При анализе аварий на канализационных сетях было установлено, что причинами разрушения труб являются деформации оснований под трубами, вызванные неравномерными просадками грунтов.
Грунт в естественном (ненарушенном) состоянии может служить надежным основанием для труб и коллекторов, заполненных водой, так как их масса не превышает массы вытесненной ими земли. Однако грунты по своему строению неоднородны, они могут быть сухими или насыщенными водой. При нарушении их природного равновесия глубокими выемками, а также откачкой воды или периодическим колебанием напорного горизонта грунты теряют устойчивость, приобретают подвижность и могут нарушить плотность среды, окружающей трубу.
Правильная строительная оценка грунтов при условии качественного выполнения работ исключает возможность образования местных просадок, вызывающих разрушение стыковых соединений, а иногда и трубопроводов. Естественными основаниями для труб могут служить: средние и крупнозернистые пески, супеси в сухом состоянии, мелкий и крупный гравий, песок в смеси со щебнем или галькой, глины и тяжелые суглинки при отсутствии в их толще водоносных прослоек, а также скальные и близкие к ним по крепости породы. Глинистые грунты, обладающие большим разнообразием, неоднородностью строения, способностью к пучению и размягчению при наличии в их толще песчаных водоносных прослоек, становятся вязкими, текучими, могут превращаться при избытке влаги в разжиженную массу и быть подвижными даже при небольшом количестве воды.
Крайне неустойчивы и ненадежны для укладки труб водоносные грунты из мелкого ила с примесью глинистых частиц, лёсс и лёссовидные суглинки, быстро и неравномерно теряющие несущую способность при насыщении водой, а также болотные и торфяные грунты, состоящие большей частью из продуктов разложения растительных остатков.
Для правильной строительной оценки грунтов необходимо на продольном профиле коллектора наносить гидрогеологический разрез и по нему выбирать конструкцию оснований в зависимости от естественного состояния грунтов, способов производства работ, глубины засыпки и размера труб.
Основания под трубы следует принимать в зависимости от несущей способности грунтов и фактических нагрузок. Во всех грунтах, за исключением скальных, плывунных, болотистых и просадочных II типа, как правило, следует предусматривать укладку труб при высоте засыпки до 6 м над верхом труб непосредственно на выровненное дно траншеи.
Рис. 3.22. Основание под трубопроводы
а — при глубине заложения до 6 м в сухих грунтах с допускаемым давлением Р>0,15 МПа для труб диаметром 600—3500 мм; б — то же, в мягкопластичных глинистых сухих и водонасыщенных песчаных грунтах с допускаемым давлением Р<0,15 МПа для труб диаметром 800—2500 мм; в — то же, в свеженасыпных грунтах; г — при глубине заложения более 6 м
При укладке труб и коллекторов на сухой грунт необходимо, чтобы он на дне траншеи оставался в естественном (ненарушенном) и сухом состоянии. Ложе под трубы следует устраивать одновременно с их укладкой таким образом, чтобы оно было хорошо выровнено и труба на всем своем протяжении плотно соприкасалась с грунтом ненарушенной структуры не менее чем на 1/4 окружности.
Трубы, уложенные так, чтобы четверть их окружности соприкасалась с ложем, выдерживают большее давление (на 30—40%), чем трубы, уложенные на плоскую поверхность без выемки. Тщательная трамбовка грунта при засыпке пространства между трубой и стенками траншеи повышает сопротивление трубы раздавливанию на 20%.
В супесчаных, суглинистых и глинистых сухих грунтах (с допускаемым давлением Р>0,15 МПа) основанием для всех труб служит песчаная подушка, насыпаемая в выполненный для этой цели по дну траншеи лоток (рис. 3.22, а).
В мягкопластичных глинистых и суглинистых грунтах с коэффициентом пористости, равным единице, и в пылеватых грунтах средней плотности, насыщенных водой, при допускаемом давлении на грунт Р<0.15 МПа для прокладки тех же труб предусматриваются бетонная плита и стул с углом охвата 135° из бетона марки 200 (рис. 3.22,б).
В свеженасыпных грунтах с ожидаемой неравномерной осадкой для предупреждения нарушения стыковых соединений труб основание следует устраивать из монолитного железобетона (рис. 3.22, б).
Во всех случаях предусматривают засыпку трубы до 1/2 диаметра песчаным грунтом с тщательным трамбованием.
При увеличении высоты засыпки до 12 м укладывают те же трубы, но для усиления устраивают железобетонный стул, охватывающий более ½ сечения трубы (рис. 3.22,г). Стул увеличивает сопротивление раздавливанию трубы в 1,5—2 раза.
В водонасыщенных грунтах, хорошо отдающих воду, керамические и железобетонные трубы укладывают на слои щебня, гравия или крупного речного песка толщиной 0,15—0,2 м с дренажными лотками для отвода воды.
В скальных грунтах трубы укладывают на песчаную подушку толщиной не менее 10 см. В илистых и торфянистых грунтах, в плывунах и других слабых грунтах укладывают длинномерные трубы или устраивают искусственное основание под трубы всех диаметров, а стыки труб заделывают эластичными материалами.
В просадочных грунтах все трубы укладывают непосредственно на грунт, уплотненный на глубину 0,2—0,25 м, с предварительным замачиванием грунта водой.
В целях отказа от устройства трудоемких и дорогостоящих искусственных оснований следует применять длинномерные низконапорные железобетонные трубы на гарантированное внутреннее давление 0,1 МПа с укладкой их непосредственно на грунт.
С.В. Яковлев
«Канализация», -М, Стройиздат, 1975
