Примерно четверть века тому назад была создана и впоследствии реализована целевая комплексная научно-техническая программа Мосгорисполкома (М.Г. Басе, Ю.А. Дьяков) и Минхимпрома СССР (Л.А. Кастандов) по организации производства и применения трубной продукции из поливинилхлорида в московском строительстве. Научную подготовку осуществил НИИМосстрой (Е.Д. Белоусов, А.В. Сладков).

Организовал производство НПО «Пластик» (Г.И. Шапиро, В.В. Абрамов, И.В. Гвоздев). Разработку проектов водопроводов выполнял Моспроект-1 (Е.А. Рыбников, Е.Н. Чернышев). Создание средств малой механизации на уровне изобретений [1-8] осуществили совместно НИИМосстрой (А.В. Сладков, А.А. Отставнов) и СКВ - Мосстрой (В.И. Брусов, В.П. Колпаков, К.Г. Земсков, В.И. Беляев, А.Г. Родионов, Л.Ф. Федотов). Подготовили нормативы НИИМосстрой (А.В. Сладков, А.А. Отставнов) [9-13] при участии Мосинжпроекта (Л.К.Тимофеев, Л.А. Громова) [10], Моспроекта-1 (Е.А. Рыбников, Е.Н. Чернышев) [11 ] и трестов Мосоргпромстрой (И.Я. Стронгин, Ю.А. Докукин) [12] и Мосоргстрой (А.Н. Абрамович, А.П.Смирнов) [13]. Прокладка водопроводов производилась трестами Мосфундаментстрой № 2 Главмосстроя (Г.М. Улановский, А.М. Глазунов) и Мосфундаментстрой № 4 Главмоспромстроя (В.М. Бочевер, А.И. Дешин). В процессе прокладки водопроводов ЦНИБ Главмосстроя (А.Л. Черняк, Г.Н. Лебедева) проводил фотографирование трудовых процессов и последующее их нормирование. Принимал в эксплуатацию и эксплуатировал в дальнейшем водопроводные сети трест Мосводопровод (М.И. Синицын, С.В. Хроменков).

При проектировании водопроводов основные вопросы, как правило, связывались с оптимизацией трассировки сети, подбором способа прокладки трубопроводов и определением типоразмеров труб из ПВХ [14].

При выборе типа пластмассовых труб для водопроводов действующих систем, напоры в которых обеспечиваются насосами, рабочее давление принималось с учетом реальных напоров. Например, в сетях московского водопровода принято, что подземные системы холодного водоснабжения работают при внутреннем гидростатическом давлении 1 МПа. Его и принимали за рабочее давление. В этом случае принимались трубы типов Т, либо ОТ. Иногда принятые в соответствии с установленными рабочими давле ниями типы труб в случае сложных условий их нагружения в грунте (глубина заложения более 3 м, интенсивные транспортные потоки над трубопроводом) проверялись расчетом на прочность.

В проекте водопроводной сети обязательно указывали вид труб, фасонные соединительные части и их виды (по материалу), арматуру, маркировку труб «Питьевая», а также другие необходимые материалы. Водопроводная сеть из ПВХ раструбных труб соединялась с чугунными или стальными трубами сварными фасонными соединительными частями, а также запорной арматурой в камерах переключения (водопроводных колодцах) с помощью специальных чугунных патрубков: фланца-раструба и фланца - гладкого конца, которые поставлялись из-за рубежа (из Югославии). Отводы из ПВХ укладывали непосредственно в грунте.

Трасса водопровода выбиралась по возможности с минимальным числом резких поворотов как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях. Особенно это касалось случаев, когда трубы из ПВХ соединялись с помощью раструбов и уплотнительных резиновых колец.

На крутых поворотах трасс водопроводов из ПВХ труб с раструбными соединениями на резиновых кольцах, устраиваемых с использованием гнутых отводов 15, 30, 45 и 90°, предусматривалось устройство упоров. Опорную площадь бетонных упоров определяли по номограмме [14].

Поворот трассы на малые углы достигался в результате:

• изгиба тела трубы по допустимому радиусу, который устанавливался из расчета не превышения прочности ПВХ;

• смещения одной трубы по отношению к другой в раструбе, который уплотнялся резиновым кольцом, на допустимый угол.

Чаще всего для поворота трассы использовались и изгиб труб и смещения в раструбных соединениях с резиновыми кольцами. За счет этого иногда достигался поворот на 14° (на 6° - в раструбных соединениях и на 8° - при изгибе труб), например, при использовании трех труб типа Т длиной по 6 м каждая и диаметром 200 мм. Для изгиба к трубам прикладывалось усилие. Для изгиба трубопровода, например, длиной 18 м и диаметром 200 мм из труб типа Т на угол 8° требовались усилия в 1,2 кН. Такие усилия могли привести к смещению одной трубы по отношению к другой на угол больший, чем допускается, если поворот полностью произойдет за счет искривления оси трубопровода в раструбе. В связи с этим предусматривали тщательную укладку грунта в пазухах траншеи и такой угол взаимного поворота двух соседних труб в раструбе, при котором обеспечивается герметичность. Для раструбных труб из ПВХ в качестве допустимого значения для угла было принято 2,5°.

Трубы из ПВХ с раструбными соединениями на резиновых кольцах прокладывались в грунтах с условным расчетным сопротивлением > 0,1 МПа с тем, чтобы избежать вероятности их неравномерной осадки. Это ограничение установлено с целью исключения взаимного поворота труб в раструбе на угол больший, чем указано. В случаях с меньшими условными расчетными сопротивлениями грунтов устраивались специальные основания или использовались клеевые раструбные соединения.

При проектировании минимальное заглубление водопроводов принималось ниже глубины промерзания грунта. Меньшее заглубление использовалось крайне редко. А если использовалось, то проводились соответствующие теплотехнические и прочностные расчеты с целью защиты водопроводов от промерзания соответствующим теплоизолирующим слоем.

При пересечении каких-либо коммуникаций водопровод пропускался с использованием футляров. Общая длина футляров не превышала двойной длины трубы из ПВХ. Водопроводы прокладывались выше (минимум на 0,4 м) канализационных трубопроводов.

При пересечении водопровода с газопроводом расстояние в вертикальной плоскости в свету принималось не менее 0,2 м. А в случаях пересечений с теплопроводами и кабелями трубы из ПВХ заключались в футляры из асбестоцементных (стальных) труб. Расстояние от стенок футляров до кабеля или стенки основания перекрытия канала теплосети принималось не менее 0,5 м.

При прокладке нескольких параллельных ниток водопровода из ПВХ в одной траншее расстояние между ними в свету устанавливалось не менее 0,2 м.

Проход водопровода из ПВХ при пересечении стенок колодцев (камер переключения, фундаментов зданий) проектировался с использованием гильз (металлических, асбестоцементных и т. п.) с заделкой зазора между футляром (гильзой) и трубой. Это предотвращало просачивание подземных вод между ними в здание и исключало передачу нагрузок на трубы при неравномерной осадке пересекаемого сооружения и трубопровода.

Водопроводные вводы в здания из ПВХ труб проектировались диаметром 110 и 160 мм иногда и без футляров и ниже канализационных трубопроводов, но только при расстоянии между стенками пересекающихся труб в свету не менее 0,5 м.

Основным способом устройства водопроводов из ПВХ труб являлась их траншейная прокладка.

В общих случаях использовались следующие технологические процессы [15]:

• расчистка и выравнивание территории (с отводом при необходимости поверхностных вод) по трассе водопровода;
• разработка траншеи (при необходимости с установкой креплений на боковых стенках);
• подготовка ложа под трубопровод;
• опускание труб и трубных плетей с поверхности земли на дно траншеи;
• сборка водопровода из отдельных труб (с пооперационным контролем сборки соединений);
• закрепление водопровода на ложе;
• засыпка пазух траншей;
• насыпка предохраняющего слоя грунта над трубами;
• монтаж камер переключения (колодцев) с узлами переключения;
• предварительные испытания водопровода;
• окончательная засыпка траншеи;
• окончательные испытания водопровода;
• планировка и благоустройство территории (восстановление плодородного слоя, озеленение, выполнение работ, связанных с устройством дорог и пешеходных тротуаров);
• промывка и сдача водопровода в эксплуатацию.

Прокладки водопроводов из ПВХ труб осуществлялись с использованием как последовательных, так и совмещенных графиков производства работ.

Согласно последовательному графику к выполнению каждого вида работ приступали после полного окончания укладочных работ предыдущего вида.

Согласно совмещенному графику сооружение разбивали на захватки, на которых различные укладочные работы велись в соответствии с принятой технологической последовательностью процессов.

В отдельных случаях наиболее эффективной оказалась прокладка водопровода поточно-линейным методом по технологической схеме с непрерывной укладкой трубопровода. Непрерывная укладка водопровода при ведении основных технологических процессов по совмещенному графику потребовала разбивки общего фронта работ на несколько, например, на десять захваток.

Протяженность общего фронта работ складывалась из длин захваток по:

• расчистке территории под траншею, /;
• разработке траншеи, /+1;
• соединению труб в плети, например, склеиванием, /+2;
• опусканию плети на дно траншеи, /+3;
• устройству ложа под трубопровод, /+4;
• укладке трубопровода на ложе, /+5;
• засыпке пазух траншеи, /+6;
• устройству защитных зон над трубопроводам, /+7;
• окончательной засыпке траншеи, /+8;
• планировке территории, /+9.

Устройство камер переключения (колодцев), испытание, промывка и сдача водопроводной сети в эксплуатацию осуществлялись по последовательному графику производства работ.

Длина практически всех захваток определялась протяженностью захватки i+З, длина которой, в свою очередь, зависела от способа опускания трубной плети на дно траншеи: под действием собственного веса либо принудительно.

На захватке i+2 должно было обеспечиваться пространство для прямолинейного размещения конечной трубы и качественного присоединения к ней следующей трубы, а также свободного маневрирования натяжным приспособлением.

Быстрому выполнению строительно-монтажных работ способствовало совмещение отдельных технологических процессов в пространстве (на захватках) и во времени.

Порядок выполнения технологических процессов при прокладке водопровода поточно-линейным методом в конкретных условиях строительной площадки иногда был и иным. В одних случаях соединения при сборке труб из ПВХ выполнялись по месту их раскладки на дне траншеи с тем, чтобы собранный трубопровод сразу же занимал проектное положение.

В других случаях сборка трубопровода осуществлялась в одном месте траншеи, например, там, где впоследствии должна быть установлена камера переключения (колодец). Собранные на клеевых соединениях части водопровода протаскивались, а собранные на раструбных соединениях с резиновыми кольцами - проталкивались сначала в одну сторону от котлована (места сборки) по дну траншеи, а затем в другую и укладывались в проектное положение на дно.

Камеры переключения (колодцы) устанавливались как до начала укладки смежных участков трубопроводов, так и после. В первом случае упрощался монтаж камер переключения (в том числе полной заводской готовности с установленными фасонными соединительными частями, с арматурой и с выведенными из стенок патрубками для подсоединения к концам трубопроводов). Во втором случае упрощались укладка смежных участков трубопровода по уклону в соответствии с проектом и их сопряжение со стенками камеры переключения (колодца).

Ритм потока во всех рассмотренных случаях задавался с учетом скорости сборки трубопровода. Так, при сборке труб, например на раструбах, с резиновыми кольцами, можно выполнить 40 стыков в смену, при длине труб 6 м. В результате будет заготовлено 240 м трубной плети. В соответствии с этим следует выбирать землеройную машину, устанавливать длину захваток, а также подбирать количественный состав звеньев, работающих на каждой захватке. При малой производительности можно предусмотреть 2-3-сменную работу выбранного землеройного механизма. И, наоборот, при высокой производительности (например, роторного экскаватора) водопровод можно собирать из секций, включающих две, три и более труб и подготовленных одновременно с производством основных работ на трассе в стороне от укладываемого в траншею трубопровода. Для этого необходимо иметь несколько натяжных приспособлений.

В соответствии с другими технологическими схемами прокладки трубопроводов работы по раз работке траншей производили экскаватором с обратной лопатой (реже - другими землеройными машинами) с последующей зачисткой и выравниванием дна до проектной отметки вручную. Вынимаемый грунт погружали в автотранспорт и отвозили в резерв либо складировали в кавальер или выбрасывали в отвал по одну сторону траншеи, которую надо было защищать от притока подземных вод, устраивая поверхностный водоотлив и/или защищаясь от попадания в траншею дождевых и талых вод.

При этом строго выдерживали проектные параметры разрабатываемой траншеи: ширину по дну, глубину и крутизну откосов. В случае перекопа грунта подсыпку и выравнивание дна производили песком, реже - рыхлыми глинами и суглинками, с обязательным уплотнением по проекту. При устройстве постели из насыпного грунта в нем не допускалось наличие твердых комков и других твердых включений размером более 20 мм.

Укладку труб производили начиная от камеры переключения (колодца), при этом раструбы труб располагали преимущественно против движения в будущем по трубопроводу воды. Трубы в траншею опускали аккуратно вручную, не бросая, либо краном с помощью гибкого стропа, лямок или веревок.

Фаска, необходимая для качественной и производительной сборки раструбных с резиновыми кольцами соединений, снималась с внешней стороны на отрезках труб из ПВХ под углом 15±1о вручную рашпилем либо ручными или механизированными устройствами.

Типовая технологическая схема монтажа соединений раструбных труб из ПВХ на резиновых кольцах включала следующие технологические процессы.

1. Контроль качества входящих в соединение элементов. В начале собственно укладочных работ тщательно осматривались трубы, отводы и другие элементы водопровода. Пластмассовые изделия с повреждениями (трещинами, надрезами и др.) с овальностью более 0,01 наружного диаметра браковались или использовались только после специального селективного подбора их концов для последующего качественного и производительного соединения. Резиновые кольца при обнаружении в их теле надрезов, облоя и других дефектов, устанавливаемых визуально при растяжении вручную, также браковались.

2. Центрирование труб.

3. Установка уплотнительного кольца в желобок.

4. Смазка гладкого конца трубы. Перед монтажом гладкий конец и раструб очищали от грязи и наледи. Затем в раструб вставляли резиновое кольцо и укладывали его в желобок. Для улучшения скольжения кольцо и фаску смазывали соответствующей сезону смазкой.

5. Сопряжение элементов. Гладкий конец одной трубы вводили в раструб другой, в желобке которого находилось резиновое кольцо. Для обеспечения компенсации возможных температурных удлинений элементов водопровода гладкий конец вводили в раструб строго на определенную величину. В одних случаях - до нанесенной на него заранее метки; в других - после полного вдвигания часть гладкого конца выдвигалась из раструба на величину, достаточную для компенсации (это касалось только длинномерных труб). Короткие отрезки и фасонные соединительные детали сочленялись на полную глубину раструба.

Гладкий конец трубы в раструб вдвигали вручную (до Д = 110 мм) либо с помощью лебедки (большие диаметры), для чего гладкий конец одной трубы и раструб другой трубы опоясывали тросами лебедки. После этого производили стягивание элементов соединения. В таких случаях для получения качественного соединения требовалась очень точная центровка сопрягаемых деталей. В противном случае вполне возможно выталкивание кольца во внутреннюю полость раструба. Для качественной и производительной сборки соединений использовались натяжные приспособления конструкции НИИМосстрой - СКВ - Мосстрой.

При использовании натяжных приспособлений исходили из того, что затраты времени на их установку на трубы и съемку с трубопровода по завершении сборки соединения двух труб окупаются за счет почти 100-процентного качественного монтажа стыка. Их конструкция позволяет осуществлять контроль сборки элементов соединения путем возвратно-поступательного перемещения гладкого конца по находящемуся в желобке кольцу. Свободное расположение в желобке или заклинивание кольца в раструбной щели позволяет априорно судить о качестве собранного соединения.

В процессе монтажа соединений следили за тем, чтобы ранее сочлененные детали водопровода не перемещались в осевом направлении (чтобы не происходило выдвигание гладкого конца из раструба или, наоборот, полное вдвигание его в раструб). Первое могло привести к нарушению герметичности уже при испытаниях, а второе - к потере соединением компенсирующей способности при эксплуатации.

При сборке соединений непосредственно в траншее в одних случаях раструбы располагали над приямками, предварительно разработанными в дне траншеи; в других случаях трубы располагали на деревянных подкладках так, чтобы оси гладкого конца одной трубы и раструба другой совпадали. После сборки соединений подкладки удалялись из траншеи. Они ни в коем случае не должны оставаться под трубами. В противном случае после засыпки водопровода грунтом могли бы создаться локальные концентраторы давления. Это могло бы привести к перенапряжению материала, а, возможно, и к преждевременному разрушению стенок труб.

Во избежание неравномерной осадки трубопровода при укладке старались опирать трубы на грунт ненарушенной структуры. При жестком дне траншеи использова лась насыпная постель обычно толщиной 0,1-0,15 м из песка, которая равномерно умеренно уплотнялась по ширине и по всей длине.

Одновременно с монтажом труб устанавливались фасонные соединительные детали на всей длине участка, где выполнялись монтажные работы. Это делалось до насыпки защитного слоя над трубами. Металлические фасонные соединительные части и арматуру крепили к днищу или к стенкам камеры переключения (колодца). Затем к их фланцам присоединяли трубы (без полной затяжки болтов). При использовании на водопроводе узлов из двух и более задвижек их соединяли между собой с помощью чугунных фасонных соединительных частей. Параллельно с этим также в соответствии с проектом заканчивали устройство водопроводных вводов в здания.

После соединения труб в пролете между камерами переключения (колодцами) их выравнивали в плане и в профиле по проекту и закрепляли грунтом.

При поворотах, наклонах более 20% и вертикальных подъемах водопровода устраивали бетонные упоры (сборные или монолитные) либо крепили анкерами к грунтовому массиву.

Обратную засыпку траншеи производили после предварительных испытаний трубопровода и разрешения представителя авторского и технического надзора и эксплуатирующей организации. Перед испытанием следили за тем, чтобы были выполнены упоры, а водопровод на подвергаемом испытаниям участке пригружен грунтом на высоту до 0,8 м. Для обеспечения свободного доступа стыки оставлялись незасыпанными. Траншею засыпали грунтом, экскаватором-планировщиком на 30 см выше труб с разравниванием грунта вручную. Грунт, особенно вокруг соединений, уплотнялся вручную и электрифицированными трамбовками ИЭ-4505А.

Для сохранности уложенных труб уплотнение грунта механическим путем непосредственно над ними не допускалось. Дальнейшую засыпку грунтом производили с помощью бульдозера или экскаватора-планировщика. Уплотнение грунта строительными машинами производили, начиная от высоты засыпки над трубой не менее 75 см. При подготовке водопровода к гидравлическим испытаниям производили полную затяжку блоков на всех фланцевых соединениях, находящихся на испытуемом участке.

Испытывали водопровод отдельными участками. После получения положительных результатов проводили испытание всей водопроводной сети. При этом окончательное гидравлическое испытание начинали не ранее чем через 48 ч с момента окончательной засыпки траншеи и не ранее чем через 2 ч после заполнения трубопровода водой. Процесс монтажа завершался промывкой водопроводов из ПВХ водой питьевого качества. Это делалось, как правило, непосредственно перед сдачей в эксплуатацию водопроводной сети. Промывка и дезинфекция сети производились силами и средствами строительной организации при участии представителей санитарно-эпидемиологической станции (СЭС). Промывка велась до тех пор, пока вода, выходящая из водопровода в любой точке отбора, не удовлетворяла требованиям ГОСТа на качество питьевой воды. Результаты промывки и дезинфекции оформляли актом, составляемым представителями строительной организации и СЭС.

В заключении следует отметить, что за указанный период эксплуатации около сотни километров водопроводов из ПВХ-труб диаметром 110-315 мм никаких сведений от эксплуатирующих организаций г. Москвы и Московской области по поводу их ветхости не поступало. Это убеждает в правильности выработанных подходов к реализации программы по организации производства и применения в московском строительстве трубной продукции из поливинилхлорида, что позволяет считать это положительным опытом.

Литература

1. Сладков А.В., Отставнов А.А., Земсков К.Г. и др. Конвейерная установка для формования раструбов на термопластичных трубах. А.с. СССР № 656880, опубл. в Б.И. №, 1979.
2. Сладков А.В., Отставнов А.А., Земсков К.Г. и др. Конвейерная установка для формования раструбов на термопластичных трубах. А.с. СССР № 865670, опубл. в Б.И. №35, 1981.
3. Отставнов А.А., Родионов А.Г., Федотов Л.Ф.Приспособление для снятия фасок. А.с. СССР № 942893, опубл. в Б.И. № 26, 1982.
4. Отставнов А.А., Родионов А.Г., Беляев В.И. и др. Устройство для сборки труб. А.с. СССР № 1225752, опубл. в Б.И. № 15 от 23.04.1986.
5. Заглушки для испытания на герметичность. Отставнов А.А., Родионов А.Г., Беляев В.И., Колпаков В.П. А.с. СССР, решение о выдаче №4113826/22-03130232).
6. Сладков А.В., Отставнов А.А., Беляев В.И. и др. Устройство для сборки трубчатых элементов. А.с. СССР № 1523301 от 22.07.1989.
7. Сладков А.В., Отставнов А.А., Родионов А.Г., Беляев В.И., Колпаков В.П. Способ монтажа трубопроводов. А.с. СССР № 1606793 от 15.07.1990.
8. Отставное А.А., Родионов А.Г., Беляев В.И., Колпаков В.П. Устройство для калибровки труб. Патент России №2023525 от 30.11.1994.
9. Ведомственные строительные нормы по проектированию и монтажу подземных сетей канализации и водопровода из поливинилхлоридных труб, ВСН 68-8410. Альбом № 15 «Водопроводные узлы из ПВХ труб», Мосинжпроект, 1985.
11. Указания по гидравлическому расчету трубопроводов водоснабжения и канализации из поливинилхлоридных труб марки ПВХ-100, НМ-76-86. Фабрика «Картолитография», 1986.
12. Технологический комплект (нормоком- плект) средств малой механизации инструмента и монтажной оснастки для монтажа внутриплощадочных сетей водопровода и канализации, включая водопроводные вводы и канализационные выпуски из ПВХ труб. Мосоргпромстрой, 1986.
13. Технологическая карта на устройство внутриквартальных сетей водопровода. Мосоргстрой, М., 1986.
14. Ромейко B.C., Отставнов А.А., Сладков А.В., Устюгов В.А. и др. Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. Часть 1. Трубы и детали трубопроводов. Проектирование трубопроводов. М.: ВАЛАНГ, 1997,287с.
15. Ромейко В.С., Отставнов А.А., Сладков А.В., Устюгов В.А. и др. Справочные материалы. Пластмассовые трубы в строительстве. Ч. 2. Строительство трубопроводов. М.: ВАЛАНГ, 1997, 188 с.

В.А. Устюгов, директор ГУП «НИИМосстрой», к.т.н.
А.В. Сладков, заведующий лабораторией инженерного оборудования, к.т.н.
А.А. Отставнов, ведущий научный сотрудник ГУП «НИИМосстрой», к.т.н.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка ПВХ труб можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок ПВХ труб: возможности импортозамещения и анализ рынков сбыта в период кризиса».

www.newchemistry.ru