Санитарный люк

Санитарный люк ( канальный люк , ^[1] санитарный канализационный люк ^[2] или канализационное отверстие для обслуживания ^[3] ) — это люк , который используется в качестве точки доступа для обслуживания и осмотра подземной санитарной канализационной системы. Санитарные люки иногда используются в качестве вентиляционных отверстий для предотвращения накопления сжатого канализационного газа. ^[4] Кроме того, они используются для удаления мусора и применения химикатов, таких как обезжириватель и инсектицид. ^[5]

Когда подземные канализационные линии проложены близко к уровню земли (это может быть на глубине менее 0,75 метра (2,5 фута) или 2 метра (6,6 фута) в зависимости от местных правил), вместо этого в качестве точки доступа используется смотровая камера . ^{[6] [7]} Смотровые камеры позволяют получить доступ к канализационным линиям, не требуя, чтобы человек забирался в них. ^[6]

Санитарные люки должны быть построены в местах, где есть изменение от простой прямой линии канализации. К ним относятся все соединения, которые объединяют несколько линий в одну или разделяют одну, изгибы, изменение высоты, изменение размера трубы и изменение типа трубы. ^[5]

Для прямых канализационных линий нет универсального соглашения о требованиях к расстоянию между санитарными люками для таких линий. Исторически сложилось так, что в деловых центрах городских районов в Соединенных Штатах люки могут быть размещены на каждом квартале улицы на расстоянии от 300 до 400 футов (от 91 до 122 м) друг от друга. ^[8] Более современные рекомендации в Соединенных Штатах предлагают размещать их каждые 400 футов (120 м) для канализационных труб малого диаметра и каждые 500 футов (150 м) для более крупных канализационных магистралей. ^[5] Аналогичные рекомендации по расстоянию в 120 м и 150 м можно увидеть в Канаде с учетом особенностей диаметров канализационных труб. ^[9] Англия устанавливает максимальное расстояние в 90 метров (300 футов). Единственное исключение — для канализационных труб с диаметром больше человеческого роста. Они могут иметь расстояние до 200 метров (660 футов). ^[10] Максимальное расстояние в 100 метров (330 футов) используется в Шотландии. ^[11] Требование 120 метров (390 футов) используется в Бразилии, ^[12] а 150 метров (490 футов) — в Южной Африке. ^[13]

Исторически санитарные люки строились из цельного кирпича. Внизу строился большой круглый бетонный блок, чтобы сформировать гладкие каналы для прохода сточных вод. Кирпичная стена была уложена так, чтобы подняться и приблизиться к уровню земли. В этом разделе диаметры стен могли постепенно уменьшаться. Ближе к верху диаметры кирпичных стен быстро уменьшались, образуя конусообразную форму для соответствия крышке меньшего диаметра. Лестница из железных перекладин была пристроена к стене. ^[8]

Современные санитарные люки имеют пять основных секций снизу вверх. В базовой секции расположены каналы. Секция ствола, также известная как камера, находится сверху основания. Это прямая секция, а не постепенно сужающаяся, как в старых люках. Высота этой секции варьируется в зависимости от глубины люков. Возле вершины находится коническая секция, где она уменьшается от размера камеры до размера крышки. Секция дымохода, также известная как шахта, представляет собой прямую и узкую секцию, которая находится сверху конической секции, но ниже крышки. Последняя — секция крышки. ^{[14] [15] [16]}

Основным компонентом базовой секции является канал, который обеспечивает плавный проход для сточных вод от впускной трубы к выпускной трубе. Канал имеет U-образную форму, образованную «половиной трубы», как будто труба разрезана пополам и оставлена ​​с нижней половиной. Ширина канала должна соответствовать внутреннему диаметру впускной и выпускной труб. Самая низкая точка канала называется низом . Низ должен иметь уклон, чтобы сточные воды могли легко проходить. Каналы должны быть прямыми между впуском и выпуском. Если необходимо изменить направление, канал должен быть непрерывно изогнутым, а не иметь острых углов. При соединении нескольких впусков соединение должно обеспечивать плавный переход с изгибами. Площадь поверхности от стенки люка до верхней части канала представляет собой уступ. Уступ должен иметь уклон, чтобы направлять воду обратно в канал. Уступ может быть в одной из двух конфигураций в зависимости от самой низкой точки уступа, которая встречается с каналом. Если глубина канала от этой точки до инверта составляет половину ширины канала, то это полууступ. Если глубина равна ширине канала, то это полный уступ. В конфигурации полного уступа точка от самой нижней части уступа (верх канала) до точки, в которой форма канала изменяется, образуя U-образную форму, представляет собой прямой спуск. Проектирование и строительство канала и уступа должны быть выполнены с высоким качеством, чтобы уменьшить размывание , которое является результатом абразивных твердых частиц в сточных водах, которые проходят с высокой скоростью, вызывая абразивный износ и разрушая инвертные материалы. ^[17]

Секция камеры может быть построена из различных материалов. В 19 веке люки в Соединенных Штатах строились из кирпича и раствора или камня. В середине 20 века был представлен сборный бетон . В конце 20 века использовался монолитный бетон . Используются более новые материалы, такие как HDPE , бетон с добавками, снижающими коррозию, и пластик. ^[16] В настоящее время сборный бетон является наиболее распространенным материалом для новых люков, но кирпичи и бетонные блоки по-прежнему используются в особых ситуациях, например, когда рабочие площадки находятся на небольшой площади, которая не подходит для операций по подъему сборного бетона, или для линий химических отходов. ^[14] При строительстве санитарных люков из сборного бетона стыки, которые соединяются между сборными бетонными деталями, должны иметь прокладки . Методы строительства, материалы должны соответствовать стандартам для люков из сборного бетона, таким как ASTM C478 . ^[18]

Целью конусной секции является уменьшение отверстий от больших размеров камеры до малых размеров крышки. В каменном люке кирпичи образуют выступ внутрь, чтобы уменьшить отверстие до желаемого размера. ^[14] В сборном бетоне конусная секция бывает двух форм: концентрическая и эксцентрическая. В концентрической конусной секции верхнее отверстие находится в середине люка. Эксцентрический конус имеет верхнее отверстие, смещенное от центра полностью к одной стороне стенки люка. Это необходимо для того, чтобы можно было установить постоянные лестничные перекладины на стенке люка. При проектировании эксцентрических конусов нагрузки должны быть тщательно рассчитаны, поскольку одна стена является вертикальной стеной, которая выровнена со стенкой камеры, а противоположная стена является наклонной. ^[19] Некоторые местные правила разрешают использовать вместо этого железобетонные плиты с меньшим отверстием. ^[15]

Секция дымохода располагается на вершине конусной секции с меньшим отверстием для поддержки рамы крышки. Секция может быть построена с использованием тех же методов и материалов, что и в секции камеры. Высота дымохода может варьироваться, и они используются для того, чтобы сделать крышку люка заподлицо с землей. ^[15] Кольца регулировки уровня также могут использоваться на вершине конусной секции вместо секции дымохода, чтобы отрегулировать раму до необходимого уровня. ^[20]

Крышка — это самая верхняя часть санитарных люков. Она состоит из рамы и крышки люка . ^[16] Крышки рассчитаны на то, чтобы выдерживать нагрузки от движения транспорта наверху люков. Некоторые из них подходят для движения транспорта, а некоторые — только для пешеходов. ^[7]

Распространенным методом добавления новой боковой трубы к существующей канализационной линии без прерывания обслуживания является использование люка-лаз. Специальная сборная бетонная конструкция имеет два перевернутых U-образных отверстия внизу, прямо напротив друг друга. Она также имеет отверстие в более высокой точке для вставки новой трубы. Чтобы установить ее, люк-лаз опускается, чтобы два отверстия скользили по существующей трубе. Бетон заливается, чтобы сформировать основание с уклонами от сборной бетонной стены вниз до половины существующей трубы. Это образует половину уступа для основания люка. Верхняя половина этой существующей трубы разрезается, чтобы сформировать канал. Новая труба вставляется через отверстие в стене. Это позволит сточным водам из новой трубы падать на уступ и скользить вниз в канал. Верхняя часть люка строится поверх этой секции. ^[21]

Санитарные люки, расположенные в заболоченных местах , солончаках или поймах , подвержены проблемам притока. Это происходит, когда внешняя вода поступает непосредственно в канализацию через крышки люков. ^[22] Люки поймы должны быть подняты так, чтобы их край верхней рамы был выше максимального уровня затопления, чтобы предотвратить приток. ^[23] Если это невозможно, любые крышки люков, которые подвержены стоячей воде, должны быть полностью герметизированы. Отверстия в крышках должны быть заткнуты небольшими шариками. Пластиковые или нержавеющие стальные чаши можно использовать для вставки между крышкой и рамой, чтобы предотвратить приток в камеру. ^[5] Подкладки можно разместить снаружи люков поймы, чтобы уменьшить приток. ^[24]

При прокладке канализационной линии под рекой, склонной к наводнениям, высота приподнятых люков должна быть выше максимального уровня наводнения. Приподнятые люки могут быть выше берегов реки, а иногда и выше человеческого роста. ^[25]

На любом соединении более чем одного канализационного коллектора должен быть соединительный люк. Существуют общие правила, которым следует следовать, чтобы избежать переполнения. Дно меньших канализационных коллекторов должно быть изогнуто в главный канализационный канал. Внутренний диаметр меньших входов должен быть выше дна главного канализационного коллектора. Однако он не должен быть слишком высоко от главного канализационного канала. ^[1]

Сточные воды содержат смесь жидкости и твердых частиц. Сбрасывание твердых частиц из впускной трубы на большей высоте может привести к тому, что часть остатков не попадет в канал люка и выпускную трубу. Это также может повредить люк. Поэтому разница высот между впускными трубами и выпускной трубой не должна быть слишком большой, например, менее 60 сантиметров (24 дюйма). ^[1]

Есть два способа избежать этой проблемы. Первый способ — сделать входную канализационную трубу наклонной от предыдущего люка. Это позволит сделать высоту входной канализации ниже и ближе к каналу люка. Недостатком этого способа является необходимость глубокой траншеи для укладки наклонной трубы, что может быть непрактично. При использовании этого способа для больших канализаций (диаметром более 45 сантиметров (18 дюймов)) необходимы дополнительные шаги для минимизации турбулентности крутого потока больших входных канализаций путем замедления потока. К ним относится создание приподнятой структуры для разбиения потока. ^[1]

Второй метод заключается в использовании люка-перепада. Люк-перепад — это соединительный люк, который оснащен конструкцией, позволяющей жидкости и твердым частицам в сточных водах плавно падать в канал внутри люка. Существует два типа люков-перепадов: вихревые и ныряющие люки-перепады. ^[26]

В люке с вихревой каплей поток с более высокой отметки попадает в вертикальную шахту, имеющую спиральную структуру. Поток спускается по шахте вниз к более низкой отметке у основания люка. Пока поток движется вниз по конструкции, он прилипает к внешней стенке спиральной конструкции. Трение такого взаимодействия заставляет энергию потока рассеиваться, в результате чего скорости потока находятся под контролем. ^{[26] [27]}

В погружном люке вертикальная труба используется для того, чтобы поток с более высокой отметки мог падать прямо к основанию люка внутри этой вертикальной трубы. ^[26] Вертикальная труба погружного люка (известная как вертикальная труба) может быть сконфигурирована двумя способами. Один способ — разместить вертикальную трубу внутри люка. Другой способ — разместить вертикальную трубу снаружи, но рядом с люком. Для внешних вертикальных труб должна быть прочистная труба, соединяющаяся со стенкой люка, чтобы обеспечить осмотр канализационной системы вверх по течению изнутри люка. ^[1]

В случае, если над канализационной линией в месте, требующем санитарного люка, проложены другие коммуникации, альтернативой является строительство люков с боковым входом. Вертикальная шахта люка с боковым входом располагается в месте, где нет препятствий. Внизу люка есть туннель для бокового соединения с канализационной линией, чтобы санитарные работники могли получить доступ к канализации. ^[1]

В более крупных канализационных системах, требующих регулярной очистки скребками, доступ к таким канализационным системам должен осуществляться через люки с большими отверстиями, чтобы можно было опустить очистное оборудование. Отверстия люков скребков имеют размеры от 90 до 120 сантиметров (от 3,0 до 3,9 футов). ^[28] Альтернативой тому, чтобы заставлять людей спускаться в люки скребков для удаления засоров в канализации, является использование струйных стержневых машин и вакуумных грузовиков . Их можно эксплуатировать с уровня земли через люки обычного размера ^[1]

В головной части канализации может быть мало потока, который можно использовать для перемещения твердых частиц в сточных водах вниз по канализации. Дополнительный поток может потребоваться для промывки этих отложений. Это может быть достигнуто путем установки промывочного люка в головной части канализации. Промывочные люки используются для хранения воды, которая может быть сброшена для промывки твердых частиц в канализации. Простая конструкция представляет собой люк, который позволяет санитару открывать и закрывать значение с уровня земли для выполнения операций по заполнению и промывке водой. Источником воды для промывочных люков может быть питьевая вода, приливная вода или вода из осветлителей очистных сооружений ^{[1] [29]}

Инфильтрация и приток (I&I) происходит, когда вода, не являющаяся сточной водой, попадает в канализационную систему. Инфильтрация — это когда вода из земли попадает в канализацию через дефектные трубы, соединения и люки. Все канализационные трубы и санитарные люки должны быть герметизированы, чтобы предотвратить утечку грунтовых вод в канализационную систему. Приток поступает непосредственно через открывающиеся части канализационной системы, такие как вентиляционные отверстия и крышки люков. При нормальной работе ожидаются небольшие объемы инфильтрации и притока. Когда эти объемы чрезмерны, они могут привести к перегрузкам канализационной системы, более высоким эксплуатационным расходам на транспортировку и очистку более высоких, чем проектные, объемов сточных вод или переполнению санитарной канализации . ^[31]

Профилактической мерой является регулярная проверка канализации и люков. Для проведения I&I-тестов использовалось несколько методов. Исторически использовалось испытание водой. Это может быть испытание на инфильтрацию или эксфильтрацию, которое блокирует определенный участок канализации на время теста, обычно 24 часа. Испытание на инфильтрацию заключается в использовании водослива в качестве устройства для измерения расхода. Измерение показывает объем инфильтрации и притока в системе. Испытание на эксфильтрацию использует воду для заполнения люка, и проводятся измерения для обнаружения утечек. В настоящее время для проверки целостности люков и выявления утечек проводится вакуумное испытание. ^[32] Другим распространенным методом испытания является дымовое испытание . В этом методе для герметизации участка канализации используются мешки с песком, затем в люк закачивается дым. Любые утечки можно заметить по видимому дыму в местах утечек. ^[33]

Дожди могут вызывать чрезмерную инфильтрацию и приток. ^[31] Когда это начинает создавать переполнение канализации, требуются немедленные действия. Один из методов заключается в использовании насосов для забора воды из пострадавших люков. Учитывая, что дождевая вода смешивается со сточными водами, откачиваемую воду необходимо удерживать и транспортировать на очистные сооружения. ^[34]

Переполнение канализации — это состояние, при котором неочищенные сточные воды сбрасываются из канализации в окружающую среду до того, как достигнут очистных сооружений. Люки являются обычными местами переполнения канализации. Причинами переполнения могут быть чрезмерная инфильтрация и приток или засоры. В случае засора люки необходимо осмотреть. Обычно засорение происходит между люком с переполнением и следующим люком ниже по течению. Люк ниже по течению с меньшим, чем ожидалось, впускным потоком или сухой указывает на засор выше по течению. Чтобы устранить засор, в канале на выходе люка ниже по течению размещается песколовка, чтобы поймать любой мусор, позволяя воде проходить через него в выпускную трубу. Затем используется струйная промывка или силовая прочистка, чтобы прочистить выпускную трубу люка выше по течению, пытаясь выбить засор, который будет пойман в песколовке люка ниже по течению. ^[35]

Многие люки могут оказаться поднятыми из земли после землетрясения. Это повреждает канализационную инфраструктуру, создает дорожные препятствия и продлевает процесс восстановления после катастрофы. Существует две причины поднятия люков. ^[36]

Первая причина — разжижение почвы . Насыщенные рыхлые почвы могут терять прочность и жесткость в ответ на приложенное напряжение, такое как тряска во время землетрясения . Почвы не могут достаточно быстро дренировать поровую воду при повторном сжатии, в результате чего давление поровой воды накапливается до высокого давления. Это приводит к тому, что почвы теряют свое напряжение и становятся грязными. Любые объекты с кажущимся весом меньше, чем вес грязной воды земли, всплывут. Люки, которые представляют собой герметичные полые объекты с меньшим кажущимся весом, будут вынуждены выталкиваться вверх после разжижения почвы. Решением для предотвращения подъема люков является создание сливных пробок по всей стенке люка. Пробки имеют сетки, предотвращающие попадание грязи, но позволяющие воде стекать. Чувствительные к давлению пробки откалиброваны для удержания воды до определенного уровня давления, который выше нормального давления грунтовых вод. Как только давление поровой воды увеличится до уровня, превышающего этот уровень из-за землетрясения, пробки будут сброшены в люк, и вода из окружающих почв сможет быть слита в люк, предотвращая разжижение почвы. ^[36]

Вторая причина — сломанные уплотнения на стыках люков из-за смещения грунта, что приводит к притоку осадков, окружающих люки, через стыки. Это приводит к затоплению дорог, а осадки заполняют люки и канализацию. Это не подъем люка, а скорее оседание области рядом с люком. Решение этой проблемы — иметь гибкий и водонепроницаемый лист, прикрепленный над каждым стыком на внутренней стенке люка. Когда грунт смещается, листы все еще могут обеспечивать герметичные барьеры на смещенных стыках, предотвращая приток осадков. ^[36]