книги из ГПНТБ / Попов А.Н. Бетонные и железобетонные трубы

Т а б л и ц а 1. Характеристика железобетонных труб различного поперечного сечения

10

ние трубы круглого поперечного сечения как наиболее простые при изготовлении на станках, особенно при ис­ пользовании центрифугирования.

В настоящее время, когда в отдельных странах годо­ вое производство труб исчисляется миллионами кубомет­ ров и неизменно повышается потребность в прокладке трубопроводов больших поперечных сечений, назначение их наиболее целесообразной формы представляет техни­ ко-экономический интерес. По вопросу формы поперечно­ го сечения большеразмерных гидротехнических безнапор­ ных трубопроводов и туннелей имеются подробные лите­ ратурные данные. Выбору оптимальных форм попереч­ ных сечений для подземных труб, предназначенных для промышленного и коммунального строительства, также уделяют большое внимание. Проведенные институтом Мосинжпроект изыскания оптимальных форм труб

11

(табл. 2). Однако при укладке трубопроводов в услови­ ях малого заглубления следует применять трубы ароч­ ного или эллиптического сечений, располагая их боль­ шей осью по горизонтали.

ТИПЫ, КОНСТРУКЦИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ НАПОРНЫХ ТРУБ

С конструкторско-технологических позиций современ­ ные железобетонные трубы можно разделить на изготов­ ленные: 1) из железобетона без предварительного напря­ жения арматуры (рис. 4); 2) из обычного железобетона, в стенках которых находится водонепроницаемая прос­ лойка из листовой стали толщиной 1—6 мм, полимерного

поверхности или в толще сердечника, обвиваемого спи­ ральной арматурой в напряженном состоянии с последу­ ющим ее покрытием защитным слоем из цементно-песча-

12

Рис. 4. Типы напорных труб

тельно напряженные со стальным цилиндром; ступенчатой технологии

ного раствора; 4) предваритель­ но напряженные, в которых спи­ ральную и продольную арматуру напрягают до твердения бетона;

5) предварительно напряженные, состоящие из сердечника, обвито­ го спиральной напряженной ар­ матурой, и защитного слоя из це- ментно-песчаного раствора, нане­ сенного на наружную поверх­ ность сердечника, в этих трубах продольную арматуру напрягают до твердения бетона с передачей усилий ее натяжения на формы, в которых бетонируют трубы;

6) самонапряженные, изготовля­ емые из так называемого водоне­ проницаемого напрягающего це­ мента, в которых напряжение ар­ матуры обеспечивается за счет усилий, возникающих при растя­ жении бетона в процессе тверде­ ния цементного камня.

Кроме перечисленных извест­ ны стеклопластикобетонные тру­ бы, спиральной арматурой в ко­ торых являются стержни или ленты, изготовленные из стеклян­ ных волокон в сочетании с синте­

тическими смолами — эпоксидной, полиэфирной и др.

По способу производства трубы разделяют на изго­ товленные по одноступенчатой и трехступенчатой техно­ логии, а также вибропрессованием. По одноступенчатой технологии выпускают трубы из обычного или самона­ пряженного железобетона. Трехступенчатая технология рассчитана на изготовление труб третьего и пятого типов.

13

Методом вибропрессования изготовляют трубы четверто­ го типа.

предварительно напряженной арматуры изготовляют по одноступенчатой технологии, обеспечивая особо эффек­ тивное уплотнение смеси и получение бетона с прочно­ стью на растяжение в пределах 40—50 кгс/см2. Повыше­ нию несущей способности таких труб и водонепроница­ емости их стенок способствует наличие на внутренней поверхности гидроизолирующих слоев.

В некоторых странах трубы до определенных диамет­ ров принято изготовлять типовыми в соответствии с тре­ бованиями государственных стандартов или технических условий, разработанных отдельными фирмами или объе­ динениями. Но подчас для определенного объекта стро­ ительства трубы изготовляют по индивидуальным заказам. Это особенно распространено при изготовлении большеразмерных труб.

СТЫКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Подземные трубопроводы находятся под воздействи­ ем усилий, вызывающих повороты труб относительно друг друга и смещение их в продольном направлении.

Поворот отдельных звеньев трубопровода относитель­ но других происходит в основном в результате неравно­ мерной осадки основания и деформаций грунтовой массы, окружающей трубопровод. Но в то же время грунт, окру­ жающий трубопровод, оказывает на него защемляющее действие, выражающееся в сопротивлении как осевым перемещениям, так и повороту звеньев, в результате чего трубопровод стремится деформироваться. Деформативность трубопровода зависит от упругих свойств ма­ териала труб, физико-механических характеристик грун­ та, вида основания, способа укладки труб, типа стыковых соединений и ряда других факторов. Продольные дефор­ мации в трубопроводах возникают в основном в резуль­ тате изменения температуры внешней среды с момента укладки труб в землю до момента наибольшего охлаж­ дения грунта или изменения температуры транспортиру-

14

емой жидкости. В напорных трубопроводах, кроме того,

обеспечивается деформацией стыковых соединений. Эти соединения,особенно в напорных трубопроводах, предо­ пределяют надежность и срок службы труб, темпы и тру­ доемкость монтажных работ и др.

Современные конструкции стыков можно классифици­ ровать по виду конструктивного оформления — раструб­ ные, муфтовые, фланцевые и комбинированные; деформативности — гибкие и жесткие; характеру работы уплотнителей при монтаже и эксплуатации — самоуплот­ няющиеся и обжимающиеся, устанавливаемые посредст­ вом качения или скольжения; материалу рабочих поверх­ ностей стыка — бетонные и металлические; материалу герметика, применяемого для заделки зазора стыка, — пеньковая прядь с зачеканкой цементом, резиновые кольца, манжеты, искусственные материалы в виде лент, шнуров и мастик.

Безнапорные бетонные и железобетонные трубы сое­ диняют впритык, фальцем или раструбом. Трубы впри­ тык соединяют только при укладке дренажных или водо­ сточных трубопроводов в сухих грунтах. При фальцевых соединениях зазоры заделывают цементно-песчаным раствором, асфальтом, асбестоцементом и др., укладывая в зазоры перед заливкой пеньку, конопляные жгуты, ми­ неральную вату, пропитанную битумом, и др. Раструбные трубы предпочтительно соединять резиновыми кольца­ ми, поскольку в этом случае упрощается процесс монта­ жа трубопровода.

Помимо традиционных уплотнителей используют клейкие герметики, которые изготовляют на основе латексов, битумов, смол. За рубежом в зависимости от фирмы-изготовителя их обозначают Ток-банд, Палезитбанд, Флексо-банд и др. Так, например, Ток-банд изго­ товляют на основе битума и выпускают в виде ленты с квадратным (для фальцевых труб диаметром до 400 мм), прямоугольным (для фальцевых труб диаметром до

15

1500 мм) и трапецеидальным сечением (для раструбных труб). Палезит-банд представляет собой материал, со­ стоящий из смеси каменноугольной смолы и пека с до­ бавкой волокнистых веществ. При использовании Палезита поверхность стыка покрывают особой грунтовкой. Соединение труб при помощи клейких герметиков пока­ зано на рис. 5.

При стыковании труб с применением лент требуется, чтобы устанавливаемая труба надвигалась на другую с усилием, величина которого зависит от диаметра и фор-

Рис. 6. Некоторые типы стыковых

иаучно-т#™и ч

Э К З Е М П Л Я Р ЧИТАЛЬНОГО З А Л А

мы торца трубы, а также от температуры ленты. Так, при применении герметика типа Флексо-банд для соединения труб диаметром 1000 мм требуется монтажное усилие около 6 тс, если температура ленты около 18 °С; при тем­ пературе ленты + 2 ° С усилие удваивают.

Стыковые соединения напорных труб выполняют рас­

случае проще монтировать трубопровод. Трубы с глад­ кими концами соединяют при помощи муфт. Муфтовые соединения не вызывают трудностей при ремонте тру­ бопроводов.

Как в раструбных, так и в муфтовых соединениях уплотнительные резиновые кольца в зависимости от конструкции стыка ставят на место качением или сколь­

При качении можно обеспечить высокую степень обжа­ тия резины, тогда как при скольжении степень ее обжа­ тия обычно ограничивается 30%, поэтому стыки первого типа при одинаковых допусках имеют значительно боль­ ший запас упругих свойств уплотнительной резины (12— 15%), чем стыки второго типа (4—5%). Монтажные усилия при качении меньше, чем при скольжении. В пос­ леднем случае иногда требуется применять смазки.

Самоуплотняющиеся стыки плохо работают при ва­ кууме и малых давлениях в трубопроводе. Они имеют небольшой запас упругих свойств резины вследствие незначительного ее начального обжатия. Для таких сты­ ков требуется резина высокого качества, так как потеря упругих свойств опасна. Длительное время оставлять трубопровод с самоуплотняющимися стыками без давле­ ния нежелательно.

Некоторые предприятия выпускают трубы с соедине­ ниями, рассчитанными как на качение, так и скольжение. Так, австралийская фирма «Рокла» поставляет трубы диаметром 150—660 мм с соединением, рассчитанным на качение уплотнительного кольца, а трубы больших ди­

18

ными резиновыми кольцами круглого поперечного сече­ ния, рассчитанными на качение, подтверждает полную практическую приемлемость этого типа соединения, по крайней мере для труб диаметром до 3000 мм.

Конфигурацию концов труб принимают из усло­ вия обеспечения с некоторым запасом требуемого по­ ворота одного звена относительно другого как в плане, так и в вертикальной плоскости. Кроме того, учитывают необходимость перемещения труб в продольном направ­ лении.

Рис. 7. Схема пово­ рота звеньев труб

Радиус искривления оси трубопровода в плане, допус­ каемый конфигурацией концов труб, обычно составляет 150—400 м. Радиус искривления оси трубопровода в вер­ тикальной плоскости связан с деформацией основания трубопровода и при расчетах его принимают равным 100—150 м, хотя опытами установлено, что даже в райо­ нах горных выработок радиус искривления составляет не менее 500 м.

Величина поворота отдельных труб определяется ве­ личиной стыкового зазора, размерами резинового уплот­ нения и величинами допусков на отдельные размеры эле­ ментов стыка, поэтому угол поворота принимают с уче­ том конструкции стыкового соединения. Обычно эти соединения проектируют с расчетом обеспечения возмож­ ного поворота звеньев одно относительно другого на угол 1—2,5°.

Выше говорилось, что в современной практике строи­ тельства трубопроводов в качестве уплотнителей широко применяют резиновые кольца различного поперечного сечения: круглые, квадратные, прямоугольные и слож-