Конструирование камер на магистралях сети водоснабжения

Интенсивное развитие городских и сельских территорий, увеличение плотности застройки, необходимость реновации существующего жилья и рост требований к безопасности, включая пожарную, а также повышение уровня благоустройства создают растущую потребность в инженерных коммуникациях. Системы водоснабжения и канализации становятся всё более востребованными, при этом увеличиваются требования к их пропускной способности. Возникает необходимость компактного размещения коммуникаций без ущерба для строительства и эксплуатации.

В условиях плотной городской застройки площадь, выделяемая под инженерные сети, сокращается, что вызывает множество сложностей. Коммуникации должны быть размещены в строгом соответствии с нормативами относительно зданий и сооружений, а также друг с другом, с учётом горизонтальных интервалов («в свету»). При этом требуется защита трубопроводов от внешних нагрузок, как статических, так и динамических.

Решение задачи размещения инженерных сетей между собой зачастую не вызывает проблем, однако установка крупногабаритных технических конструкций, таких как водопроводные камеры, становится серьёзной сложностью. Эти камеры включают различные элементы: фасонные части, запорную и регулирующую арматуру, вантузы, спуски, пожарные гидранты, монтажные вставки, анкерные крепления и т. д. Все компоненты должны быть расположены в строгом соответствии с нормативами, включая минимальные расстояния от краёв фланцев, раструбов и других элементов до внутренних стен камеры.

Вариативность форм водопроводных камер — от двухметровых круглых колодцев до прямоугольных конструкций размером 6х5 м и более — усложняет задачу выбора стандартных решений из существующих каталогов. На практике нередко типовые камеры оказываются на 0,5–1 метр больше, чем это необходимо, что вынуждает искать нестандартные пути решения, отходя от типовых конструкций.

Современная плотная застройка вынуждает инвесторов максимально эффективно использовать каждый метр площади, чтобы достичь оптимальных технико-экономических показателей. Это приводит к минимизации пространства, выделяемого под инженерные сети, и делает актуальной задачу их компактного размещения без ущерба для строительства и эксплуатации.

Материалы и методы исследований

Нормативные требования к расстояниям между проектируемыми инженерными сетями, а также между сетями и ближайшими объектами застройки определяются положениями СП 42.13330.2016 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений», а именно пунктами 12.36 и 12.35. Что касается расстояний при пересечении инженерных коммуникаций «в свету», они регламентированы СП 18.13330.2011 «Генеральные планы промышленных предприятий», пункт 6.12.

Хотя размещение трубопроводов в земле чаще всего возможно с соблюдением нормативов, серьёзные трудности возникают при установке крупногабаритных камер для систем водоснабжения. Размеры таких камер зависят от размещаемого в них оборудования (запорной и регулирующей арматуры, фасонных частей и других элементов), конфигурации сети и требований согласующих организаций, таких как АО «Мосводоканал». Важным фактором также являются нормативные расстояния от фасонных частей до внутренних стенок камеры, установленные действующими строительными нормами.

Согласно СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», пункт 11.61, минимальные расстояния до внутренних поверхностей камеры должны быть следующими:

• от стенок труб при диаметре до 400 мм – 0,3 м; от 500 до 600 мм – 0,5 м; более 600 мм – 0,7 м;
• от плоскости фланца при диаметре труб до 400 мм – 0,3 м; более 400 мм – 0,5 м;
• от края раструба, обращённого к стене, при диаметре труб до 300 мм – 0,4 м; более 300 мм – 0,5 м;
• от низа трубы до дна при диаметре труб до 400 мм – 0,25 м; от 500 до 600 мм – 0,3 м; более 600 мм – 0,35 м;
• от верха штока задвижки с выдвижным шпинделем – 0,3 м; от маховика задвижки с невыдвижным шпинделем – 0,5 м.

Высота рабочей части колодцев должна составлять не менее 1,5 м, как это указано в СП. Однако технические требования АО «Мосводоканал» для объектов водоснабжения и водоотведения в Москве (2018 г.), пункт 5.11, устанавливают минимальную высоту рабочей части колодцев на уровне 1,8 м. Это пример ситуации, когда требования эксплуатирующих организаций оказываются более строгими, чем установленные в нормативных документах РФ.

С повышением требований к надежности, пожарной безопасности и удобству эксплуатации количество оборудования, размещаемого в водопроводных камерах, неизменно увеличивается. Это, в свою очередь, приводит к росту минимальных нормативных расстояний и требований к ремонтопригодности камер. Например, наличие пожарного гидранта обязывает обеспечить возможность установки пожарной колонки и ее вывода к крышке люка, как предписано пунктом 11.61. Кроме того, пункт 5.10 требует, чтобы над запорной арматурой в перекрытиях камеры предусматривались отверстия и устанавливались горловины колодцев, что позволяет управлять арматурой без необходимости опускаться внутрь. Это означает обязательную установку дополнительного люка.

В стандартной камере, помимо пожарного гидранта и запорной арматуры, размещаются спускные устройства, демонтажные вставки и другие элементы. При этом доступ к оборудованию должен быть удобным и безопасным для слесаря, выполняющего ремонт и обслуживание. Однако типовые камеры, описанные в таких альбомах, как ПП16-21 «Пособие по проектированию. Колодцы для сетей водопровода» (Моспроект) или СК 2106-81 «Сборные железобетонные камеры на водоводах и водопроводных магистралях. Строительная часть» (МОСИНЖПРОЕКТ), зачастую не соответствуют необходимым требованиям. Это касается как их габаритов, так и расположения отверстий под горловины.

Нередко при проектировании камеры после размещения всего необходимого оборудования обнаруживается, что не хватает 10–20 см для соблюдения нормативных расстояний до стен. Следующий типоразмер камеры увеличивает её габариты на метр и более, что приводит к нерациональному использованию пространства и территории. Казалось бы, проблему можно решить, сместив арматуру к центру камеры, увеличив тем самым расстояния от фасонных частей до стен и облегчая доступ для ремонта. Однако это невозможно, поскольку магистральная сеть с одной стороны должна быть жестко зафиксирована в стене камеры. Этого достигают с помощью анкер-фланца — конструкции, которая предотвращает вырывание трубопровода из раструба при гидравлических ударах. Таким образом, одна сторона камеры оказывается полностью занята оборудованием, тогда как другая остается практически пустой.

Кроме того, типовое расположение отверстий под горловины часто не учитывает расположение пожарного гидранта, что нарушает требования пункта 11.61. Это делает типовую камеру типа 2с непригодной как по габаритам (ширина и длина), так и по размещению отверстий в перекрытии. Для решения проблемы требуется подход, который будет одновременно конструктивным, экономически выгодным и оптимальным по времени монтажа.

Камеры водоснабжения

Первый метод предполагает создание индивидуальной камеры из монолитного железобетона. После определения размещаемого оборудования и расчёта минимальных размеров камеры устанавливаются внутренние габариты — 4000 × 2000 мм, а внешние — 4400 × 2400 мм (при толщине стен 200 мм). Для реализации метода требуется установка опалубки, закладка арматуры, заливка бетона и ожидание набора им проектной прочности, что занимает не менее трёх дней. Этот способ трудоёмкий и требует значительных временных затрат, а также увеличенного использования оборудования. Однако он выгоден с точки зрения стоимости материалов, поскольку бетон и арматура обычно имеются в наличии на крупных строительных объектах, что упрощает снабжение.

Второй метод также основывается на определении минимальных размеров камеры (4000 × 2000 мм), но её конструкция выполняется из сборных железобетонных элементов. Для сборки используются изделия из существующих альбомов, а перекрывающие плиты подбираются, например, из РК-2303-86, поскольку стандартные размеры плит не соответствуют рассчитанным параметрам камеры. Этот метод позволяет существенно сэкономить время и трудозатраты, снизив количество используемого оборудования. Однако стоимость может варьироваться в зависимости от логистики и доставки сборных элементов. В качестве примера можно использовать камеру типа 2с из альбома, адаптировав её под необходимые размеры.

Согласно переработке, ширина камеры уменьшена на 500 мм, а длина — на 1080 мм. Это достигается за счёт изменения монолитных железобетонных вставок, предусмотренных в конструкции камеры, без ущерба её прочности и функциональности. Итоговый размер адаптированной камеры (2с-изм.) составляет 4280 × 2480 мм, что делает её подходящей для заявленных задач. Пример плана перекрытия и размещения оборудования представлен на рисунке 2.

Третий метод является комбинированным и сочетает в себе элементы двух предыдущих подходов. Часть камеры выполняется из монолитного бетона, а другая — из сборных железобетонных элементов. Такой подход используется для сложных узлов водопроводных сетей или магистральных трубопроводов большого диаметра. Например, в камерах типа 3а, 3в, 2г, 2д монолитные участки создаются под узлы, которые невозможно реализовать с использованием сборных элементов без нарушения жёсткости конструкции. Этот метод позволяет адаптировать камеру к сложным условиям эксплуатации, сохраняя экономическую эффективность.

Некоторые обязательные работы при монтаже камер регламентируются следующими требованиями:

• Швы камер должны быть заделаны цементным раствором.
• Упоры в конструкции рассчитаны на гидравлическое давление в трубопроводах до 12 атм. (≈1,2 МПа). Они пригодны для использования как в сухих, так и во влажных грунтах, за исключением просадочных и легко деформируемых грунтов (например, торфа, лёссов, ила или строительного мусора).
• Для сбора жидкости в камере дно профилируется с уклоном к приямку размером 500 × 500 мм.
• Металлические конструкции, находящиеся на открытом воздухе, покрываются антикоррозийным лаком в два слоя.
• Для гидроизоляции наружные стены камеры обрабатываются битумом в два слоя, а для перекрытий используется оклеечная гидроизоляция из двух слоев гидростеклоизола на битумной основе.

Методы устройства камер водоснабжения

Для эффективного использования пространства в условиях плотной городской застройки выделены три основных метода:

• Монтаж камеры из монолитного железобетона, изготовленного непосредственно на месте строительства в соответствии с нормативными размерами.
• Монтаж камеры из сборных железобетонных элементов, которые доставляются на строительную площадку с завода-изготовителя или от поставщиков.
• Комбинированный метод, предполагающий совместное применение монолитных и сборных железобетонных элементов.

Каждый из методов обладает своими преимуществами и недостатками и выбирается исходя из конкретных условий строительства. Выбор подходящего способа производится на основании технико-экономических расчетов, учитывающих характеристики грунта, доступные ресурсы, сроки и требования к эксплуатации.

СК 2106-81 Сборные железобетонные камеры на водопроводах и водопроводных магистралях