Опыт эксплуатации сетей водоснабжения и водоотведения, построенных на лессовых просадочных грунтах, показывает, что в результате неправильного применения технологий по строительству данных сетей деформировалось большое количество трубопроводов. В процессе деформации разрушаются стыковые соединения трубопровода, увеличиваются утечки воды, что в свою очередь вызывает увеличение просадок лессовых грунтов, залегающих в основании сетей и сооружений. Возможная утечка, в том числе и аварийная, вод из сетей водоотведения неизбежно приведет к увлажнению грунтов оснований. В просадочных грунтах локальное увлажнение вызовет неравномерную просадку основания, а это, в свою очередь, неизбежно вызовет дополнительное силовое воздействие на конструкцию трубопроводов и сооружений. В связи с этим возникает необходимость выявления величины ожидаемой деформации лессовых просадочных грунтов в основании сетей водоотведения, вызванных возможными аварийными утечками вод.
В результате сложного комплекса физико-химического взаимодействия сточных вод с лессовыми просадочными грунтами последние принимают новые свойства. Исходные характеристики лессового просадочного грунта при этом претерпевают определенные изменения, связанные с уплотнением в результате увлажнения сложными по составу и свойствам сточными водами. Структурные связи в лессовых просадочных грунтах представляют собой основном, хрупкие необратимые связи, создаваемые различными солями. Солевые структурные связи неустойчивы к увлажнению водой, и грунтах, замоченных кислотными растворами, величина сцепления снижается, а в грунтах, замоченных щелочными растворами увеличивается.
По скорости проявления и по величине ожидаемой деформации в лессовом просадочном грунте при его замачивании различными сгонными водами могут резко отличаться от просадочных деформаций, возникающих в них при увлажнении водой. Большую роль среди химических реакций играет растворение структурных связей лессовых грунтов при увлажнении их агрессивными сточными водами. В зависимости от характера протекания этих реакций проходят и структуктурные деформации в лессовых просадочных грунтах.
Природа просадочного процесса в лессовых грунтах обусловлена действием различных факторов, к числу которых на ряду с известными, относятся процессы растворения и выщелачивания легкорастворимых и среднерастворимых солей, в результате чего ослабляются кристаллизационные связи, повышается пористость грунта с протеканием значительных просадочных деформаций. В случае утечки при транспортировке сточных вод, содержащих растворенные кислоты или щелочи, наблюдается изменения химических реакций, протекаемых в грунтах оснований трубопроводов. При попадании в грунт щелочных стоков происходит нейтрализация свободной углекислотой и бикарбонатами, в то время как кислоты, взаимодействуя с бикарбонатами кальция, повышают содержание свободной углекислоты.
В зависимости от типа просадочного грунта водоотводящие сети прокладываются либо обычным способом (первый тип), либо с дополнительными требованиями. Необходимым требованием перед началом строительства сетей и сооружений является обеспечение беспрепятственного стока атмосферных вод со всей территории строительной площадки. Во время производства работ устраивается организованный отвод атмосферных вод через постоянно действующие ливневые сети с естественной утрамбованной поверхности. В случае возникновения местной просадки грунта, работы прекращаются до устранения источников замачивания фунта и стабилизации просадочного процесса.
При прокладке водоотводящих сетей параллельно фундаментам сооружений, расстояние по горизонтали до фундаментов зависит от толщины просадочного слоя фунта и диаметра трубопровода.
В стесненных условиях тубопроводы прокладывают в водонепроницаемом канале с уклоном канала в сторону контрольного колодца не менее 0,02.
При прокладке сетей водоотведения грунты второго типа по просадочности уплотняют па глубину 20…30 см для случая возможной просадки от собственного веса грунта до 40 см. Для ожидаемой величины просадки более 40 см, кроме уплотнения, сооружают водонепроницаемое основание с дренажным слоем толщиной 10 см, отводящим аварийные воды в нейтральные колодцы и устройства. В месте стыковых соединений траншею углубляют вытрамбовыванием.
При просадке фунта более 40 см для самотечных трубопроводов систем водоотведения применяются керамические, напорные и безнапорные железобетонные и асбестоцементные трубы. Для напорных трубопроводов используются чугунные и напорные полиэтиленовые трубы.
На рисунках 26.1, 26.2, 26.3 показаны стыковые соединения труб и места их примыкания к стенкам колодцев и сооружений при прокладке в просадочных грунтах.
Рис. 26.1. Способы соединения подземных трубопроводов:
а, б — асбестоцементных; в, г — железобетонных раструбных; д, е — железобетонных фальцевых и с подвижными фланцами; 1 — раструб; 2 — гладкий конец; 3 — подвижный фланец; 4 — резиновое кольцо; 5 — муфта; б — закладной резиновый замок; 7 — чугунная муфта; 8 — желобчатое резиновое кольцо
Дня технического обслуживания и осуществления контроля за утечками из трубопроводов устанавливают контрольные колодцы. Основания под колодцы при прокладке в просадочных грунтах 2-го типа уплотняют на глубину до 1 м с устройством водонепроницаемого днища и стен, расположенных ниже трубопроводом. Внутреннюю поверхность колодцев гидроизолируют двумя слоями горячего битума по предварительно огрунтованной поверхности. Конструкция заделки труб в стенки колодцем (рис. 26.2) должна обеспечивать плотное соединение и независимость между просадками колодца и трубопровода. Обратную засыпку пазух котлована производят только местным глинистым грунтом слоями толщиной по 0,2 м с уплотнением каждого слоя при оптимальной влажности грунта, указанной в проекте. Плохое уплотнение пазух приводит к появлению дополнительных боковых усилий, смещению или сдвигу трубопровода или строительных конструкций. Конструкции канализационных выпусков из сооружений в условиях просадочных грунтов имеют свои особенности, определяемые условиями работы сооружений. Высоту отверстия для трубопровода определяют по формуле:
где 
— высота, устанавливаемая конструктивным расчетом в зависимости от возможной просадки сооружения, мм; 
— наружный диаметр трубопровода с учетом гидроизоляции и покровного слоя, мм.
Рис. 26.2. Способы соединения подземных трубопроводов с колодцами:
1- бетонная или кирпичная стенка колодца; 2 — монтажный проем в стенке заделанный глиной, смешанной с щебнем; 3 — асбоцементный раствор; 4 — водоупорный замок; 5 — трубный футляр; 6 — гидроизоляция; 7 — просмоленная прядь
Диаметр отверстия под трубу принимают обычно равным 400 мм. Стенку, как правило, обмазывают горячим битумом в 2-3 слоя и устраивают глиняный замок толщиной не менее 500 мм. Отверстие в стене заполняют гранулированной минеральной ватой на битумной мастике с добавлением 5 % каучукового латекса или резинового клея. В качестве связующего компонента можно использовать раствор битума на уайт-спирите (52%) или бензина (22%) с добавлением мелкого заполнителя (26%). Трубопровод примыкающий к зданию, устанавливают не менее чем на 500 мм выше подошвы фундамента. Зазор между трубопроводом и перемычкой над проемом должен составлю не менее 200 мм.
Рис. 26.3. Стыковые соединения подземных трубопроводов:
а б, в, г, д — чугунных раструбных для труб диаметром до 300 мм; е — с асбестоцементных: 1 — раструб, 2 — гладкий конец, 3 — фигурный эластичный уплотнитель из фенолформальдегидной синтетической резины, 4 — резиновое кольцо, 5 — муфта, 6 — резиновое самоуплотняющееся и уплотнительное (круглого сечения) кольцо, 7 — упорная металлическая муфта, 8 — резиновая накатная прокладка, 9 — кольцо
Воронов Ю.В., Яковлев С.В.
«Водоотведение», -М, 2006
