تولید کننده لوله و اتصالات پلی اتیلن تـک جـداره و دو جـداره فـاضـلابـی

شکل زیر به صورت شماتیک قابلیت تغییر شکل لوله های پلاستیکی را در اثر بارهای وارده نشان می دهند.

بايد توجه نمود سهم كوچكي از بارهاي وارده توسط لوله هاي انعطاف پذير تحمل مي شود و عمده نيروهاي وارده مي بايست توسط بستر اطراف لوله منتقل گردد. بنابراين نقش ايجاد يك بستر مناسب جهت نصب و كاركرد صحيح لوله هاي انعطاف پذير بسيار با اهميت مي باشد. 

کلیاتی در خصوص نصب لوله هاي انعطاف پذير:
لوله هاي پلي اتيلن بعنوان لوله هاي انعطاف پذير، هنگامي كه به شكل مدفون (نصب در ترانشه( مورد استفاده قرار مي گيرند موضوع تغيير شكل آنها ناشي از بارهاي وارده اهميت مي يابد. به همين علت جهت نصب اين لوله ها، نقش خاك بعنوان تكيه گاه و همچنين مصالح پركننده به منظور كنترل تغيير شكل مهم مي باشد.

عملكرد خاك بعنوان تكيه گاه، تابعي از عواملي همچون عمق ترانشه، بارهاي سطحي و نسبت ابعاد استاندارد لوله (SDR) می باشد
در حالت كلي، بستر و خاكريزي با استفاده از مصالح محكم و پايدار و در لايه هاي مختلف ايجاد مي شود كه به منظور توضيح بيشتر، در شكل زير وضعيت لوله و لايه هاي مختلف خاك نمايش داده شده است.

لایه های مختلف اطراف لوله که در شکل بالا مشخص شده اند به شرح زیر هستند:

- لايه پوشا  :(Embedment) این قسمت كه دور تا دور لوله را مي پوشاند و تماس مستقيم با سطح خارجي لوله دارد خود از چند لايه تشكيل شده است كه در مجموع وظيفه انتقال بار و جلوگيري از تغيير شكل لوله را بعهده دارد.

- بستر : (Foundation) اين لايه در صورتيكه خاك طبيعي كف ترانشه نتواند سطح مناسبي جهت لايه زيرين فراهم نمايد ايجاد مي شود.

- لايه زيرين  : (Bedding)لايه اي كه جهت تراز نمودن كف ترانشه ايجاد مي شود.

- لايه كناري  : (Haunching)لايه اي كه در كناره لوله (نيمه پائيني) ايجاد مي شود و وظيفه انتقال بارهاي وارده را بعهده دارد. كيفيت مصالح مصرفي و چگونگي اجراي اين لايه نقش مهمي در كنترل تغيير شكل لوله هاي پلي اتيلن دارد.

- خاكريزي اصلي اوليه  : (Primary Initial Backfill)اين منطقة خاكريزي كه ارتفاع آن در شرايط معمولي تا 75 درصد قطر لوله و در حالتي كه لوله پائين تر از سطح آب زيرزميني ميباشد حداقل تا 15 سانتيمتر روي لوله را مي پوشاند، بعنوان تكيه گاه اوليه در مقابل تغيير شكل هاي جانبي عمل مي كند.

- خاكريزي اصلي ثانويه  : (Secondary Initial Backfill)عملكرد اساسي اين لايه توزيع نيروهاي سربار و جدا نمودن لوله از هر گونه اثرات ناشي از خاكريز نهائي مي باشد.

- خاكريز نهائي :(Final Backfill) اين لايه كه از مصالح محل براي اجراي آن استفاده و در نهايت متراكم مي شود كمترين اثر را بر روي لوله هاي انعطاف پذير دارد اما با ايجاد يك لايه متراكم حالت انتقال بار به شكل قوس افزايش مي يابد و به همين علت و براي جلوگيري از تاثير سوء بارهاي متمركز بر روي لوله مي بايست از بكارگيري نخاله هاي ساختماني ، مصالح همراه با مواد آلي و تخته سنگهاي بزرگ ممانعت بعمل آورد تا امكان رفت و آمد و گذر وسايط نقليه از روي ترانشه امكانپذير گردد.

كنترل تغيير شكل:
همانگونه كه بيان گرديد توان تحمل بار لوله هاي انعطاف پذير به شكل چشمگيري بوسيله اجراي لايه هاي خاك )مطابق ضوابط فني) در اطراف لوله افزايش مي يابد. نيروهاي وارده به لوله از طريق ديواره هاي جانبي به خاك اطراف منتقل مي شود. مقاومت خاك اطراف لوله به شكل موثری از تغيير شكل بيشتر لوله جلوگيري و همچنين نيروهاي قائم را تحمل مي نمايد. ميزان اين مقاومت بستگي به نوع مصالح و چگونگي اجراي لايه پوشا دارد. اجراي لايه مستحكم تر در اطراف لوله، تغيير شكل كمتر را در پي خواهد داشت. به اين تعامل بين لوله و لايه اطراف آن سيستم خاك- لوله اطلاق می شود.

هدف اصلي در اجراي صحيح، محدود كردن تغيير شكل لوله مي باشد. تغيير شكل لوله در دو مرحله مي تواند اتفاق افتد. تغيير شكل ناشي ازمراحل نصب كه مربوط به نحوه نگهداري و نصب لوله مي شود و تغيير شكل دوران بهره برداري كه مربوط به اعمال بارهاي وارده پس از نصب مي شود. 

تغيير شكل دوران بهره برداري بصورت كاهش در قطر عمودي لوله كه ناشي از بارهاي وارده (بار خاكريز و بار ترافيكي) مي باشد پديدار مي شود. اما تغيير شكل دوران نصب مي تواند بصورت افزايش و يا كاهش در قطر عمودي لوله مشاهده شود (افزايش قطر عمودي ناشي از متراكم نمودن لايه هاي اطراف لوله).

ميزان تغيير شكل قابل قبول:
به منظور اطمينان از كيفيت مناسب كارگزاري لوله هاي پلي اتيلن معمولا ميزان تغيير شكل قابل قبول توسط طراح ارائه مي شود. اين موضوع بويژه براي لوله هايي كه تحت فشار نمي باشند و داراي SDR بالائي هستند حائز اهميت مي باشد. تغيير شكل عمده، عموما 30 روز پس از تحكيم خاكريز روي لوله پديدار مي شود . در هر صورت حد تغيير شكل مجاز مطابق ASTM براي لوله هاي به قطر 250 تا 3000 ميليمتر به 3درصد و ) CSAموسسه استاندارد كانادا) براي لوله هاي به قطر 450 تا 1200 ميليمتر به 5 درصد محدود مي شود.

محاسبه تغيير شكل لوله:
با توجه به اشكال ذيل ، رابطه ارائه شده جهت محاسبه تغيير شكل لوله مورد استفاده قرار مي گيرد.

نهایتا تغییر شکل لوله طبق رابطه زیر محاسبه می شود:

نحوه اجراي بستر و لايه هاي اطراف لوله هاي پلي اتيلن :
همانگونه كه بيان شد اجراي صحيح بستر لوله هاي پلي اتيلن در كاركرد اين لوله ها بسيار با اهميت مي باشد. لذا درانتخاب نوع مصالح و روش اجرا بايد دقت فراوان نمود . هر چند كه جزئيات موضوع به تناسب طرح و در نظر گرفتن شرايطي مانند عمق ترانشه، فشار هيدرواستاتيكي، بارهاي ساكن و متحرك و غيره، توسط طراح ارائه مي گردد ولي در ادامه به برخي نكات بصورت كلي اشاره مي شود.

الف) آماده سازي كف ترانشه:
ترانشه حفاري شده مي بايست جهت كارگزاري لوله مقاومت كافي را دارا باشد. در غير اينصورت مي توان بوسيله كوبيدن، استفاده از مصالح مرغوب، بتن ريزي يا طرق ديگر آنرا پايدار نمود (بستر سازي). بطوركلي اگر بتوان بر روي كف ترانشه راه رفت بدون اينكه اثر پا مشخص شود كف ترانشه بطور قابل ملاحظه اي پايدار است. همچنين كف ترانشه مي بايست همواره عاري از خاكهاي نامرغوب، لجن، سنگهاي بزرگ، خاكهاي كلوخه اي، مصالح يخ زده و هرگونه وضعيتي كه براي نصب لوله نامناسب است، باشد و در هنگام نصب لوله و اجراي لايه پوشا، خشك باشد.

ب) اجراي لايه زيرين:
اين لايه نقش مهمي در ايجاد بستري هموار و يكنواخت براي قرار گرفتن لوله و همچنين لايه پوشا ايفا مي نمايد. حداقل ضخامت اين لايه 10 تا 15 سانتيمتر مي باشد كه با استفاده از نوع مصالحي از قبيل خاكهاي دانه اي مانند شن ها و ماسه هاي رس دار يا همراه لاي كه قطر بزرگترين دانه آن از 1,25سانتيمتر بيشتر نباشد اجرا و متراكم مي شود. بطور كلي مي توان از خاكهاي كلاس I,II,III مطابق استاندارد ASTM D2321  اجراي اين لايه
استفاده نمود. در مورد لوله هاي تحت فشار در صورتيكه خاك بستر مناسب و نرم باشد و
همچنين ناهمواري زيادي مشاهده نشود ميتوان از اجراي اين لايه صرفنظر كرد.

اجراي لايه كناري:
لايه كناري لوله شامل خاكريز اصلي اوليه مي بايست با استفاده ازمصالح مناسب اجرا و متراكم گردد بطوريكه باعث انحراف لوله نشده و با سطوح زيرين بخوبي تماس يابد. براي اين منظور استفاده ازمتراكم كننده هاي لرزه اي نسبت به متراكم كننده اي ضربه اي ارجحيت دارد.

خاكريز اصلي اوليه : 
خاكريز اوليه مي بايست در دو طرف لوله اجرا شود. حداكثر ضخامت لايه ها در صورتي كه از خاك كلاس I استفاده شود 30 سانتيمتر، براي خاك كلاس II، 20 سانتيمتر و براي خاك كلاس III، 15 سانتيمتر مي باشد. ارتفاع نهائي خاكريز همانگونه كه در شكل زیر نشان داده شده است حداقل ¾ قطر لوله مي باشد و در صورتيكه خاكريز اصلي و ثانويه اجرا نشود اين ارتفاع به حداقل 15 سانتيمتر روي تاج لوله محدود مي شود و اگر سطح آب زير زميني بالاتر از سطح لوله قرار گيرد اين ارتفاع براي لوله هاي با قطر بيش از 700 ميليمتر به حداقل 30 سانتيمتر افزايش مي يابد.

خاكريز اصلي ثانويه:
خاكريز ثانويه به منظور حفاظت لوله در هنگام اجراي خاكريز نهائي استفاده مي شود. و همچنين بعنوان يك پوشش نگهدارنده براي قسمت فوقاني لوله بكار برده مي شود. ضخامت اين لايه براي اقطار تا 600 ميليمتر، حداقل 15 سانتيمتر و براي اقطار بزرگتر حداقل 30 سانتيمتر بالاتر از تاج لوله مي باشد. البته ضخامت اين لايه با توجه به عمق ترانشه، سطح آب زيرزميني و نوع خاك محل مي تواند اندكي تغيير نمايد. ميزان و روش تراكم اين لايه شبيه خاكريز اوليه است. اگر خاكريز نهائي شامل سنگ هاي با ابعاد بزرگ باشد لازم است ضخامت خاكريز اصلي و  ثانويه به 45 سانتيمتر افزايش پيدا نمايد. مصالح مصرفي در اين لايه مي تواند با مصالح مصرفي در خاكريز اصلي اوليه متفاوت باشد اما در هر صورت اين مصالح بايد قادر باشند تا ضريب ارتجاعي حداقل به مقدار 50 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع را ايجاد نمايند.

 اجراي خاكريز نهائي: 
اين لايه بعنوان يكي از مهمترين لايه ها كه با بارهاي ترافيكي در تماس مي باشد اهميت دارد. لذا مصالح مصرفي آن مي تواند شامل مصالح روسازي راهها باشد. مصالح مصرفي مي بايست عاري از كلوخه هاي رسي، مواد آلي، نخاله هاي ساختماني و سنگهاي با ابعاد بزرگتر از 20 سانتيمتر باشد. اولين لايه بايد با ضخامت حداقل 30سانتيمتر اجرا و متراكم شود و ميزان تراكم حداقل %95 دانسيته استاندارد پروكتور مي باشد.

منابع و مراجع
آشنائي اجمالي با لوله هاي پلي اتيلن و ملاحظات فني در اجراي اين لوله ها، دفتر نظارت بر اجراي طرح هاي شركت آب و فاضلاب استان تهران