Ogólne właściwości studzienek z termoplastycznych tworzyw sztucznych
Zgodnie z Warunkami technicznymi wykonania sieci (norma PN-C 89224) jako systemowe wyposażenie sieci kanalizacyjnych wykonanych z rur i kształtek tworzywowych należy dobierać studzienki włazowe i inspekcyjne z termoplastycznych tworzyw sztucznych. Wymagania użytkowe, właściwości mechaniczne oraz obszar zastosowania z tworzyw sztucznych deklaruje producent w oparciu normy PN-EN 13598-2 lub PN-EN 13598-1.
W ramach określania właściwości użytkowych producent definiuje obszar ich zastosowania podając następujące dane:
- maksymalną głębokość posadowienia studzienki;
- maksymalną dopuszczalną głębokość wód gruntowych powyżej dna kanału;
- dopuszczalne obciążenie ruchem kołowym.
Studzienki zgodne z normą PN-EN 13598-2 przeznaczone są do zabudowy do 6m głębokości, dostosowane do naporu wody gruntowej w zakresie 2m do 5m słupa wody licząc od ich dna i do obciążenie ruchem kołowym do klasy D400 lub E600 włącznie wg normy PN-EN 124 (w zależności od przeprowadzonych badań).
Studzienki zgodne z normą PN-EN 13598-1 przeznaczone są do zabudowy do 2m głębokości, gruntach suchych i obszarach bez ruchu kołowego.
Zadaniem użytkownika jest sprawdzenie czy zamierzone zastosowanie studzienki z tworzyw jest zgodne z obszarem zastosowania deklarowanym przez producenta.
Producenci mogą wyznaczyć szersze (wykraczające poza normę PN-EN 13598-2) obszary zastosowania lub warunki w jakich studzienki mogą być zastosowane poza warunkami maksymalnymi określonymi w normie.
Wavin oferuje:
- studzienki Tegra przeznaczone do naporu wody gruntowej na poziomie 5 m słupa wody;
- studzienki Basic przeznaczone do naporu wody gruntowej na poziomie 3 m słupa wody.
Pod względem maksymalnej głębokości oraz dopuszczalnego obciążenia ruchem studzienki te nie różnią się od siebie. Standardowo można je stosować do głębokości 6m i w obszarach obciążonych ruchem w klasie D400 włącznie.
Studzienki Tegra pod pewnymi warunkami mogą być też stosowane przy znacznie większych głębokościach – do 10 m. Takie rozwiązania, choć wykonywane z elementów prefabrykowanych traktowane są jako rozwiązania indywidualne i są zatwierdzane przez producenta na podstawie analizy warunków gruntowo-wodnych w konkretnej inwestycji.
Klasyfikacja studzienek kanalizacyjnych z tworzyw
Do klasyfikacji wymiarowej studzienek włazowych i inspekcyjnych wykorzystuje się średnicę wewnętrzna trzonu wznoszącego. Wymiary trzonów wznoszących studzienek włazowych i inspekcyjnych oraz wymiary i typy króćców połączeniowych w kinecie studzienki są zadeklarowane przez producenta.
Rysunek 1 – Klasyfikacja studzienek kanalizacyjnych z termoplastycznych tworzyw sztucznych o przekroju okrągłym
Średnice studzienek Wavin określone są poprzez podanie średnicy wewnętrznej i tak:
- studzienki włazowe Tegra 1000 mają DN/ID ≥ 1000
- studzienki inspekcyjne:
a) Tegra i Basic 600 mają DN/ID ≥ 600
b) Tegra 425 i Basic 425 mają DN/ID ≥ 425
c) Basic 315 mają DN/ID ≥ 315
UWAGA: Wyjątek stanowi studzienka inspekcyjna Basic 400, której trzon wznośmy stanowi rura DN/OD 400. Jest to przykład odmiennego znakowania studzienek. Standard DN/OD jest stosowany przez wielu innych producentów. Studzienka ta ma zwieńczenie w formie rury teleskopowej i włazu od studzienki 315 i jest ewidentny przykład, jak uważnie należy określać wymiary studzienek, aby nie były one poniżej potrzeb użytkownika.
W rozwiązaniach studzienek z termoplastycznych tworzyw sztucznych zgodnie z PN-EN 13598-1 wydzielono dodatkowo, w stosunku do PN-EN 476, płytkie studzienki inspekcyjne o minimalnej średnicy zewnętrznej trzonu 200 milimetrów i maksymalnej średnicy mniejszej niż 800 mm oraz głębokości maksymalnej 2000 mm zgodne z Rysunkiem 1 i przeznaczone dla obszarów nieobciążonych ruchem kołowym.
W związku z nikłym rynkowym zainteresowaniem studzienkami dla obszarów bez obciążenia ruchem Wavin nie oferuje studzienek zgodnych z normą PN-EN 13598-1. Jednak studzienki Basic jako zoptymalizowana wersja studzienek tworzywowych również nadają się do zastosowań „ogródkowych”, tj. takich bez obciążenia ruchem.
Budowa studzienek z tworzyw sztucznych
Tradycyjne studnie rewizyjne czy też poprawniej mówiąc studzienki kanalizacyjne z betonu wyróżniają takie elementy składowe jak: kręgi betonowe, kinety, konusy, zwężki redukcyjne, czy płyty pokrywowe lub stropowe.
Dla studzienek z tworzyw sztucznych obowiązuje odmienna nomenklatura, którą posługują się normy, krajowe deklaracje właściwości użytkowych, materiały informacyjne i marketingowe producentów i którą należy przyswoić i stosować tworząc specyfikacje techniczne w projektach czy dokumentacji przetargowej.
Podstawowe elementy studzienek z termoplastycznych tworzyw sztucznych przedstawia Rysunek 2. Dla przejrzystości rysunku pominięto szczegółowe rozwiązania konstrukcyjne.
Rysunek 2 – Podstawowe części składowe studzienki włazowej i inspekcyjnej z termoplastycznych tworzyw sztucznych
Studzienki kanalizacyjne z termoplastycznych tworzyw sztucznych obejmują następujące części składowe:
- podstawę (zwaną też kinetą), poz. 1 – element zawierający uformowany kanał wraz z ewentualnymi rozgałęzieniami i króćce do bezpośredniego podłączenia rur kanalizacyjnych;
UWAGA 1:
W PN-EN 16323 kineta stanowi część studzienki włazowej lub inspekcyjnej, którą jest otwarty od góry kanał w podstawie studzienki włazowej lub inspekcyjnej, przez który przepływają ścieki, - trzon wznoszący, poz. 2 – pionowe przejście pomiędzy podstawą a poziomem bliskim poziomu gruntu, w formie ciągłej rury trzonowej lub łączonych elementów np. pierścieni dystansowych;
- stożek, poz.3 – element zmniejszający średnicę trzonu studzienki włazowej do 600 mm, tj. średnicy otworu włazowego;
UWAGA 2:
Stożek nie jest elementem niezbędnym studzienki. Trzon wznoszący i stożek (jeśli występuje) tworzą w studzience włazowej i studzience z okazjonalną możliwość wejścia komorę roboczą. Odległość krawędzi otworu włazowego dla personelu od wewnętrznej powierzchni ściany komory roboczej mierzona w płaszczyźnie pionowej przechodzącej przez oś włazu i komina lub komory roboczej powinna być nie większa niż 120 mm. - teleskop, poz. 4 – rury teleskopowe lub teleskopowe adaptery do włazów łączą trzon studzienki ze zwieńczeniem, poz. 5.
UWAGA 3:
Teleskop nie jest elementem niezbędnym studzienki. Stożki, rury teleskopowe, teleskopowe adaptery do włazów, elementy wspierające zwieńczenia usytuowane 1 m od powierzchni są przypowierzchniowymi częściami składowym studzienek. Ich zadaniem jest korekta wysokości studzienki, możliwość powiązania z warstwami konstrukcyjnymi nawierzchni oraz rozłożenie obciążeń od ruchu kołowego na grunt. W studzienkach włazowych montuje się stopnie zgodne z PN-EN 13598-2, PN-EN 13101 lub drabinki zgodne z PN-EN 14396. W skład studzienek wchodzić mogą inne części składowe takie jak uszczelki, manszety zmniejszające średnicę zwykle pomiędzy trzonem wznoszącym a elementem teleskopowym, wkładki „in situ” (łac. w miejscu) do włączenia na budowie rur kanalizacyjnych do trzonu studzienki.
UWAGA 4:
Studzienki z termoplastycznych tworzyw sztucznych mogą być wykonane jako monolityczne, gdy kineta wraz z komorą roboczą jest wykonana w konstrukcji monolitycznej lub jako łączone z elementów. Elementy studzienek mogą być łączone za pomocą połączeń z uszczelkami elastomerowymi lub w wyniku zgrzewania lub spawania. Elementy łącznie tworzące posadowioną w gruncie studzienkę inspekcyjną lub włazową określa się jako zestaw studzienki.
UWAGA 5:
Przewody kanalizacyjne dużych średnic nie wymagają studzienek włazowych. Z uwagi na możliwości techniczne sprzętu kontrolnego i eksploatacyjnego dla przewodów kanalizacyjnych o średnicy DN 400 i większych stosuje się studzienki inspekcyjne oraz studzienki włazowe z okazjonalną możliwością wejścia.
UWAGA 6:
Kominy włazowe studzienek o średnicy od 800 mm do 1 000 mm stosuje się również przy studzienkach o średnicach większej niż 1 000 mm i głębszych niż 3 000 mm.
UWAGA 7:
Podstawy studzienek z termoplastycznych tworzyw sztucznych mogą mieć też formę nie objętą PN-EN 13598 (wszystkie części):kinet „ślepych” do wykonania
-studzienek osadnikowych lub szczelnych podziemnych zbiorników lub obudów;
-kinet rozprężnych służących do włączania rurociągów ciśnieniowych do systemów grawitacyjnych;
-kinet do wytracania energii (np. z lejkiem) do zabudowy na kanalizacji prowadzonej z dużymi spadkami.
Studzienki a zasady bezpieczeństwa
Wymiary studzienek włazowych z dostępem dla personelu są zgodne z wymaganiami bezpieczeństwa określonymi w normie PN-EN 476.
Sprawdź: Studzienki włazowe i niewłazowe - aspekty ergonomii i BHP
Wysokość komory roboczej nie powinna być mniejsza niż 1800 mm. Decyzją użytkownika dopuszcza się określenie większych wymiarów minimalnych, np. dotyczących dostępu. Użytkownik może zrezygnować z wyposażenia studzienek rewizyjnych o średnicy ≥ 800 mm w zamontowane na stałe stopnie lub drabinki i wybrać własne procedury i środki, które zapewnią wymagany poziom bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników oraz spełnią wymagania przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.
Zgodnie z zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy oraz przewidywanego sposobu eksploatacji studzienki, w studzienkach włazowych, w których nie ma możliwości zapewnienia wszystkich wymagań bezpieczeństwa zaleca się odstąpienie od stopni lub drabinek zamontowanych na stałe lub w miarę możliwości zastąpienie studzienek włazowych studzienkami inspekcyjnymi. Przykładami niespełnienia wymagań bezpieczeństwa są studzienki bez spocznika, ze spocznikiem zalanym, z komorą roboczą o wysokości mniejszej niż 1 800 mm.
Dla studzienek włazowych głębszych niż 3 m należy stosować kominy włazowe o średnicy od 800 mm do 1 000 mm.
Głębokie studzienki włazowe o średnicy 1 000 mm na całej głębokości spełniają powyższy warunek dla komina włazowego.
Studzienki włazowe Wavin Tegra 1000 mają drabinkę do zamontowania samodzielnego na budowie. Wyposażenia lub nie studzienki w drabinkę leży w gestii eksploatatora. W przypadku studzienek, które nie zapewniają odpowiednich warunków bezpieczeństwa (zbyt płytka komora robocza, brak spoczników czy wybór przez eksploatatora innych zasad i środków bezpieczeństwa) możliwe jest odstąpienia od montażu drabinki przy wejściu do studzienki.
Studzienki z tworzyw a siły wyporu
Określona we właściwościach mechanicznych kinet maksymalna dopuszczalna głębokość wód gruntowych powyżej dna kanału nie jest równoznaczna z odpornością studzienki na wypieranie przez wody gruntowe. W przypadku wysokiego poziomu wody gruntowej należy uwzględnić siłę wyporu i rozpatrzyć konieczność dodatkowego zakotwienia studzienki. Sposoby zabezpieczenia studzienek z termoplastycznych tworzyw sztucznych przed wyporem powinien określić producent.
Studzienki tworzywowe Wavin poza poprawnym – dobrym i trwałym zagęszczeniem gruntu wokół studzienki nie wymagają specjalnych zabezpieczeń przez siłami wyporu. Zagęszczenie powinno obejmować ustabilizowanie kinety studzienki poprzez poprawne, równomiernie na całym obwodzie zagęszczenie gruntu. Materiał gruntowy powinien podczas zagęszczania wypełnić również poprawnie (bez pustek) wszelkie ożebrowania i karby na całej wysokości studzienki oraz powinien być zabezpieczony przez wymyciem przez wody gruntowe, podskórne czy opadowe.
W przypadku konieczności zapewnienia w projekcie obliczeń o przezwyciężaniu sił wyporu można posłużyć się metodą obliczeniową wskazaną w tekście: Szeroki margines bezpieczeństwa w obliczeniach Wavin dotyczących przezwyciężania sił wyporu
Szczególne preferencje dla studzienek z tworzyw
Z uwagi na wiele korzystnych dla kanalizacji właściwości, studzienki z termoplastycznych tworzyw sztucznych powinno się stosować w sieciach kanalizacyjnych eksploatowanych w szczególnych warunkach, takich jak:
- warunki korozyjne, tj.:
a) przy występowaniu wysokich stężeń siarkowodoru (H2S) (np. studzienkach rozprężnych i sąsiadujących z nimi) czy
b) odprowadzających ścieki odprowadzane z pieców kondensacyjnych; - zagrożenie ścieraniem (np. na dużych spadkach rurociągów z sieciach kanalizacyjnych);
- wysoki poziom wody gruntowej i zagrożenie sieci kanalizacyjnej nieszczelnościami;
- strefy ochrony ujęć wody lub innych obszarach chronionych przed skażeniem gruntu.
Choć warunki określone w normie PN-EN 476 wymagają, aby elementy systemu kanalizacyjnego wykazywały szczelność przy ciśnieniu 0,5 bar (5 m słupa wody), to w tych szczególnie chronionych obszarach jak strefy ochrony wody doceniona może być właściwość studzienek Wavin Tegra, których szczelność sprawdzona jest w warunkach podwyższonego ciśnienia, tj. 2,4 bar. Zapewnia to podwyższony współczynnik bezpieczeństwa w aspekcie zapewnianie szczelności kanalizacji i gwarantuje brak eksfiltracji ścieków oraz skażenia gruntu i wód gruntowych przez ścieki i zawarte w nich zanieczyszczenia, bakterie i patogeny.
Z uwagi na małą masę i znikome obciążenie dla podłoża studzienki z termoplastycznych tworzyw sztucznych powinny być stosowane również wszędzie tam, gdzie istnieje możliwość osiadania, np. w gruntach słabonośnych, lub gdzie występują trudności z wzmocnieniem lub wymianą gruntów.
Studzienki inspekcyjne z uwagi na niewielkie wymiary powinny być również stosowane w terenach z gęstym uzbrojeniem podziemnym. Mogą być też stosowane na kanałach przełazowych zamiast komór kanalizacyjnych.
Preferencje te wskazane zostały w normie PN-C 89224 stanowiącej warunki techniczne stosowania systemów z tworzyw sztucznych w sieciach kanalizacyjnych. W odróżnieniu od mocno zdezaktualizowanych, lecz często jeszcze przywoływanych Warunków technicznych sieci kanalizacyjnych w formie Zeszytu 9 COBRTI Instal czy mniej szczegółowych Warunków technicznych wykonania sieci wodociągowo-kanalizacyjnych (Zeszytu specjalnego Izby Gospodarczej „Wodociągi Polskie”) norma PN-C 89224 wskazuje studzienki z tworzyw jako rozwiązanie wielu powtarzalnych, często uważanych za nieuchronne problemów. Ich zastosowanie we wskazanych miejscach zapewnia lepsze funkcjonowanie sieci w miejscach szczególnie narażonych na różnego rodzaju ryzyka, którym tradycyjne rozwiązania nie są w stanie sprostać.
Specyfikacje techniczne studzienek z tworzyw
Specyfikacje techniczne studzienek z termoplastycznych tworzyw sztucznych w projektach dokumentacjach przetargowych czy warunkach technicznych wykonania podłączeń wydawanych przez gestorów sieci powinny obejmować określenie:
- wewnętrznej średnicy studzienki;
- właściwości mechanicznych kinety zgodnie z PN-EN 13598-2
- sztywności obwodowej trzonu studzienki,
- wyposażenia studzienki włazowej w stopnie lub drabinki;
- klasy i rozwiązania zwieńczenia;
- typów kinet w zależności od przewidywanych węzłów kanalizacyjnych oraz
- sposób wykonania połączeń z rurami kanalizacyjnymi.
Jednym z najważniejszych kryteriów powinno być wskazanie przez przyszłego eksploatatora minimalnej średnicy wewnętrznej z uwzględnieniem ewentualnych przewężeń np. w części teleskopowej. Taki wybór ma zwykle na względzie możliwości posiadanego sprzętu eksploatacyjnego, doświadczenia personelu obsługi i względy ergonomii pracy.
Tak sformułowane specyfikacje zapewniają, że i wymagania jakie powinny spełniać studzienki rewizyjne podlegające ich eksploatacji oraz studzienki rewizyjne na przyłączach będą zapewniały zarówno wymagany standard wykonania jak i spełniały wymogi przyszłego eksploatatora.
Dokumenty przywołane
PN-EN 16323
Słownik terminów z zakresu gospodarki ściekowej
PN-EN 476
Wymagania ogólne dotyczące elementów stosowanych w systemach kanalizacji deszczowej i sanitarnej
PN-EN 1610
Budowa i badania przewodów kanalizacyjnych
PN-C-89224
Systemy przewodów rurowych z termoplastycznych tworzyw sztucznych -- Zewnętrzne systemy bezciśnieniowe i ciśnieniowe do przesyłania wody, odwadniania i kanalizacji z nieplastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC-U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) -- Warunki techniczne wykonania i odbioru
PN-EN 13598-1
Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej – Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC-U), polipropylen (PP) i polietylen (PE) – Część 1: Specyfikacje techniczne kształtek pomocniczych wraz z płytkimi studzienkami niewłazowymi
PN-EN 13598-2
Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej – Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC-U), polipropylen (PP) i polietylen (PE) – Część 2: Specyfikacje studzienek włazowych i niewłazowych
Wymagania Techniczne COBRTI INSTAL ZESZYT 9 - Warszawa 08’2003
Warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnych zalecane do stosowania przez Ministerstwo Infrastruktury
Warunki techniczne wykonania sieci wodociągowo-kanalizacyjnych – Zeszyt specjalny Izby Gospodarczej „Wodociągi Polskie” ISSN 1734-0896
