Zasady prowadzenia przewodów z PVC-U ciśnieniowego
(na podstawie materiałów firmy Kaczmarek)
1. Roboty ziemne
2. Montaż rur w wykopach
3. Ochrona przed uderzeniami hydraulicznymi
4. Przejścia pod jezdniami
5. Montaż rurociągów na estakadach i ścianach
1. Roboty ziemne
Roboty ziemne należy wykonywać zgodnie z wytycznymi wykonania i odbioru robót budowlano-montażowych oraz przepisami BHP. Najczęściej stosowane są wykopy ciągłe wąskoprzestrzenne o ścianach pionowych z rozpartym odeskowaniem. Jeżeli teren nie jest gęsto zabudowany i pozwala na to miejsce, można również stosować wykopy o skarpach skośnych, jednak nie głębsze niż do strefy przewodu, tj. 30 cm ponad wierzch rury.
Strefa przewodu rury powinna być wykonana jak wykop wąskoprzestrzenny ze szczelnym odeskowaniem. Niedopuszczalne jest zastosowanie w strefie przewodu wykopów szerokoprzestrzennych, ponieważ nie jest wówczas w praktyce możliwe uzyskanie dobrego zagęszczenia gruntu w strefie przewodu. Wybór rodzaju wykopu oraz konieczność zabezpieczenia ścian są uzależnione od głębokości wykopu, występowania i poziomu wód gruntowych, spoistości i rodzaju gruntu oraz lokalnego ruchu komunikacyjnego. Głębokość wykopu wynika z projektu. Przy wykonywaniu wykopu koparką nie należy dopuszczać do przekraczania projektowanej głębokości, szczególnie jeżeli nie ma konieczności wykonywania podsypki. Jeżeli istnieje konieczność wykonania podsypki
(nośność podłoża jest niewystarczająca lub występują kamienie), to wówczas wykop
wykonujemy o 0,2 m głębszy od projektowanego.
Szerokość wykopu powinna zapewnić odpowiednią ilość miejsca do prac montażowych oraz zagęszczania obsypki. Dla średnic rur do 315 mm włącznie stosuje się odległość 20 cm pomiędzy ścianą wykopu a boczną ścianką rury, dla średnic większych odległość ta powinna wynosić 30 cm.
Z wydobytego z wykopu urobku, jeżeli jest to możliwe, należy przygotować odpowiedni rodzaj gruntu zarówno na podłoże (jeżeli będzie zmieniane), jak i na wypełnienia boczne i wstępną zasypkę (grunt na strefę przewodu). Odpowiednim materiałem jest gruboziarnisty, luźny i przepuszczalny piasek, żwir i grunt o luźnej konsystencji. Urobek wydobyty z wykopu przygotowywany do zasypki w strefie przewodu nie powinien zawierać kamieni, głazów, krzemieni z ostrymi krawędziami, brył gliny, wapna oraz zmarzniętej ziemi. Należy również wyeliminować ziemię skażoną oraz wszelkie materiały organiczne. Jeżeli z wydobytego urobku nie możemy wykorzystać gruntu, to właściwy materiał należy sprowadzić z innego terenu. Kiedy grunt jest słabonośny lub bardzo miękki, należy wykonać wzmocnienie dna
wykopu. W tym celu można wykorzystać konstrukcje drewniane, beton zbrojony lub materiały geotekstylne.
Uwaga: nie wolno układać rur PVC-U bezpośrednio na ławach betonowych lub zalewać ich betonem.
Rys. Przekrój wykopu
Podsypka – Na dnie wykopu należy równo, na całej szerokości rozgarnąć warstwę podsypki o grubości około 10 cm z niezmrożonego materiału o ziarnistości poniżej 20 mm nie zawierającego ostrych kamieni lub innego łamanego materiału. Na podsypkę nie nadają się grunty plastyczne (gliny, iły), piaski pyliste i grunty o małej nośności (muły, torfy). Jeżeli lokalny grunt spełnia te wymagania, to nie ma potrzeby stosowania podsypki. Podsypki nie wolno zagęszczać.
Obsypka – należy wykonywać warstwami o grubości 10-30 cm do wysokości co najmniej 30 cm powyżej wierzchu rury. Pierwsza warstwa obsypki powinna być starannie rozprowadzona po obu stronach rury ze zwróceniem uwagi na dokładne wypełnienie przestrzeni w okolicach styku z podsypką. Przy zagęszczaniu tej warstwy należy uważać, aby nie spowodować podniesienia lub przesunięcia się rury. Materiał stosowany do obsypki musi spełniać te same wymagania co materiał na podsypkę. Jeżeli grunt rodzimy spełnia te wymagania, to może on być zastosowany do wykonania obsypki. Stopień zagęszczenia obsypki określa projekt. Obsypka rurociągów układanych pod drogami powinna być
zagęszczona do 95% zmodyfikowanej wartości Proctora.
Zasypka – Pozostała przestrzeń wykopu powinna być wypełniona do poziomu terenu lub określonej w projekcie rzędnej, w taki sposób i takim materiałem, które zapewnią odpowiednią nośność dla zakładanych obciążeń użytkowych (drogi, chodniki itp.). W wielu przypadkach do wykonania zasypki można użyć gruntu rodzimego o ile nie zawiera on elementów o rozmiarach powyżej 300 mm (np. kamieni). W terenach zielonych zagęszczanie zasypki nie jest konieczne.
Tabela. Sposoby zagęszczania gruntu
2. Montaż rur w wykopach
Przewody z rur PVC-U można układać przy temperaturze powietrza od 0o do +30oC. Przy temperaturze zbliżonej do 0o C, ze względu na kruchość PVC-U, należy zachować szczególną ostrożność. Zmiany kierunku prowadzenia przewodów należy realizować poprzez zastosowanie odpowiednich kształtek – łuków. Niedozwolone jest formowanie łuków na gorąco na budowie. Dopuszcza się zginanie na zimno rur o średnicach do 160 mm i długości 6 m w taki sposób, aby promień krzywizny formowanego łuku nie był mniejszy niż 300 zewnętrznych średnic zginanej rury. Rury o średnicach większych niż 160 mm należy traktować jako sztywne i do zmiany kierunku należy stosować odpowiednie łuki. Ugięcie w złączu nie może przekraczać 1o. Ugięcie większe może wpłynąć na szczelność złącza.
Ochrona przed przemarzaniem
Głębokość przykrycia przewodu w wykopie (od wierzchu rury do powierzchni terenu) powinna zabezpieczać przed zamarzaniem wody czy też ścieków w rurach. Jest ona uzależniona od głębokości przemarzania gruntu hz dla danej części kraju. Dla przewodów wodociągowych z PVC-U wynosi
hn = hz + 0,4 m (powinna być o 40 cm większa od głębokości przemarzania gruntu).
tabela
W przypadku konieczności posadowienia przewodu na mniejszych głębokościach, przewód powinien być ocieplony warstwą izolacyjną z żużla lub keramzytu. Grubości warstwy ocieplającej z żużla lub keramzytu:
w I strefie klimatycznej 20 cm
w II strefie klimatycznej 18 – 25 cm
w III strefie klimatycznej 20 – 30 cm
w IV strefie klimatycznej 25 – 40 cm
w zależności od stopnia wilgotności gruntu i grubości warstwy ziemi (przykrycia) nie mniej jednak niż 0,5 m od powierzchni terenu. Warstwę izolacyjną należy odpowiednio zagęścić, szczególnie po bokach rury.
Ze względu na możliwość porysowania ścianki rury, należy oddzielić warstwę ocieplającą od rury, warstwą piasku lub folią z tworzywa sztucznego. W terenach gdzie nie występuje obciążenie dynamiczne naziomu (np. przejeżdżające samochody) do ocieplenia rury można użyć styropianu.
Montaż na powierzchni terenu
Metoda montażu rurociągu na powierzchni terenu przed jego opuszczeniem na dno wykopu jest stosowana wyłącznie przy wykopach wąskoprzestrzennych bez obudowy ścian i bez poprzecznych rozpór. Ma zastosowanie dla rur o średnicy do 280 mm Montaż rurociągu odbywa się na podkładach drewnianych, ułożonych na poboczu wykopu, względnie na pomostach drewnianych nad wykopem.
Rys. Montaż rurociągu nad wykopem i obok wykopu.
Przy stosowaniu armatury i kształtek z żeliwa na węzłach rurociągu z PVC-U, węzły buduje się bezpośrednio w wykopie, a długość opuszczanego odcinka rurociągu związana jest z odległością między węzłami. Opuszczanie całych rurociągów do wykopu powinno być prowadzone na przygotowane i wyrównane podłoże. Opuszczenie na dno wykopu z pomostów lub z brzegu wykopu powinno następować stopniowo wzdłuż wykopu. Przy opuszczaniu przewodu na dno wykopu należy zwrócić uwagę na widoczność oznakowania granicy wsunięcia bosych końców rur w kielichy, gdyż istnieje
niebezpieczeństwo wysunięcia się z kielichów i rozłączenia przewodu. Oznaczenia te powinny być umieszczone na górnej powierzchni ułożonej rury. Opuszczanie całych rurociągów do wykopu jest uwarunkowane utrzymaniem się w granicach dopuszczalnej strzałki ugięcia z uwagi na wytrzymałość rur.
Tabela. Dopuszczalne wartości strzałki ugięcia przewodów
Montaż na dnie wykopu
Jeżeli nie ma możliwości montowania rur nad wykopem, prace montażowe wykonujemy na dnie wykopu. Wstępnie rozmieszczamy rury na dnie wykopu. Następnie wykonujemy kolejne złącza, przy czym rura do której kielicha jest wciskany bosy koniec następnej rury, powinna być uprzednio zastabilizowana przez wykonanie obsypki – warstwy ochronnej na wysokość 30 cm ponad wierzch rury z wyłączeniem strefy połączenia. Osie łączonych odcinków rur muszą się znajdować na jednej prostej. Warstwa obsypki
stabilizująca przewód powinna być starannie ubita z obu stron przewodu z zachowaniem ostrożności przy zagęszczaniu gruntu nad przewodem. Złącza rur i kształtek powinny pozostać odkryte aż do czasu przeprowadzenia próby ciśnieniowej.
Wykonanie połączenia kielichowego
Połączenia dokonuje się przez wprowadzenie bosego końca jednej rury lub kształtki do wnętrza kielicha drugiej rury lub kształtki. Wewnątrz kielicha na całym jego obwodzie znajduje się wgłębienie, w którym umieszczany jest gumowy pierścień uszczelniający o specjalnym przekroju (uszczelka wargowa wykonana z gumy typu EPDM). Należy zwrócić szczególną uwagę na czystość wgłębienia kielicha oraz ścisłość przylegania pierścienia do wgłębienia. Przed przystąpieniem do wcisku bosego końca w
kielich rury z założoną uszczelką, bosy koniec rury można posmarować cienko środkiem antyadhezyjnym. Wprowadzenie bosego końca rury PVC-U do kielicha może być wykonane za pomocą specjalnego urządzenia wciskowego, względnie przez zastosowanie ręcznej dźwigni. Przy zastosowaniu dźwigni ręcznej, żerdź pełniąca rolę dźwigni, względnie drążek stalowy wbity na głębokość 30 cm winien opierać się o kielich rury PVC-U za pośrednictwem poduszki z kantówki drzewa twardego.
Rys. Wykonanie wcisku przy pomocy dźwigni ręcznej
Rys. Urządzenie do wykonywania połączeń wciskowych
Bosy koniec rury PVC-U, powinien posiadać znak określający głębokość wcisku do kielicha. Jeżeli rura nie posiada takiego oznaczenia, należy wykonać je przed przystąpieniem do montażu.
Tabela. Wymiary do oznaczania głębokości kielicha rury
Niekiedy zachodzi konieczność skrócenia rury do wymaganej długości. Cięcie poprzeczne rury PVC-U powinno być wykonane w płaszczyźnie prostopadłej do osi rury. Przyrządem ułatwiającym tę operację jest drewniane korytko, o wielkości dostosowanej do średnicy rury. Przyciętą rurę należy zfazować według poniższego rysunku.
Rys. Sposób przygotowania końcówki rury po ucięciu.
3. ochrona przed uderzeniami hydraulicznymi
Przy nagłych i dużych zmianach prędkości przepływu cieczy w rurach może dojść do powstania zjawiska uderzenia hydraulicznego czyli fali ciśnienia. Fala ta oscyluje w odniesieniu do ciśnienia panującego w systemie, powodując występowanie nadciśnienia i podciśnienia.
Uderzenie hydrauliczne może być spowodowane:
– nagłym zamknięciem lub otwarciem zaworu
– włączeniem lub wyłączeniem pomp przy otwartych zaworach odcinających
– awarią pomp
– zbyt szybkim napełnianiem sieci i niedostatecznym odpowietrzeniem przy napełnianiu
Skutki uderzeń hydraulicznych:
– znaczne przekroczenie ciśnienia nominalnego rury powoduje jej zniszczenie
– częste wahania ciśnienia powodują zmęczenie materiału i skracają żywotność rur
– podciśnienie wywołuje kawitację prowadzącą do zniszczenia pomp
– podciśnienie powoduje wessanie cząstek gruntu pod uszczelkę i trwałe rozszczelnienie
połączenia kielichowego
Uderzeniom hydraulicznym można zapobiegać poprzez:
– powolne zamykanie i otwieranie zaworów
– stosowanie pomp o dużej bezwładności wirnika
– regulację liczby obrotów pompy (falowniki)
– powolne napełnianie sieci i prawidłowe jej odpowietrzenie
– stosowanie urządzeń zabezpieczających takich jak zawory bezpieczeństwa, zawory
napowietrzające, zbiorniki z poduszką powietrzną
Bloki oporowe stosuje się celem zabezpieczenia przed wysunięciem bosego końca rury z kielicha w kolanach, łukach, trójnikach oraz korkach kielichowych. Bloki oporowe mogą być prefabrykowane lub wykonane na miejscu budowy z betonu lanego, pod warunkiem dokładnego oparcia ich o grunt w stanie nie naruszonym. Do obliczeń powierzchni oporowej bloków oporowych, przyjmuje się powierzchnię średnic wewnętrznych rur z PVC-U. Wielkość bloków oporowych (powierzchnię styku bloków betonowych z naturalnym nienaruszonym podłożem gruntu) w zależności od rodzaju gruntu należy obliczać na przyjęte w projekcie wodociągu ciśnienie próbne.
Uwaga: beton należy oddzielić od kształtek PVC-U grubą folią z tworzywa sztucznego.
Rys. Blok oporowy trójnika
Rys. Blok oporowy łuku lub kolana
Rys. Blok oporowy korka.
W miejsce bloków oporowych mogą być stosowane wzmocnienia złącz kielichowych jako wzmocnienia sztywne przenoszące siły parcia.
Są one dostępne na rynku jako:
– opaski i dwupierścieniowe jarzma obejmujące kielichy rur i kształtek,
– nasuwki dwudzielne skręcane,
– ściągi składające się z dwóch opasek obejmujących kształtkę przy kielichu i rurę przy jej bosym końcu lub obejmujących dwa kielichy, opaski są dociśnięte do przewodu śrubami i połączone między sobą nagwintowanymi kotwami.
Rys. Wzmocnienie sztywne złącza kielichowego
Biorąc pod uwagę różnice w ciężarze rur PVC-U oraz armatury i kształtek żeliwnych
(przy mieszanym zestawie materiałowym rurociągu), należy stosować w węzłach o
armaturze i kształtkach żeliwnych tzw. bloki podporowe.
Przy węzłach z jednolitych materiałów z PVC-U nie zachodzi konieczność stosowania
bloków podporowych.
Rys. Blok podporowy
4. Przejścia pod jezdniami.
W przypadku przekraczania przewodami ciśnieniowymi z rur PVC-U dróg publicznych o ciężkim ruchu kołowym, wykonywania przejść pod torami tramwajowymi i kolejowymi, względnie pod zabudowaniami, należy stosować rury ochronne. Rozwiązanie projektowe przejścia rurociągiem w rurze ochronnej pod określoną przeszkodą, wymaga uzgodnienia z jej użytkownikiem. Przepisy niektórych użytkowników przeszkód np. kolej, drogi publiczne w sposób bardzo szczegółowy warunkują przedmiotowe zagadnienie w zakresie materiałowym, długości przejścia, głębokości ułożenia, zabezpieczenia wlotu i
wylotu przejścia i jego uzbrojenia (zasuwy, studzienki dekompensacyjne). Na rury ochronne należy stosować rury o średnicach wewnętrznych pozwalających na pomieszczenie w nich połączeń rur przewodowych. Odległość połączenia rury przewodowej od wewnętrznej ścianki rury ochronnej powinna wynosić od 6 do 8 cm. W miarę możliwości należy unikać w rurach ochronnych złączy rur przewodowych, a gdy to jest niemożliwe ze względu na długość przejścia pod przeszkodą, należy odcinek rury przeznaczony do ułożenia w płaszczu ochronnym, poddać próbie ciśnieniowej na powierzchni terenu przed wprowadzeniem przewodu do osłony. Do prowadzenia rur PVC-U w rurach osłonowych, zaleca się płozy dystansowe z tworzywa sztucznego montowane na całym obwodzie rury. Przestrzeń pomiędzy rurą przewodową a osłonową u wylotów należy uszczelnić manszetą z elastomeru lub silikonu.
Rys. Przejścia pod jezdniami z wykorzystaniem rury ochronnej.
Przy przejściach przez przegrody budowlane (ściany i stropy), przewody PVC-U należy prowadzić w przeznaczonych do tego celu, dostępnych na rynku, tulejach ochronnych. Przejścia rurociągiem nad przeszkodami np. rzeki, jary, podwieszenie rurociągu pod mostem, wymagają indywidualnego opracowania uwzględniającego zarówno układ nośny rury (rury z PVC-U nie są konstrukcyjnie samonośne jak np. rury stalowe) jak też wydłużalność termiczną i wpływ działania promieni słonecznych.
5. Montaż rur na estakadach i ścianach.
W rurach ułożonych w ziemi wydłużenie liniowe jest niewielkie ze względu na stałą temperaturę otoczenia jaka panuje w gruncie poniżej strefy przemarzania. Ewentualne zmiany długości są kompensowane przez połączenia kielichowe rur i kształtek. Dla rur niezaizolowanych termicznie ułożonych na estakadach oraz rur, które przesyłają medium o znacznych różnicach temperatur, należy wyliczyć zmianę długości przewodu, dobrać rozmieszczenie punktów stałych i głębokości wcisku dla połączeń kielichowych, zapewniające kompensację. W przypadku dużych przyrostów długości można
zastosować rury z wydłużonym kielichem lub tzw. kompensatory gumowe kołnierzowe.
Rys. Przykłady przemieszczeń kompensowanych przez kompensator kołnierzowy.
Przy układaniu rur poza gruntem np. na estakadach lub ścianach należy uwzględnić temperaturę otoczenia i przepływającego medium pod kątem wydłużalności termicznej, niekorzystny wpływ promieniowania słonecznego oraz rozmieszczenie podpór przesuwnych i stałych (punkty stałe instalacji). Poniżej przedstawiono maksymalny rozstaw podpór dla rur PVC-U z podziałem na różne klasy ciśnienia nominalnego oraz różne temperatury. Przy różnych temperaturach medium i otoczenia, należy przyjąć temperaturę wyższą jako bardziej niekorzystną.
UWAGA – współczynnik rozszerzalności liniowej rur PVC-U 0,08 [mm / m °C]
Tabela. maksymalny rozstaw podpór dla rur PVC-U
