Ємнісні споруди

В основу типової серії 3.900-3 (Збірні залізобетонні конструкції ємнісних споруд для водопостачання і каналізації) покладено принцип застосування в якості основного конструктивного елемента типової плоскої стінової панелі з установкою її у паз монолітного днища. Створена номенклатура збірних елементів для монтажу практично всіх типів ємкісних споруд.

На основі уніфікованих і типізованих збірних конструкцій розроблені типові проекти споруд водоочисних станцій і каналізаційних очисних станцій різної продуктивності, прямокутних резервуарів місткістю від 50 до 40000 м³, циліндричних резервуарів місткістю від 1000 до 30000 м³ та інших споруд. За цим проектами в різних районах країни побудовано цілий ряд споруд та їх комплексів.

В уніфікованих збірних ємнісних спорудах найбільш відповідальним конструктивним елементом є стінова панель, так як вона забезпечує міцність, водонепроникність, морозостійкість і довговічність споруд. В залежності від характеру роботи стін споруди розрізняють три основних види панелей: консольні, балкові, перегородкові.

До консольних відносять панелі з одного жорстко защемленої опорою внизу; до балкових - з двома нерухомими опорами (нижній, затисненої в днище, і верхній, шарнірно пов'язаною з покриттям); до перегородчастих – панелі консольного типу, не призначені для сприйняття навантажень від одностороннього тиску води або ґрунту. Перегородчасті панелі застосовують для установки лотків з водою, перехідних містків та технологічних трубопроводів у спорудах типу аеротенків. Всі три види панелей передбачені плоскими, постійної по висоті товщини, з установкою їх в пази монолітних днищ.

В циліндричних спорудах діаметром від 4, 5 до 9 м через значну кривизну контурів днища застосовують стінові панелі з криволінійними внутрішньої і зовнішньої поверхнями при радіусі їхньої кривизни 3 м і ширині 1, 5 м. Для споруд діаметром від 9 до 18 м застосовують панелі, що мають внутрішню поверхню плоску, а зовнішню – криволінійну з радіусом кривизни 7, 5 м при ширині 1, 5 м. Аналогічні панелі застосовують для монтажу циліндричних споруд діаметром від 24 м до 50 м, але при радіусі їхньої кривизни 15 м і ширині 2, 1 м. Встановлюються вони в пази монолітних днищ.

Основні розміри стінових панелей та інших елементів збірних ємкісних споруд із зазначенням їх маси, витрати бетону і арматури наведені в їх номенклатурі (додаток 1).

Збірні елементи ємкісних споруд в номенклатурі розрізняють по марках, що дозволяє класифікувати вироби з їх типорозмірами, несучою здатністю і різновидам (за наявності закладних деталей, пробок, отворів). Марки складаються з буквених і цифрових позначень. Літерні позначення вказують вид елемента: ПС – панелі стінові для прямокутних споруд; ПСЦ – панелі стінові для циліндричних споруд; ПГ – панелі перегородчасті; ЛТ – лотки; ПТ – плити покритих лотків; КЦ – кільця стінові для круглих колодязів; КЦП – плити їх покриттів; КЦД – плити днища у круглому колодязі; КЦО – опорні елементи і дорожні плити колодязів. Цифрами, що входять в марку стінових панелей для прямокутних споруд, позначені наступні характеристики; перша цифра – різновидність панелі по опалубковим формам (наприклад, ПС1 – панель з обв'язувальною балкою, ПС2 – така ж панель без обв’язувальної балки), другі цифри через дефіс – висота панелі в дециметрах; літери Б і К, що стоять через тире після цих цифр, позначають тип армування панелей (панелі, розраховані за балочної схемою, мають індекс Б, за консольною– К); третя цифра, стоїть після літерного індексу Б або К, позначає тип і навантаження (при цьому однозначними цифрами 1, 2, 3, 4 позначені панелі для рядових ділянок, двозначними – 11, 12, 13, 14 – відповідні їм панелі для кутових ділянок).

Цифрові позначення в панелях для циліндричних споруд показують: перша цифра – різновид панелей – за опалубочними формами (наприклад, ПСЦ1 – панель з радіусом кривизни 3 м, ПСЦ2 – з радіусом кривизни 7, 5 м, ПСЦ3 – з радіусом кривизни 15 м); друга цифра – висота панелі в дециметрах; третя цифра – тип зовнішнього навантаження на споруду (для відкритих споруд – 1, для закритих – 2). У перегородчастих панелях першою цифрою позначається висота панелі в дециметрах, а другою - тип зовнішнього навантаження.

У марках на лотки перша цифра позначає різновид елементів по опалубочним формам (ЛТ1 – елементи прямокутних лотків, ЛТ2 – те ж, L – подібного типу, ЛТ3 – елементи кутових лотків), а друга і третя цифри – відповідно висоту і ширину лотків в дециметрах. Для плит покриттів лотків перша цифра марки позначає ширину лотка в дециметрах, для якого призначена плита, а друга – довжину плити також в дециметрах.

Марки круглих збірних залізобетонних колодязів означають наступне: перша і друга цифри для стінових кілець - внутрішній діаметр і висоту кільця в дециметрах; в марці плит покриття перша цифра вказує різновид плит по опалуб очним формам (діаметру і розташуванню отворів для лазу), друга цифра – внутрішній діаметр кільця, для якого призначена плита (в дециметрах), а третя – тип навантаження. Цифри в марках плит днища круглих колодязів позначають внутрішній діаметр кільця, для якого призначена плита, а в опорних елементах і дорожніх плитах колодязів – різновид елементів по опалуб очним формам. Наявність у виробах закладних деталей або отворів позначається прописною буквою в кінці марки. В марку виробу часто включають також номер споруди на майданчику, для якого призначено виріб (вказується в кінці марки в дужках).

Прямокутні ємнісні споруди з типових елементів проектуються із застосуванням для стін, перегородок, лотків, містків, колон, балок і плит покриття збірного залізобетону, а для днищ - монолітного.

Збірні стіни типових прямокутних споруд висотою від 2, 4 до 6 м монтуються з стінових панелей двох основних типів - консольних і балкових. Стіни ємкісних споруд в кутах можуть мати жорсткі та гнучкі з'єднання. Стіни з жорсткими з’єднаннями в кутах складаються з збірних ділянок і монолітних, довжина яких від перетину осей становить 1, 5 м.

Рис. 1.1. Кутові стики стінових панелей:

а ‒ потовщений; б ‒ з приварюванням арматурних робочих стержнів; в ‒ з замкнутим хомутом; г ‒ зі стальним з'єднувальним елементом зі звичайною прив'язкою до осей; д ‒ те ж, зі зміщеною панеллю; 1 ‒ внутрішня робоча арматура стику; 2 ‒ конструктивна зовнішня арматурна сітка; 3 ‒ зовнішня робоча арматура стику; 4 ‒ стінова панель; 5 ‒ арматура з занкеренними прямими ділянками; 6 ‒ приварююча арматура; 7 ‒ арматура у вигляді замкнутого хомута; 8 ‒ бетон замонолічування; 9 ‒ сталевий підкіс з полоси, куточка або швелера; 10 ‒ сітка; 11 ‒ торкрет-штукатурка

Збірні ділянки консольних стін монтують із рядових стінових панелей з однозначним цифровим індексом типу армування (наприклад, К1, К2, К3) і панелей з посиленим горизонтальним армуванням (панелей для кутових ділянок), які мають двозначний цифровий індекс типу армування (наприклад, К11, К12, К13). Панелі з посиленим армуванням встановлюють у місцях примикання збірних стін до монолітних ділянок, причому для стін висотою до 4, 2 м ставлять по одній панелі в ряду, а для стін висотою 4, 8 м і більше - по дві. Збірні ділянки балкових стін монтують тільки з рядових стінових панелей, які примикають безпосередньо до монолітних кутових ділянок. Стінові панелі з'єднують з днищем замонолічуванням їх у пазах бетоном марки М300 на дрібному заповнювачі. Глибина паза приймається конструктивно і перевіряється розрахунком. Між собою панелі з'єднуються шляхом зварювання закладних деталей арматурними накладками з наступним замонолічуванням стику цементно-піщаним розчином марки М 300.

Стіни споруд із гнучкими з'єднаннями в кутах виконуються з повнозбірних без монолітних ділянок в перетині яких із збереженням конструктивних рішень рядових ділянок стін. У кутах панелі встановлюються із зазором, водонепроникність якого забезпечується застосуванням герметика.

Рис. 1.2. Схеми розташування елементів стін прямокутних споруд з кутами і перетинами з монолітного залізобетону:

а ‒ для консольних стін висотою 2, 4 - 4, 2 м; б ‒ те ж, 4, 8-6 м; в ‒ для балочних стін з розпірними конструкціями; г ‒ те ж, з суцільним покриттям; 1 ‒ консольні панелі рядові; 2 ‒ консольні панелі прикутові; 3 ‒ монолітні кути і ділянки стін; 4 ‒ закладні вироби із стиковими накладками основні; 5 ‒ те ж, додаткові в кутових зонах; 6 ‒ перегороджуючі панелі; 7 ‒ балкові панелі рядові з обв'язкою; 8 ‒ розпірні балки; 9 ‒ балкові панелі рядові без обв'язки; 10 ‒ ригелі по колонах

У зовнішніх стінах ємкісних споруд панелі установлюють так, щоб їх вертикальні грані, на яких розташовують підйомні петлі, були звернені у бік води. Для внутрішніх стін орієнтація панелей встановлюється при проектуванні споруди.

Покриття закритих ємкісних споруд проектується з ребристих типових плит, що спираються через ригелі на двох-консольні колони перерізом 400X400 мм, які в свою чергу спираються на збірні фундаменти (підколінники). Плити між собою, а також у місцях обпирання на ригелі і стінові панелі кріпляться взаємної зварюванням закладних деталей з подальшим закладенням зазорів бетоном марки М300 на дрібному заповнювачі. По верху стінових панелей в місцях обпирання плит покриття по всій довжині стінки влаштовують набетонники.

Конструктивні схеми збірних прямокутних ємкісних споруд, а також вузли і деталі кріплення їх окремих елементів наведені на рис. 1.3, 1.4, 1.5.

Циліндричні ємнісні спорудиз типових збірних елементів влаштовуються з подальшим натягом на їх стінку кільцевої арматури. З метою забезпечення оптимальних розмірів вертикальних стиків між стіновими панелями розбивочні осі суміщають з внутрішньою поверхнею ємкостей. Стіни споруд діаметром від 4, 5 до 9 м виконуються з панелей типу ПСЦ1, що мають криволінійні внутрішні і зовнішні поверхні, а споруд діаметром від 9 до 18 та від 24 до 50 м - відповідно з панелей типу ПСЦ2 і ПСЦЗ, що мають плоску внутрішню поверхню і криволінійну зовнішню. Панелі типу ПСЦЗ, призначені переважно для радіальних відстійників, мають поверху обв'язувальні балки для розміщення рейки скребкового механізму.

Рис. 1.3. Конструктивно-монтажні схеми прямокутних ємкісних споруд із типових уніфікованих збірних елементів і деталей:

а ‒ ємкісна прямокутна споруда коридорного типу (аеротенки, горизонтальні відстійники і т.ін.); б ‒ резервуар; 1 – монолітне днище; 2 – монолітні кутові ділянки стін; 3 – панелі для кутових ділянок; 4 – рядові панелі; 5 – закладні деталі стиків; 6 – температурно-усадковий або деформаційний шов; 7 – перегородні панелі; 8 – фундаменти (підколонники); 9 – колона; 10 – балка або ригель; 11 – плити перекриття; 12 – паз для встановлення стінових панелей; 13 – закладні деталі; 14 – цементно-піщаний розчин М300; 15 – накладні стержні; 16 – монтажно-зварні шви; 17 – бетон М300 на мілкому заповнювачі; 18 – вирівнювальний шар цементного розчину; 19 – балки або ригелі; 20 – плити перекриття; 21 – бето М200 на мілкому заповнювачі; 22 – пластина металічна; 23 – стержні; 24 – колони рядові; 25 – монолітні ділянки стін або днища; 26 – резинова трьох кулачна шпонка; 27 – азбестове пасмо, просякнуте бітумом; 28 – азбестоцементний розчин; 29 – колони пристінні

Рис. 1.4. Деталі розкладки і кріплення збірних елементів містків, лотків і розпірок у

відкритих прямокутних ємкісних спорудах:

а – ємкісна споруда із консольних стінових панелей; б – теж саме, із балочних стінових панелей; 1 – бетонна підготовка; 2 – монолітне днище з пазами для встановлення стінових панелей; 3 – стінові панелі рядові; 4 – перегородні панелі; 5 – монолітні ділянки стін; 6 – стики між панелями; 7 – підтримуючий елемент; 8 – плита ИП1-9; 9 – лоток ЛТ-1; 10 – плита ПТ; 11 – розпірка; 12 – закладні деталі; 13 – зварний монтажний шов; 14 – сталеві клинки, які приварюються після встановлення елементу до його закладних деталей; 15 – цементний розчин; 16 – швелер

Рис. 1.5. Прямокутний типовий ємнісний резервуар:

1 – камера приборів сигналізації рівнів; 2, 3 – трубопровід відповідно відвідний з решіткою та підвідний; 4 – люк-лаз з драбиною і вентиляційними пристроями; 5, 6 – трубопровід відповідно спускний та переливний; 7 – вентиляційний пристрій; 8 – водопровід промивний; 9 – дихальний пристрій

Панелі в стінах циліндричних споруд з'єднують між собою на зварюванні закладних деталей арматурними накладками з наступним замонолічуванням стиків цементно-піщаним розчином (аналогічно стикам панелей прямокутних ємностей). Оскільки для монтажу циліндричних споруд різних діаметрів застосовують однотипні панелі, зазори стиків між ними не постійні і змінюються при діаметрі 4, 5... 9 м (панелі ПСЦ1) від 19 до 61 мм, а при діаметрі 9…50 м (панелі ПСЦ2 і ПСЦЗ) - від 18 до 46 мм. Від відхилень зовнішньої поверхні споруди від циліндричної не повинно перевищувати: для панелей ПСЦ1 - 34 мм, для панелей ПСЦ2 - 26 мм і для панелей ПСЦЗ-14 мм. Перед навивкою кільцевої арматури поверхня споруди має бути вирівняна по циліндричному шаблону способом торкретування.

З днищем панелі типу ПСЦ 1 з’єднують, замонолічують їх в пазах бетоном марки М300 на дрібному заповнювачі. Панелі типу ПСЦ2 і ПСЦЗ з’єднують з днищем шарнірно із закладенням швів герметиками або заливкою їх гарячим бітумом.

Вертикальні стики між стіновими панелями циліндричних споруд замонолічують до натягнення кільцевої арматури. Міцність розчину замонолічування до моменту на тяжіння кільцевої арматури має бути не менш проектною. Замонолічування панелей ПСЦ1 в пазах днища виробляється до натягнення кільцевої арматури, а герметизація стиків між панелями ПСЦ2 і ПСЦЗ і днищем — після її натягнення.

Заздалегідь напружувана кільцева арматура встановлюється двома способами: навивкою на стіну високоміцним арматурним дротом періодичного профілю класу ВР-ІІ діаметром 5 мм за допомогою навивочної машини; встановленням кілець із стрижньової арматури класу А-1V з наступним натягуванням їх електротермічним способом (при діаметрах споруд до 30 м). Використання того або іншого класу арматури і способу її натягнення залежить від діаметру споруди і складу устаткування, але при цьому необхідно враховувати, що стіни циліндричних споруд в кільцевому напрямі відносяться до конструкцій першої категорії тріщиностійкості.

Кількість кільцевої арматури і її натягнення визначається з умов створення в бетоні панелей необхідної стискуючої напруги при розрахунковому навантаженні від тиску рідини в нижній і верхній зонах (див. додаток 2).

Конструктивні схеми циліндричних збірних ємкісних споруд, а також вузли і деталі кріплення збірних елементів приведені на рис. 1.6.

Конструкції ємкісних споруд з Т-подібних стінових панелей з опорною п'ятою широко застосовуються в даний час в практиці водопровідного будівництва. Досвід використання таких панелей, а також досвід експлуатації побудованих споруд підтверджують їх ефективність.Оскільки використання вказаних стінних панелей з опорною п'ятою вносить певні відмінності до загальної конструктивної схеми споруд, а також в технологію і організацію їх монтажу, нижче розглянемо деякі приклади конструкцій ємкісних споруд з панелей цього типу.

Резервуари будь-якої місткості монтуються з трьох основних типорозмірів стіннових панелей — зовнішніх рядових, зовнішніх кутових і панелей внутрішніх стін. Ці панелі мають розміри 5, 4х2, 98 м, товщину 200 мм і масу 10 т. Вони спираються опорною (фундаментною) п'ятою шириною 900 мм на бетонну підготовку, а потім стикуються між собою, а також з монолітним днищем (рис. 1.6, 1.7).

Горизонтальні відстійники в цілях уніфікації і скорочення кількості типорозмірів стінових панелей, запропонованих Донбассканалстроя, влаштовуються з покриттям, який має уклін рівний похилу днища. Така конструктивна схема дозволяє приймати однотипні по висоті стінові панелі.

Рис. 1.6. Конструктивно-монтажні схеми циліндричних ємкісних споруд із типових уніфікованих збірних елементів і деталей:

а – радіальний відстійник; б – двохярусний відстійник або освітлювач; в – резервуар; 1 – бетонна підготовка; 2 – монолітне днище з пазами; 3 – стінові панелі; 4 – стики між панелями; 5 – елементи лотків ЛТЗ; 6 – колона; 7 – підтримуючий елемент; 8 – плити перекриття; 9 – монолітна кругла плита; 10 – вирівнювальний шар цементного розчину; 11 – захисний шар торкрету; 12 – попередньо напружена кільцева арматура; 13 – стінові панелі типу ПСЦ1; 14 – бетон марки М300 на мілкому заповнювачі; 15 – стінові панелі типу ПСЦ2 (при R=9…18 м) або ПСЦ3 (при R=24…50 м); 16 – азбестоцементний розчин; 17 – бітум марки БНІІ; 18 – хомут з кутника 80х6; 19 – гайка; 20 – монтажна тяга Ø 16; 21 – зварний шов; 22 – кутник 80х6; 23 – болт Ø 10; 24 – випуски арматури; 25 – монтажні столики із кутника 100х10; 26 – закладні деталі

Рис. 1.7. Циліндричний резервуар для води:

1 – люк-лаз; 2 – світловий люк; 3 – камера для влаштування приладів «сигналізації рівня води»; 4 – вентиляційна колона; 5 – монтажний люк; 6 – приямок; 7 – фільтр-поглинач

Фільтри (рис. 1.8) складаються зі збірного каркаса надземної будівлі, в якому поміщаються зборні фільтри. Крім того, виконують збірні конструкції перекриття галерей технологічних трубопроводів, центральні та розподільчі лотки в фільтрах.

Камери реакції представляють собою двосекційну прямокутну ємнісну споруду з водоворотним лабіринтом із залізобетонних стійок і перегородок. Стіни ємкості і струмененаправляючі перегородки монтуються з тих же елементів, що і збірні резервуари і відстійники.

Рис. 1.8. Збірні фільтри з Т-подібних панелей

1 ‒ зворотна засипка і вимощення; 2 ‒ балка покрита; 3 ‒ плита покриття; 4 ‒ підкранова балка; 5 ‒ засувка; 6 ‒ плити перекриття; 7 ‒ балки і плити покрита: 8 ‒ утеплювач і м'яка покрівля: 9 ‒ мостовий кран: 10 ‒ монолітна обв'язувальна балка; 11 ‒ стики; 12 ‒ стінові панелі; 13 ‒ центральний дренажний канал; 14 – стійки; 15 - дренаж; 16 ‒ фільтруючі матеріали; 17 - лотки; 18 - збірний промивний канал; 19 - кран-балка; 20 - балка перекриття галерея трубопроводів; 21 ‒ подаючий і відвідний водоводи; 22 ‒ збору стрічкові фундаменти; 23 ‒ фундаменти під колони; 24 ‒ колона; 25 ‒ монолітне днище; 26 ‒ бетонна підготовка