دستورالعمل نصب بحث شده در این بخش شامل آماده سازی کف ترانشه، مهیا کردن سطح ترانشه برای ایجاد پایداری کافی و رعایت الزامات مورد نظر در طراحی شیب می‌شود.

 

دستورالعمل نصب ترانشه

 

دستورالعمل نصب بحث شده در این مقاله شامل آماده سازی کف ترانشه، مهیا کردن سطح ترانشه برای ایجاد پایداری کافی و رعایت الزامات مورد نظر در طراحی شیب می‌شود. بعد از جایگذاری لوله، مواد خاکریز که بر اساس مهاجرت احتمالی مواد، چگالی مورد نظر، عمق پوشش، وزن خاک و سربارها انتخاب شده‌اند، به این ترتیب نصب می‌شوند:
1. مواد بستری جایگذاری و تراز می‌شوند.
2. پشت بند جایگذاری شده و در صورت نیاز طوری متراکم سازی می‌شود که به مسیر و شیب لوله آسیبی نزند.
3. باقی مانده خاکریز اولیه اصلی جایگذاری شده و در صورت لزوم در پشته‌هایی مورد فشرده سازی قرار می‌گیرد.
4. از خاکریز فرعی برای محافظت از لوله در طی مرحله خاکریزی نهایی و به منظور ایجاد نگهدارندگی برای بخش بالایی لوله استفاده می‌شود.
5. خاکریز نهایی از هر گونه موادی که مشخصات لازم برای بکار رفتن در سازه‌های جاده‌ای را داشته باشند، تشکیل شده و در صورت نیاز، متراکم سازی می‌شود.

آماده سازی کف ترانشه

کف ترانشه باید پایداری و ظرفیت تحمل بار کافی را جهت ارائه یک سطح محکم در طی مراحل ساخت داشته باشد و بتواند لوله را در راستا و شیب مورد نظر حفظ نموده و وزن خاکریزهایی را که در پیرامون لوله و روی لوله قرار گرفته‌اند تحمل نماید. کف ترانشه باید صاف و عاری از فروریخته‌های دیوار، سنگ‌های بزرگ، کلوخ‌های زائد، مواد منجمد، نقاط سخت یا نرم ناشی از صخره‌ها یا خاکهای سست و هر گونه شرایط دیگری که می‌تواند منجر به بروز نگهدارندگی غیر یکنواخت و یا ناپایدار لوله شود، باشد. کف ترانشه باید در هنگام نصب لوله و مواد روپوش، خشک نگهداشته شود. همه مواد بستری و فنداسیون باید منطبق بر الزامات مورد نظر در طراحی مورد فشرده سازی قرار بگیرند. اینگونه مواد در صورت نیاز برای جلوگیری از مهاجرت، انتخاب می‌شوند.

حفاری اضافی کف ترانشه به میزان بیش از 6 اینچ، باید با مواد روپوش قابل قبولی که آنقدر متراکم هستند که چگالی برابر با مواد روپوش لوله داشته باشند، پر شوند. در صورتیکه حفاری اضافی از 12 اینچ تجاوز نماید، باید آن را با استفاده از مواد کلاس I و II که به اندازه خاک محلی تراکم داشته باشد پرکرد، البته این تراکم باید دانسیته مورد نیاز برای جاگذاری مواد روپوش را فراهم کند.

کف ترانشه در خاکهای پایدار باید توسط دستگاه از زیر بریده شده و بوسیله بستر که متشکل از لایه‌ای 4 تا 6 اینچی از مواد روپوش می‌باشد بخوبی تراز شود، تا سطح به اندازه مناسب بالا آورده شود. این مواد باید با استفاده از ابزارهای مکانیکی تا حداقل 90% تراکم استاندارد چگالی، مورد فشرده سازی قرار بگیرند. مواد کلاس I را در جاهایی که عمق پوشش اجازه می‌دهد، می‌توان با بیل برش زد.

در خاک‌های ناپایداری که ممکن است بیش از حد نرم بوده یا ظرفیت تحمل بار پایین داشته و یا نامناسب باشند، باید ابتدا کف ترانشه را بوسیله تصحیح خاک، تهیه کردن فنداسیون، یا توسط برداشتن مواد ناخواسته و جایگزینی با مواد فنداسیون پایدار، پایدار سازی نمود. بین هر فنداسیون خاص و لوله باید بالشتکی حداقل 4 اینچی از بستر متراکم شده وجود داشته باشد. ارزیابی کفایت پایداری کف ترانشه با دید چشمی دشوار است و بنابراین بهترین راه برای تعیین آن، انجام آزمایش‌های خاک و یا کنترل آن در محل و در طی زمان نصب است. با این حال در مواردی که کف ترانشه نمی‌تواند وزن کارگران را تحمل کند، باید در مورد پایداری خاک شک کرد.
در شرایط نگهدارندگی غیر یکسان خاک که در هنگامی بوجود می‌آید که مسیر خط هم از نقاط نرم را عبور می‌کند و هم از نقاط سخت، باید ملاحظات خاصی را منظور نمود. بالاستینگ پرکاربردترین تکنیک در مواجهه تصادفی با بخش‌هایی از خاک نرم است.

در شرایطی که نگهدارندگی متغیری برای لوله  پلی اتیلن بوجود می‌آید، مثلاً نواحی گذار از منهول به ترانشه یا از خاک سخت به خاک نرم، به منظور اطمینان از نگهدارندگی یکنواخت لوله و جلوگیری از بوجود آمدن بارهای برشی یا سایر بارهای متمرکز بر لوله، باید یک ناحیه نگهدارندگی گذرا ایجاد شود. برای این منظور می‌توان از دستورالعمل زیر استفاده کرد:
خاک مجاور بخش با نگهدارندگی بیشتر، تا عمقی بیش از 12 اینچ و در طولی برابر با 2 قطر لوله در راستای خط لوله مورد حفاری اضافی قرار می‌گیرد؛ در طول 2 قطر بعدی، عمق بازحفاری به تدریج کاهش یافته تا به عمق عادی ترانشه برسد. شکل‌های 1و2 را ببینید. سپس با افزودن مواد دانه‌ای متراکم، شیب لوله به حالت عادی برمی گردد. در مورد اتصال به منهولها و ساختمان‌ها، مقدار مسافتی که در مسیر لوله مورد حفاری اضافی قرار می‌گیرد نباید از مسافتی که برای رسیدن به خاک دست نخورده لازم است، کمتر باشد.

شکل 1. نگهداشتن لوله در گذار از نگهدارنده سخت به نگهدارنده عادی ترانشه

شکل 2. گذار صحیح از کف ترانشه سنگی به نگهدارنده عادی ترانشه

خاکریزی و متراکم سازی

خاکریزی باید با کمترین اتلاف وقت بعد از جایگذاری و سرهم کردن لوله انجام شود. چنین اقدامی موجب جلوگیری از بیرون زدگی لوله از مسیر به دلیل فروریختگی می‌شود، از لوله  پلی اتیلن در برابر آسیب‌های خارجی محافظت می‌نماید، بالا آمدن لوله بدلیل آب گرفتگی ترانشه باز را از بین می‌برد و احتمال یخ زدگی مواد خاکریز در هوای سرد را کاهش می‌دهد. تغییر شکل و امتداد نهایی لوله پلی اتیلن  به میزان زیادی متأثر از کیفیت مواد خاکریز و نحوه جایگذاری و متراکم سازی آن‌هاست. انتخاب مواد خاکریز باید با در نظر گرفتن مهاجرت احتمالی مواد، دیواره ترانشه و سایر لایه‌های مواد روپوش انجام شود. در بیشتر مواقع، متراکم سازی همه موادی که از 6 اینچ زیر لوله تا حداقل 6 اینچ بالای لوله در ترانشه قرار می‌گیرند، ضروری است.

چگالی مورد نیاز برای مواد بستر، پشت بند و خاکریزهای اولیه اصلی و فرعی به چندین ملاحظه از جمله عمق پوشش، وزن خاک و سربارها بستگی دارد. حداقل چگالی لازم برای این مواد باید برابر با 85% تراکم استاندارد چگالی در مواد کلاس I و II و یا 90% تراکم استاندارد چگالی در مواد کلاس III و IVA باشد. در مواد کلاس‌های II، III و IVA همواره برای رسیدن به چنین چگالی‌هایی انجام عملیات متراکم سازی لازم است. اگرچه مواد کلاس I که با برش با بیل جایگذاری شده‌اند دارای حداقل 85% تراکم استاندارد چگالی هستند، اما مقدار E΄ آن‌ها بیش از psi 750 نیست. صرف ریختن مواد کلاس I در ترانشه می‌تواند چگالی نزدیک به 85% را ایجاد نماید. با این حال این روش بجز در مورد پوشش‌های کم عمق و فاقد بارهای زنده، نگهدارندگی کافی را برای لوله ایجاد نمی‌کند، چرا که ممکن است حفراتی در زیر پشت بند لوله یا هرجای دیگری در مواد وجود داشته باشند.

جایگذاری خاکریز

مهم‌ترین کارکرد بستر، از بین بردن هر گونه ناهمواری در کف ترانشه است که موجب اطمینان از نگهدارندگی و توزیع یکنواخت بار در راستای هر بخش از لوله شده و مواد پشت بند را نگه می‌دارد. پوششی از حداقل 6 اینچ مواد نگهدارنده متراکم سازی شده، بستر مناسبی را تشکیل می‌دهد.
مواد پشت بند را باید با دقت جایگذاری و فشرده سازی نمود تا ضمن عدم خروج لوله از مسیر و سطح مورد نظر، اطمینان حاصل شود که آن‌ها (مواد پشت بند) در تماسی تنگاتنگ و محکم با سراسر سطح زیرین لوله می‌باشند. معمولاً متراکم سازهای لرزشی نسبت به متراکم سازهای ضربه ای، آسیب کمتری به لوله می‌رسانند.

خاکریز اولیه باید در پشته‌هایی بصورت یکسان در دو طرف لوله جایگذاری و سپس فشرده سازی شود. هر پشته نباید بیش از 12 اینچ برای مواد کلاس I، 8 اینچ برای مواد کلاس II و 6 اینچ برای مواد کلاس‌های III و IVA باشد. خاکریز اولیه اصلی باید دست کم تا سه چهارم قطر لوله گسترش پیدا کند تا بتواند وظیفه نگهدارندگی جانبی لوله را چنانکه در شکل 1 نشان داده شده است، به انجام رساند. در صورتیکه اجرای خاکریز اولیه فرعی در برنامه ساخت و ساز نباشد، باید لایه اصلی را حداقل تا 6 اینچ روی تاج لوله ادامه داد. خاکریز اولیه اصلی چنانچه با آب زیرزمینی فعلی یا آب زیرزمینی که در آینده بوجود خواهد آمد، پوشیده شود، باید دست کم تا 6 اینچ (در لوله‌هایی با قطر کمتر 27 اینچ) و یا 12 اینچ (در لوله‌های قطورتر) روی تاج لوله ادامه پیدا کند.

خاکریز اولیه فرعی وظیفه حفاظت از لوله در طی اجرای خاکریز نهایی، و ایجاد نگهدارندگی برای بخش بالایی لوله را بر عهده دارد. خاکریز اولیه فرعی باید تا 6 اینچ (در لوله‌هایی با قطر تا 24 اینچ) و یا 12 اینچ (در لوله‌های قطورتر) روی لوله ادامه پیدا کند. ممکن است اعماق ذکر شده با توجه به عمق دفن لوله، سطح آب زیرزمینی و نوع خاک محلی، اندکی اصلاح شوند. میزان متراکم سازی این لایه باید برابر با خاکریز اولیه اصلی باشد. در صورتیکه خاکریز نهایی شامل سنگ‌های بزرگ (قلوه سنگ یا قطعه سنگ) و یا موانع سخت باشد، باید بالشتی 18 اینچی از مواد در خاکریز اولیه فرعی تدارک دیده شود. خاکریز اولیه فرعی می‌تواند متشکل از مواد متفاوتی نسبت به مواد تشکیل دهنده خاکریز اولیه اصلی باشد؛ با این حال در بیشتر موارد، باید از موادی تشکیل شده باشد که مقدار E΄ دست کم برابر با psi 750 باشد.

خاکریز نهایی متشکل از هر ماده‌ای است که الزامات استفاده در ساخت جاده و یا هر گونه الزامات دیگری را دارا باشد. این مواد باید عاری از سنگ‌های بزرگ یا هر گونه اشیاء چگال دیگری باشند که ممکن است در هنگام ریخته شدن در ترانشه به لوله آسیب رسانده و یا موجب شکل‌گیری بارهای نقطه‌ای شوند. خاکریز نهایی را می‌توان با دستگاه در ترانشه قرار داد.
پیش از متراکم سازی خاکریز نهایی توسط متراکم سازهای خودکار، باید حداقل یک فوت از پوشش روی لوله قرار گرفته باشد. پیش از قرار گرفتن حداقل 3 فوت از مواد پوششی روی لوله و فشرده سازی کافی آن‌ها، باید از راندن خودروهای سنگین روی لوله اجتناب شود.

در هنگام اجرای خاکریزی در شیب، چنانچه امکان تبدیل ترانشه تازه خاکریزی شده به یک «زه کش خشکه چینی » وجود دارد باید خاکریز نهایی را بخوبی مورد فشرده سازی قرار داد. برای دستیابی به تراکم بیشتر می‌توان خاکریز نهایی را از بالای خاکریز اولیه تا زمین یا تا خط سطحی ترانشه و در لایه‌های 4 اینچی مورد کوبش قرارداد. برای جلوگیری از ریزش سطح زیرین لوله توسط آب، می‌توان حلقه‌های بتنی را که به دیواره‌های ترانشه و فنداسیون فرو رفته‌اند در اطراف لوله قرارداد و یا می‌توان یک آب بند پلی‌اتیلنی را به لوله مونتاژ نمود.

قرار گرفتن در معرض نور خورشید

قرار دادن لوله‌ای که در معرض نور مستقیم خورشید قرار گرفته، در ترانشه‌ای که دمای پایین تری از آن دارد، موجب بروز انقباض حرارتی در طول لوله می‌شود. این انقباض باعث شکل‌گیری نیروهایی می‌شود که می‌توانند منجر به بیرون کشیده شدن جفت شدگی‌ها یا سایر سازه‌های مدفون شوند. پیش از اتصال لوله پلی اتیلنبه مفاصل، فلنج ها و اتصالات مهار شده‌ای که نیازمند محافظت در برابر نیروهای بیرون کشی اضافی هستند، به لوله اجازه دهید سرد شود. پوشاندن لوله با روپوش می‌تواند فرآیند خنک شدن را تسهیل نماید.

خمیدگی سرد (عملیاتی)

کلاف‌ها یا رشته‌های طولانی از لوله‌های پلی‌اتیلن جوشکاری شده ممکن است در منطقه عملیاتی دچار خمیدگی سرد شوند. نسبت خمیدگی مجاز تابعی از قطر لوله و نسبت ابعادی آن است. شکل 3 و جدول 1 را ببینید. از آنجاییکه اتصالات و ارتباطات فلنجی نسبت به لوله‌ها انعطاف کمتری دارند و سفت تر هستند، هنگامیکه اتصالات یا ارتباطات فلنجی در فرآیند خمیدگی حضور دارند، حداقل شعاع خمش مساوی با 100 برابر قطر خارجی لوله (OD) است. حداقل شعاع خمیدگی در فاصله‌ای معادل با 5 برابر قطر لوله از هر طرف محل اتصال، باید در حد OD × 100 حفظ شود.

شکل 3. شعاع خمیدگی، R

جدول 1. حداقل شعاع خمیدگی بلند مدت برای لوله‌های پلی‌اتیلن نصب شده در ترانشه های باز

نسبت ابعادی، DR	حداقل شعاع خمیدگی سرد
7، 3/7، 9	قطر خارجی لوله × 20
11، 5/13	قطر خارجی لوله × 25
17، 21	قطر خارجی لوله × 27
26	قطر خارجی لوله × 34
5/32	قطر خارجی لوله × 42
41	قطر خارجی لوله × 52
حضور اتصالات یا فلنج در خمیدگی	قطر خارجی لوله × 100

 

نصب لوله در انحنا

خمیدگی در منطقه عملیاتی شامل حفر ترانشه تا شعاع خمیدگی مورد نیاز، سپس تاب دادن یا کشیدن رشته لوله به سطح خمیدگی مورد نظر و جایگذاری آن در ترانشه می‌شود. ممکن است لازم باشد از مهارهای موقتی در هنگام خم کردن لوله و برای حفظ خمیدگی در هنگام جایگذاری لوله در ترانشه و خاکریزی اولیه، استفاده شود. بلوک‌ها یا مهارهای موقتی باید پیش از خاکریزی نهایی برداشته شده و هر گونه حفره ایجاد شده باید با مواد متراکم شده خاکریز اولیه پر شود. نیروی قابل ملاحظه‌ای برای خمش لوله‌های بزرگ در محل نصب لازم است و در صورت لغزیدن ابزار نگهدارنده لوله و یا رها شدن ناخواسته لوله در زمان ایجاد خمش، لوله بصورت فنر مانند به حالت قبلی خود بر می‌گردد.

پیوستن لوله‌های پلی‌اتیلن تحت فشار به سایر لوله‌ها توسط اتصالات گَسکِتی

استفاده از جوشکاری گرمایی در لوله‌های پلی‌اتیلن اساساً موجب شکل‌گیری طول‌های پیوسته‌ای از لوله می‌شود. وقتی که لوله تحت فشار قرار می‌گیرد، دو نیروی داخلی قابل ملاحظه در لوله بوجود می‌آیند. نیروی انتهایی که از طرف خمیدگی‌ها یا سرپوش‌های انتهایی نشأت گرفته دو به عنوان یک نیروی طولی در راستای لوله منتقل می‌شود. تنش حلقوی (نیروی پیرامونی) به دلیل وجود فشارهای داخلی تشکیل می‌شوند. نیروی طولی مایل است طول لوله را افزایش دهد در حالیکه تنش حلقوی قطر را منبسط می‌کند (اگرچه به مقدار کم) و تمایل به ایجاد انقباض در طول لوله متناسب با نسبت پواسون دارد. در سیستمی که تماماً از لوله‌های پلی‌اتیلن تشکیل شده است، این نیروها یکدیگر را خنثی می‌کنند. به همین دلیل، لوله‌های پلی‌اتیلن مدفون خودمهار هستند و نیاز به بلوک‌های ضربه گیر ندارند. هنگامی که لوله‌های غیر پلی‌اتیلنی که با استفاده از اتصالات گَسکِتیِ مهار نشده به هم متصل می‌شوند، در امتداد لوله‌های پلی‌اتیلن قرار می‌گیرند، شرایط متفاوتی حاصل می‌شود. دیگر نیروهای طولی وجود ندارند. نتیجه این می‌شود که انبساط‌های پیرامونی غیرمتعادل شکل می‌گیرند و باعث انقباض لوله پلی‌اتیلن می‌شوند. این انقباض می‌تواند باعث خارج شدن اتصال گسگتی از راستای لوله پلی‌اتیلن شود.

معمولاً ضروری است که دو انتهای خط لوله پلی‌اتیلنی را که به یک اتصال گَسکتِی مهار نشده منتهی می‌شود، با بست مهار کنیم. 
پیوستن لوله‌های پلی‌اتیلن به لوله‌های PVC و DI در مقاله ای با عنوان دستورالعمل اتصال لوله‌های پلی‌اتیلن تحت فشار انتقال آب اشامیدنی به سیستم لوله‌های PVC و DI» مورد بحث واقع شده است.

دفن صحیح اتصالات پلی‌اتیلنی دست‌ساز

یکی از سؤالات متداول این است که «آیا در نصب اتصالات و لوله‌های پلی‌اتیلن تک‌جداره که با جوشکاری گرمایی به هم متصل شده‌اند، ضرورتی در استفاده از بلوک‌های ضربه گیر وجود دارد؟». پاسخ ساده این سؤال به این صورت بیان می‌شود که اتصالات و لوله‌های پلی‌اتیلن جوشکاری شده با حرارت، سازه‌های یکپارچه هستند و برای تحمل بارهای طولی ناشی از تحت فشار گذاشتن لوله، نیازی به بلوک‌های ضربه گیر ندارند.

از آنجاییکه اتصالات هم جزئی از ساختار یکپارچه هستند، نیازی به استفاده از بلوک‌های ضربه گیر برای جلوگیری از جداشدن آن‌ها از لوله‌های پلی‌اتیلن نیست. در سیستم‌های لوله‌کشی نری و مادگی به منظور مهار اتصالات و جلوگیری از جدا شدن اتصالات از لوله‌ها در هنگام تغییر جهت جریان، باید از بلوک‌های ضربه گیر استفاده شود.
در لوله‌های پلی‌اتیلن، حرکت لوله بدلیل تغییر شکل الاستیک، انقباض/ انبساط حرارتی و غیره خسارتی به لوله وارد نمی‌کند، اما حرکت لوله یا شیرآلات یا سایر متعلقاتی که با سیستم‌های لوله‌کشی پلی‌اتیلن مورد استفاده قرار می‌گیرند، ممکن است بار اضافی ایجاد کند. در اکثر مواقع، خاکریزی صحیح موجب پیشگیری از وارد آمدن بارهای اضافی به لوله می‌شود.
اتصالات متداولی همچون زانویی‌ها و سه‌راهی‌های مساوی ، به خاکریزی مانند آنچه در مورد لوله در نظر گرفته شده است، نیازمندند. وقتی که اتصالات خدماتی از شاه لوله‌های آب پلی‌اتیلنی ساخته شده‌اند، نیاز به عملیات متراکم سازی خاصی نیست. وقتی که اتصالات خدماتی در زیر یک جاده پر رفت و آمد قرار گرفته‌اند، معمولاً در اطراف لوله و اتصالات خدماتی به تراکمی در حد 95% تراکم استاندارد چگالی نیاز داریم.

در سیستم‌های آبی و اطفاء حریق، به وفور از کاهنده‌های T شکل برای اتصال از لوله اصلی به فلکه‌ها و شیرهای آتش نشانی استفاده می‌شود. شکل 4، استفاده از لایه‌های نگهدارنده بتنی، بلوک‌های ضربه گیر روی شیرهای آتش نشانی، رابط‌های MJ پلی‌اتیلنی خودمهار شده و ماسه پایدار سازی شده توسط سیمان را در اطراف کاهنده T نشان می‌دهد. در این آرایش بندی، اگرچه در حقیقت بلوک ضربه گیر روی لوله‌ها و اتصالات پلی‌اتیلنی قرار ندارد، اما ماسه پایدار سازی شده توسط سیمان، نگهدارندگی مناسبی را برای کاهنده T بوجود می‌آورد. متراکم سازی خاک موجود در اطراف این اتصالات دشوار است و معمولاً استفاده از ماسه پایدار سازی شده با سیمان یا پرکننده‌های قابل جریان، آسان است.

شکل 4. آرایش نگهدارندگی و سرهم بندی متداول در اتصال لوله‌های پلی‌اتیلن به فلکه‌ها و شیرهای آتش نشانی

متراکم سازی صحیح خاک در اطراف لوله و اتصالات در همه سیستم‌های لوله‌کشی اهمیت زیادی دارد. در سیستم‌های انتقال آب یا اطفاء حریق، در صورتیکه بتوان خاک محلی را تا 85% تراکم استاندارد چگالی (در تأسیسات دور از مسیرهای جاده ای) و یا 95% تراکم استاندارد چگالی (در مسیرهای جاده ای) مورد فشرده سازی قرار داد، باید از همین مواد به عنوان روپوش استفاده شود. در صورتیکه خاک محلی نگهدارندگی لازم را بوجود نیاورند، باید از ماسه پایدار سازی شده توسط سیمان و یا پرکننده‌های روان (با قابلیت جریان) استفاده گردد.
شکل 4 استفاده از یک رابط اتصال مکانیکی (MJ) خود مهار شده پلی‌اتیلنی برای اتصال به شیر فلکه را نشان می‌دهد. هنگام استفاده از کاهنده‌های بزرگ و یا سه راهی‌های مساوی بزرگ، باید رابط‌های MJ، فلنج ها و یا اتصالات الکتروفیوژن را پیش از جایگذاری در ترانشه، به کاهنده T شکل جوشکاری نمود. اتصال مستقیم قطعه لوله‌های بلند یا شیر فلکه‌ها به سه راهی می‌تواند موجب شکل‌گیری بارهای خمشی روی پایه کاهنده T شکل شود. استفاده از رابط‌های MJ پلی‌اتیلنی، فلنج ها و یا اتصالات الکتروفیوژن روی پایه کاهنده سه راهی T شکل، نصب کاهنده‌های T شکل را آسان تر و ایمن ترکرده و در عین حال از بروز تنش روی سه راهی ممانعت می‌کند.