Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Сравнительная оценка продолжительности строительства Тебердинского магистрального группового водопровода из различных материалов

О. А. Продоус, д. т. н., профессор, генеральный директор ООО «ИНКО-инжиниринг»

Б. А. Джанбеков, президент ФСРНП «ЭЛЬБРУС»

А. А. Мурлин, председатель совета директоров ООО «ИНКОНСТРОЙ»

В. В. Иващенко, генеральный директор ООО «Аква-ИКС»

Проведено сравнение продолжительности строительства магистрального водовода из труб диаметром 600 и 800 мм длиной 100 км из двух материалов: напорного полиэтилена диам. 800 мм, SDR11, PN16 и труб ВЧШГ с полиуретановым внутренним покрытием диам. 600 мм, PN25, имеющих сравнимые по величине внутренние диаметры труб. Доказано преимущество использования чугунных раструбных труб из ВЧШГ с полиуретановым покрытием, обладающих высоким гидравлическим потенциалом и не требующих затрат на подготовку основания под трубы.

Ключевые слова: строительно-монтажные работы, продолжительность строительства, трубы, водоводы.

Продолжительность строительства водовода большой протяженности и диаметра из любого вида материала труб зависит от следующих характеристик:

— условий трассы водовода (равнина, пересеченная местность, горы, овраги) для использования строительной техники (экскаваторов, бульдозеров, трубоукладчиков), наличия автодорог, линий энергоснабжения, наличия питьевой воды и достаточно комфортных условий для проживания строительных бригад;

— геологических и геодезических характеристик трассы водовода;

— сложности местных условий;

— глубины укладки труб в траншее;

— уровня грунтовых вод на трассе водовода;

— удобства производства строительно-монтажных работ при монтаже трубопровода;

— технологии ведения строительно-монтажных работ (СМР) при сборке водовода в магистраль и др.

L — длины участков трассы водовода, км
I, A, Б, B, Г, Д — разгрузочные емкости
Рис. 1. Высотная схема водовода

На рис. 1 приведена высотная схема водовода с разгрузочными емкостями в пяти точках трассы, обеспечивающих необходимые условия для снижения давлений в трубах, обусловленные перепадом высот на трассе водовода.

Для строительства водоводов при сложном рельефе местности в сейсмических условиях с характеристиками сейсмичности, представленными в табл. 1 [1], могут использоваться следующие материалы труб: чугунные раструбные на резиновых уплотнительных кольцах и трубы из полимерного материала — полиэтилена, а также трубы из композитных материалов — стальные или чугунные с полимерным покрытием, например, полиуретановым внутри и снаружи [2, 3].

Таблица 1. Характеристики сейсмичности по трассе водовода

Такие трубы сочетают в себе свойства металлических и чугунных, выдерживают высокое давление и имеют минимальные потери напора по длине, определяющие величины эксплуатационных затрат при работе водоводов.

Строительство такого самотечно-напорного, в условиях высокой сейсмичности, водовода с перепадом высот от отметки 1400 м до отметки 600 м над уровнем моря, согласно нормативному документу [4], возможно с использованием из расчета двух приведенных видов материалов труб: полиэтиленовых напорных по ГОСТ 18599-2001, а также чугунных раструбных с полиуретановым внутренним и наружным покрытием по EN 545-2010 [1, 2, 3, 4, 5].

На примере Тебердинского магистрального группового водопровода рассмотрим технологическую последовательность его строительства из двух перечисленных материалов труб, в зависимости от сложности местных условий.

Рис. 2. Укладка труб в траншее

Технологическая последовательность строительства водовода для перечисленных материалов труб следующая:

—       геолого-геодезические изыскания трассы водовода, включая землеотвод;

—       разработка проектной документации (стадии ПД и РД);

—       согласование проекта в органах государственной экспертизы;

—       поставка на трассу труб, арматуры и других комплектующих согласно разработанному проекту;

—       поэтапное строительство водовода согласно утвержденному календарному плану работ;

—       поэтапное гидравлическое испытание участков водовода;

—       пусконаладочные работы и сдача водовода в эксплуатацию.

Технологическая последовательность строительства водовода в большой степени зависит также от логистической составляющей, на которую оказывает влияние стоимость доставки труб и комплектующих на трассу водовода, и, в конечном счете, от чего зависит и продолжительность его строительства.

Рис. 3. Наземная прокладка водовода с обваловкой разработанным грунтом

Разнообразно пересеченная местность трассы водовода, наличие ручьев, оврагов, расщелин, валунов и т. п. должны обязательно учитываться при выборе способа проведения строительно-монтажных работ на трассе.

На рис. 2 и 3 приведены две технологии укладки труб — в траншее и с наземной укладкой и обваловкой труб разработанным грунтом. Наиболее эффективная и реализованная в Сочинском регионе технология прокладки трубопровода в пересеченной местности с высокой сейсмичностью приведена на рис. 3.

В табл. 2 приведены предлагаемые авторами значения величин коэффициентов сложности местных условий трассы в зависимости от способа (технологии) проведения строительно-монтажных работ на трассе.

Таблица 2. Значения величин коэффициентов сложности местных условий трассы

Способы (технологии) прокладки водовода характеризуются значением величин коэффициентов сложности местных условий и могут варьировать (сочетать) комбинации различных возможных способов. Например, традиционный в траншее К_м = 1,2, плюс с открытой прокладкой на опорах с утеплением труб К_м = 1,4.

Значения коэффициентов сложности местных условий характеризуют темп проведения строительно-монтажных работ, который, в свою очередь, влияет на продолжительность строительства водовода и зависит от сложности местных условий. То есть продолжительность строительства водовода является функцией трудоемкости строительства 1 п. м трубопровода монтажной бригады, чел/час; уровня механизации строительно-монтажного процесса, маш/смена и сложности местных условий:

T_ст-ва = f (d_вн., P_бр., К_мех., К_м.),

где:

d_вн. — внутренний диаметр труб, мм;

P_бр. — трудоемкость строительства 1 п. м водовода, чел/час;

К_мех. — затраты времени использования строительной техники (механизмов) на производство заданного объема работ, маш/см.;

К_м — коэффициент сложности местных условий (табл. 2).

Так как монтаж трубопровода из рассматриваемых материалов является сложным технологическим процессом, зависящим от перечисленных характеристик, то определение продолжительности строительства водовода большой протяженности — это многофакторная задача, рассматриваемая только поэтапно.

Для определения продолжительности строительства водовода из двух приведенных материалов рассмотрим для сравнения только две составляющих для каждого вида материала труб: стоимость доставки 1 п. м труб на трассу водовода и стоимость их монтажа. Результаты сравнения представлены в табл. 3. Для упрощения расчета принимаем, что доставка труб и их последующий монтаж осуществляется в точке Б на трассе водовода (рис. 1), а склад заказчика находится на расстоянии 30 км от места проведения строительно-монтажных работ (СМР).

Таблица 3.

Сравнение показателей СМР

* С засыпкой песком по нормам с трамбовкой

В табл. 3 приведены характеристики труб с близким по размеру внутренним диаметром, пропускающих одинаковый расход.

Из характеристик табл. 3 видно, что:

— общая стоимость труб из ВЧШГ диаметром 600 мм, включая подготовку траншеи или обваловку трубопровода местным грунтом, отличается всего лишь в 1,02 раза, то есть является практически одинаковой;

— общая стоимость напорных полиэтиленовых труб диаметром 800 мм, укладываемых в траншею с засыпкой песком, в 1,48 раза дороже стоимости ВЧШГ-труб, так как для них не требуется песчаной подготовки основания под трубы;

— общая стоимость труб из ВЧШГ диаметром 600 мм с открытой прокладкой и обваловкой трубопровода в 1,46 раза дешевле общей стоимости укладки напорных полиэтиленовых труб диаметром 800 мм.

Сравнение продолжительности строительства для одного и того же способа, укладки в траншею одной нитки водовода длиной 100 км, приведено в табл. 4.

Таблица 4. Продолжительность строительства

Из табл. 4 видно, что при прочих равных условиях продолжительность строительства Тебердинского магистрального группового водопровода из труб ВЧШГ с полиуретановым покрытием в 8,8 раза меньше, чем продолжительность его строительства из более дорогих напорных полиэтиленовых труб.

Сокращение продолжительности строительства двух ниток магистрального группового трубопровода с длиной трассы в 100 км, за счет использования сейсмостойких ВЧШГ-труб с полиуретановым покрытием, обеспечивает также коррозионную и электрохимическую стойкость композитного материала труб, что позволит увеличить продолжительность его эксплуатации.

Литература

1. СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах. // http://docs.cntd.ru/document/1200111003.
2. Продоус О. А., Джанбеков Б. А. Трубы с полиуретановым покрытием для строительства Тебердинского магистрального группового водопровода. //Журнал ВСТ «Водоснабжение и санитарная техника» № 2, 2018. — С 61–63.
3. Продоус О. А., Мурлин А. А., Иващенко В. В. Чугунные трубы с полиуретановым покрытием, снижающие затраты на строительство и эксплуатацию трубопроводов. // Научно-технический журнал «Инженерные системы» АВОК-Северо-Запад, № 4, 2017. — С. 50–53.
4. СП 31.13330-2001 СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. // http://docs.cntd.ru/document/1200093820.
5. Продоус О. А. Таблицы для гидравлического расчета труб напорных из полиэтилена. Справочное пособие. Издание 3-е — дополненное. // Санкт-Петербург, ООО «Свое издательство», , 2017. — 240 с. ил.

Скачать статью в pdf-формате: Сравнительная оценка продолжительности строительства Тебердинского магистрального группового водопровода из различных материалов