощностью 4,13 млн. м3/сутки. Расход загрязненных сточных вод к 1990—1995 гг. достигнет 11 млн., а на перспективу 13 млн. м3/сутки, в том числе 2,5 млн. м3/сутки составят поверхностные стоки от дождей частой повторяемости, промышленных условно чистых вод, а также от поливки улиц, которые в настоящее время сбрасываются в дождевую канализацию и р. Москву в пределах города. Дальнейшее увеличение мощности московской канализации, повторяющей традиционное ее самотечно-на-порное построение, крайне нерационально из-за отсутствия свободного подземного пространства, недостаточной надежности такой схемы, большого числа канализационных насосных станций и относительной недолговечности стальных напорных трубопроводов.

Реконструкция канализации Москвы будет развиваться в первую очередь по раздельной системе (с устройством насосных станций) с постепенным переходом к комбинированной системе (раздельной и полу-раздельной). Преобладающей будет полураздельная система, по которой загрязненные поверхностные стоки транспортируются и очищаются совместно с бытовыми и производственными водами, а малозагрязненные при дождях менее 20-кратной повторяемости перепускаются в реку. Такая полураздельная система наиболее рациональна и эффективна в отношении охраны водоемов о г загрязнения. Предусматривается прокладка самотечных магистральных каналов-туннелей глубокого заложения, трассируемых через центры наибольшего скопления сточных вод, что ограничит дальнейшее строительство насосных станций и напорных трубопроводов в пределах города.

Каналы глубокого заложения общим протяжением 120 км выполняются в три очереди в виде трех ветвей: восточной, западной и юго-западной. Каналы прокладывают с помощью проходческих щитов, применяемых при строительстве метро, в устойчивых грунтах на глубине 80 м вблизи крупных насосных станций. После пуска в эксплуатацию каналов глубокого заложения большинство насосных станций будет ликвидировано.

Из шести останутся три станции аэрации: Люберецкая, Курьяновская и Пахринская пропускной способностью соответственно 2,5; 3 и 8 млн. м3/сутки. Намечается интенсивная реконструкция канализации: замена ветхих канализационных коммуникаций и частичный прием поверхностного стока в городскую канализацию, кольцевание канализационных каналов для передачи сточнык вод из одной системы в другую через определенные эксплуатационные узлы.