em 1110-3-174 - sanitary and industrial waste water collection - mobilization construction -web

8/14/2019 EM 1110-3-174 - Sanitary and Industrial Waste Water Collection - Mobilization Construction -Web

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GI NEER MANUAL

ENGI NEERI NG AND DESI GN

S a n i t a r y a n d I n d u s t r i a lWa s t e wa t e r C o l l e c t i o n

Mo b i l i z a t i o n Co n s t r u c t i o n

DEPARTMENT OF THE ARMYCORPS OF ENGI NEERS

OFFI CE OF THE CHI EF OF ENGI NEERS

EM 1 11 0- 3 - 1 74A p r i l 1 9 8 4


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DEPARTMENT OF THE ARMY EM 1 1 10 - 3 - 1 74U . S . Ar my Co r p s o f En g i n e e r sDAEN- ECE - G Wa s h i n g t o n , D . C . 2 0 3 1 4En g i n e er Manua lNo . 1 11 0 - 3 - 1 7 4 9 Ap r i l 1 9 8 4

En g i n ee r i n g a n d De s i g nSANI T ARY AND I NDUSTRI AL WASTEWATER COLL ECT I ONMo b i l i z a t i o n Co n s t r u c t i o n1 . Pu r p o s e . Th i s manua l p r o v i d e s g u i d a n c e f o r t h e d es i g n o f g r a v i t y s y s t e msf o r s a n i t a r y a n d i n d u s t r i a l wa s t e wa t e r c o l l e c t i o n a t U . S . Ar my mo b i l i z a t i o nf a c i l i t i e s .2 . Ap p l i c a b i l i t y . Th i s man ua l i s a p p l i c ab l e t o a l l f i e l d o p e r a t i n ga c t i v i t i e s h a v i n g mo b i l i z a t i o n c o n s t r u c t i o n r e s p o n s i b i l i t i e s .3 . Di s c us s i o n . Cr i t e r i a a n d s t a nd a r d s p r e s e n t e d h e r e i n a p p l y t o c on s t r u c t i o nc o n s i d e r e d c r u c i a l t o a mo b i l i z a t i o n e f f o r t . T h e s e r e qu i r e me n t s may b ea l t e r e d when n e c e s s a r y t o s a t i s f y s p e c i a l c on d i t i o n s o n t h e b a s i s o f g o o de n g i n ee r i n g p r a c t i c e c o n s i s t e n t wi t h t h e n a t u r e o f t h e c on s t r u c t i o n . De s i g na n d c on s t r u c t i o n o f mo b i l i z a t i o n f a c i l i t i e s must b e c o mp l e t e d wi t h i n 1 8 0 d a y sf r o m t h e d at e n o t i c e t o p r o c e ed i s g i v e n wi t h t h e p r o j e c t e d l i f e e x pe c t a n c y o ff i v e y e ar s . Hen c e , r a p i d c o n s t r u c t i o n o f a f a c i l i t y s h o u l d b e r e f l e c t e d i ni t s d es i g n . T i me - c o n s umi n g me t h o d s a n d p r o c e d u r e s , n o r ma l l y p r e f e r r e d o v e rq u i c k e r me t h o d s f o r b e t t e r q u a l i t y , s h ou l d b e d e - e mp ha s i z e d . L e s s e r g r a d ema t e r i a l s s h o ul d b e s ub s t i t u t e d f o r h i g h e r g r a d e ma t e r i a l s wh e n t h e l e s s e rg r a de ma t e r i a l s wou l d p r o v i d e s a t i s f a c t o r y s e r v i c e a n d when u s e o f h i g he rg r a de ma t e r i a l s wo u l d e x t e nd c on s t r u c t i o n t i me . Wor k i t e ms n o t i mme d i a t e l yn e c e s s a r y f o r t h e a d e q u a t e f u n c t i o n i n g o f t h e f a c i l i t y s h o u l d b e d e f e r r e dun t i l s u c h t i me a s t h e y c a n b e c omp l e t e d wi t h o u t d e l a y i n g t h e mo b i l i z a t i o ne f f o r t .F OR THE COMMANDER :

4 ~ . ~


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En g i n ee r Ma nu a lNo . 1 11 0 - 3 - 1 74

DEPARTMENT OF THE ARMY EM 1 11 0 - 3 - 1 74US Ar my Co r p s o f En g i n ee r sWa s h i n g t o n , DC 2 0 3 1 4

9 Ap r i l 1 9 8 4En gi n e er i n g a n d De s i g nSANI TARY AND I NDUSTRI A L WASTEWATER COL LECT I ONMo b i l i z a t i o n Co n s t r u c t i o n

Pa r a g r a p h PageCHAPTER 1 . GENERAL

Pu r p o s e and s c o p e . . . . . . . . 1 - 1 1 - 1De s i g n o b j e c t i v es and l i mi t a -t i o n s . . 1 - 2 1 - 1Al t e r n a t i v es t o g r a v i t y s e we r s 1 - 3 1 - 1

CHAPTER 2 . PREL I MI NARY DESI GN CONSI DERATI ONSEx i s t i n g c on d i t i o n s . . . . . . . 2 - 1 2 - 1F i e l d i n v es t i g a t i o n s . . . . . . 2 - 2 2 - 1Gu i d e l i n e s f o r s ew e r s y s t eml a y ou t . . 2 - 3 2 - 1Pr o t e c t i o n o wa t e r s up p l i e s . . 2 - 4 2 - 2

CHAPTER 3 . HYDRAUL I C DESI GN OF SEWERSQu a n t i t y o f wa s t e wa t e r . . . . . 3 - 1 3 - 1Gr a v i t y s ewe r d e s i g n . . . . . . 3 - 2 3 - 3

CHAPTER 4 . SEWER SYSTEM APPURTENANCESMa n h o l e s . . . . . . . . . . . . 4 - 1 4 - 1Bu i l d i n g c o n n ec t i o n s . . . . . . 4 - 2 4 - 2Cl e an ou t s . . . . . . . . . . . . 4 - 3 4 - 2

CHAPTER 5 . STRUCTURAL DESI GN OF SEWERSGe n e r a l . . . . . . . . . . . . . 5 - 1 5 - 1L o a d s on s e we r s . . . . . . . . . 5 - 2 5 - 1Su p p o r t i n g s t r e n g t h o f s e we r s . . 5 - 3 5 - 5Sp ec i a l d e s i g ns . . . . . . . . . 5 - 4 5 - 7

CHAPTER 6 . SEWER PI PE MATERI ALS, F I T T I NGS,AND J OI NT SGe n e r a l . . . 6 - 1 6 - 1Du c t i l e i r o n . . . . . . . . . . 6 - 2 6 - 1Cas t i r o n s o i l 6 - 3 6 - 2Vi t r i f i e d c l a y . . . . . . . . . 6 - 4 6 - 2


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 - 49 Ap r 8 4

Co n c r e t e . . . . . . . . . . .As b e s t o s - c e me n t . . . . . . . .Po l y v i n y l c h l o r i d e p l a s t i c . . .Ac r y l o n i t r i l e - ' b u t a d i e n e - s t y r e n ep l a s t i c . . . .Re i n f o r c e d p l a s t i c mo r t a r . . . .

P a r a g r a p h P a g e6 - 5 6 - 36 - 6 6 - 36 - 7 6 - 4+ 6 - - 8 6 - 46 - 9 6 - 5

AP P ENDI X A . REFERENCES A- 1


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CHAPTER 2P RE L I MI NA RY DESI GN CONSI DERATI ONS

2 - 1 . Ex i s t i n g c o n d i t i o n s . As a n i mp o r t a n t i n i t i a l s t e p i n t h e d e s i g np r o c e s s , e x i s t i n g ma p s , d r a wi n g s , s u r v e y s , b o r i n g l o gs , a n d o t h e r d a t ac o n t a i n i n g p e r t i n e n t i n f o r ma t i o n o n e x i s t i n g c o n d i t i o n s i n t h e a r e ab e i n g s e we r e d s h o u l d b e o bt a i n e d . Po s s i b l e s o u r c e s o f s u c h i n f o r ma t i o na r e a n i n s t a l l a t i o n o r f a c i l i t y e n g i n e e r a n d t h e A r my u s i n g s e r v i c e .2 - 2 . F i e l d i n v e s t i g a t i o n s . I f maps a r e n o t a v a i l a b l e , o r d o n o tp r o v i d e s a t i s f a c t o r y i n f o r ma t i o n o r s u f f i c i e n t d e t a i l o f t h e s i t e ,f i e l d s u r v e y s mu s t b e p e r f o r me d . De p e n d i n g o n t h e ma g n i t u d e a n dc o mp l e x i t y o f t h e p r o j e c t , s u bs u r f a c e e x p l o r a t i o n wi t h s o i l b o r i n g s ma yb e r e q u i r e d .2 - 3 . Gu i d e l i n e s f o r s e w e r s y s t e m l a y o u t . Th e d e v e l o p me n t o f f i n a ls e w e r p l a n s mus t a wa i t t h e f i n a l s i t e p l a n , t h e c o mp l e t i o n o f f i e l ds u r v e y s , a n d t o some e x t e n t , t h e e s t a b l i s h me n t o f f i n i s h e d g r a d e s .Ho we v e r , t h e d e v e l o p me n t o f e c o n o mi c a l s i t e p l a n s o f t e n r e q u i r e sc o n c u r r e n t p r e l i mi n a r y p l a n n i n g o f t h e s e w e r s y s t e m . T h e l o c a t i o n o fb u i l d i n g a n d l a t e r a l s e we r s wi l l d e p e n d n o t o n l y u p o n t o p o g r a ph y , b u ta l s o u p o n t h e t y p e a n d l a y o u t o f t h e b u i l d i n g s t o b e s e r v e d . Ma i n ,t r u n k , a n d i n t e r c e p t o r s e we r s wi l l f o l l o w t h e most f e a s i b l e r o u t e t ot h e p o i n t o f d i s c h a r g e . Al l s e we r s wi l l b e l o c a t e d o u t s i d e o f r o a d wa y sa s m u c h a s p r a c t i c a b l e , s o t h a t t h e n u m b e r o f r o a d wa y c r o s s i n g s wi l l b er e d u c e d t o a mi n i mu m . A s e w e r f r o m o n e b u i l d i n g wi l l n o t b ec o n s t r u c t e d u n d e r a n o t h e r b u i l d i n g . Th e f o l l o wi n g g e ne r a l c r i t e r i awi l l b e u s e d wh e r e p o s s i b l e t o p r o v i d e a l a y o u t wh i c h i s p r a c t i c a l ,e c o n o mi c a l , a n d me e t s h y d r a u l i c r e q u i r e me n t s .

a . F o l l o w s l o pe s o f n a t u r a l t o p o g r a p h y f o r g r a v i t y s e we r s .b . C h e c k e x i s t i n g ma p s o r f i e l d s u r v e y s a l o n g p r o s p e c t i v e s e w e rr o u t e s t o a s s u r e t h a t a d e q u a t e s l o pe s a r e a v a i l a b l e .c . Av o i d r o u t i n g s e we r s t h r o u gh h e a v i l y w o o d e d a r e a s a n d a r e a s

wh i c h r e q u i r e e x t e ns i v e r e s t o r a t i o n a f t e r c o n s t r u c t i o n .d . C h e c k s u bs u r f a c e i n v e s t i g a t i o n s f o r g r o u n d wa t e r l e v e l s a n dt y p e s o f s u bs o i l e n c o u n t e r e d . I f p o s s i b l e , a v o i d a r e a s o f h i g h g r o u n dwa t e r a n d t h e p l a c e me n t o f s e we r s b e l o w t h e g r o u n d wa t e r t a b l e .e . L oc a t e ma n h o l e s a t c h a n g e s i n d i r e c t i o n , s i z e o r s l o p e o fg r a v i t y s e we r s .f . Sew er s e c t i o n s b e t we e n ma n h o l e s s h o u l d b e s t r a i g h t . T h e u s e o fc u r v e d s e w e r a l i n e me n t i s n o t p e r mi t t e d .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 4g Ap r 8 4


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

g . Ma n h o l e s s h o u l d b e l o c a t e d a t i n t e r s ec t i o n s o f s t r e e t s whenp o s s i b l e .h . Av o i d p l a c i n g ma n h o l e s wh e r e t h e t op s wi l l b e s u b me r g e d o rs u b j e c t t o s u r f a c e wa t e r i n f l o w .

2 - 4 . Pr o t e c t o r o f wa t e r s u p p l i e s . T he r e must b e n o p hy s i c a lc o n ne c t i o n b e t we e n a p o t a b l e wa t e r l i n e a n d t h e s ew e r s y s t e m . Sewerd es i g n wi l l me e t t h e f o l l o wi n g c r i t e r i a .a . Se we r s wi l l b e l o c a t e d n o c l o s e r t h an 5 0 f e e t h o r i z o n t a l l y t owa t e r we l l s o r e a r t h e n r e s e r v o i r s t o b e u s e d f o r p o t a b l e wa t e r s u p p l y .b . Se we r s wi l l b e l o c a t e d n o c l o s e r t h a n 1 0 f e e t h o r i z o n t a l l y t o

p o t a b l e wa t e r l i n e s ; wh e r e t h e b o t t o m o f t h e wa t e r p i p e wi l l b e a tl e a s t 1 2 i n c he s a b o v e t h e t o p o f t h e s e we r , t h e h o r i z on t a l s pa c i n g ma yb e a mi n i mu m o f 6 f e e t .

c . Se we r s c r o s s i n g a b o v e p o t a b l e wa t e r l i n e s must b e c o n s t r u c t e d o fa c c e p t a b l e p r e s s u r e p i p e o r f u l l y e n c a s e d i n c o n c r e t e f o r a d i s t a n c e o f1 0 f e e t o n e a c h s i d e o f t h e c r o s s i n g . Th e t h i c k ne s s o f t h e c o n c r e t ee n c a s e me n t wi l l b e a mi n i mu m o f 4 i n c he s a t p i p e j o i n t s .


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b . Sa n i t a r y o r d ome s t i c wa s t e s .

CHAPTER 3HYDRAULI C DESI GN OF SEWERS

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 4g Ap r 8 4

3 - 1 . Qu a n t i t y o f wa s t e wa t e r . Fo r a n y s e gmen t o f p r o p os e d s e we r , t h ed es i g n wa s t e wa t e r f l o w must b e d e t e r mi n ed . Sa n i t a r y o r d ome s t i c wa s t e sb a s e d o n t h e p o p u l a t i o n s e r v e d b y a g i v en s e g me n t , e x t r a ne o u si n f i l t r a t i o n / i n f l o w, a n d c o n t r i b u t i n g i n d u s t r i a l f l o ws must b e a d d e d t op r o d uc e t h e d e s i g n f l o w . Wh e r e e x i s t i n g f l o w r e c o r d s o r d a t a s h o wi n gr e q u i r e d f l o w c a p a c i t y a r e n o t a v a i l a b l e , t h e f o l l o wi n g c r i t e r i a wi l lb e u s e d t o d ev e l o p d e s i g n f l o ws .a . T r i b u t a r y a r e a . Th i s i s t h e a r e a c o n t r i b u t i n g wa s t e wa t e r t o ap a r t i c u l a r s ew e r se gmen t . Th e q u a n t i t y o f wa s t e wa t e r wh i c h i s

c o l l e c t e d b y a p a r t i c u l a r s e gmen t i s d e p e n d e n t u p o n t h e t y p e s o fp e r s o n n e l a n d i n d u s t r i a l a c t i v i t i e s wh i c h a r e r e g u l a r l y f o un d i n t h ea r e a .

( 1 ) Co n t r i b u t i n g p o p u l a t i o n . Do me s t i c wa s t e wa t e r q u a n t i t i e sn o r ma l l y a r e t o b e c o mp u t e d o n a c o n t r i b u t i n g p o pu l a t i o n b as i s , e x c e p ta s n o t e d i n p a r a g r a p h s d . a n d e . wh i c h f o l l o w . Th e p o pu l a t i o n t o b eu s e d i n d es i g n d e p e n d s u p o n t h e t y p e o f a r ea wh i c h t h e s ew e r s e r v e s .I f t h e a r e a i s s t r i c t l y r e s i d e n t i a l , t h e d es i g n p o p u l a t i o n i s b a s e d o nf u l l o c c u p a n c y o f a l l h o us i n g a n d q u a r t e r s s e r v e d . I f t h e a r e a s e r v e di s e n t i r e l y i n d u s t r i a l , t h e d e s i g n p o p u l a t i o n i s t h e g r e a t e s t n umb e r ,e mp l o y e d i n t h e a r e a a t a n y t i me , e v e n t h o u g h s ome o f t h es e p e r s o n s maya l s o b e i n c l u d e d i n t h e d e s i g n o f s e we r s i n t h e r e s i d e n t i a l a r e a . F o rs e we r s s e r v i n g b o t h r e s i d e n t i a l a n d i n d u s t r i a l a r e a s , t h e d e s i g np o pu l a t i o n i n c l u d e s r e s i d e n t s a n d n on r e s i d e n t s , b u t n o p e r s o n s h ou l d b ec o un t e d mo r e t h an o n c e . Fo r d es i g n p u r p o s es , o n e - t h i r d o f t h en o n r e s i d en t p o p u l a t i o n wi l l b e a d d e d t o t h e r e s i d e n t p o p u l a t i o n .

( 2 ) Av e r a g e d a i l y f l o w . Th e a v e r a g e d a i l y f l o w wi l l b e c o mp u t e db y mu l t i p l y i n g t h e r e s i d en t a n d n o nr e s i d en t c o n t r i b u t i n g p o pu l a t i o n s b y1 0 0 g a l l o n s p e r c a p i t a p e r d a y p l u s a dmi s s i b l e d a i l y f l o ws f r o mc o mme r c i a l a n d i n d u s t r i a l o pe r a t i o n s . Th e a v e r a g e d a i l y f l o w wi l l b eu s e d o n l y f o r d e s i g n i n g s e we r s t o s e r v e t h e e n t i r e i n s t a l l a t i o n , o rl a r g e s e c t i o n s o f t h e i n s t a l l a t i o n , a n d wh e r e a ma j o r p o r t i o n o f t h ewa s t e wa t e r i s g en e r a t e d b y r e s i d e n t s o v e r a 2 4 - h o u r p e r i o d .

( 3 ) Av e r a g e h ou r l y f l o wr a t e . Wh e n d e s i g n i n g s e we r s t o s e r v es ma l l a r e a s o f t h e i n s t a l l a t i o n wh e r e s e v er a l b u i l d i n g s o r a g r o u p o fb u i l d i n g s a r e u n d e r c o n s i d e r a t i o n , a n d wh e r e t h e ma j o r i t y o f wa s t e wa t e ri s g e n e r a t e d b y n o n r e s i d en t s o r o t h e r s h o r t t e r m o c c up a n t s , t h e a v e r a g eh o u r l y f l o wr a t e wi l l b e u s e d . Th e a v e r a g e h o u r l y f l o wr a t e wi l l b ec o mp u t e d b a s e d o n t h e a c t u a l p e r i o d o f wa s t e g en e r a t i o n . Fo r e x amp l e ,1 , 0 00 n on r e s i d e n t s a t 3 0 g a l l o n s p e r c a p i t a p e r d a y wo u l d g en er a t e3 0 , 0 0 0 g a l l o n s i n 8 h o u r s f o r a n a v e r a g e h o u r l y f l o wr a t e o f 3 , 7 50 g p h


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

( 9 0 , 0 00 g p d ) . No t e t h a t t h e a v e r a g e d a i l y f l o w wo u l d s t i l l b e 3 0 , 0 00g p d , o r 3 0 , 0 0 0 g a l l o n s i n 2 4 h o u r s , b u t t h e s e w e r must b e d e s i g n edh y d r a u l i c a l l y t o c a r r y t h e 3 0 , 0 0 0 g a l l o n s i n 8 h o u r s , n o t 2 4 h o u r s .( 4 ) Ex t r e me p e a k f l o wr a t e . Ex t r e me p e a k r a t e s o f f l ow o c c u ro c c a s i o n a l l y a n d must b e c on s i d e r e d . Se we r s wi l l b e d e s i g n e d wi t ha d e qu a t e c a p a c i t y t o h a n d l e t h e s e e x t r e me p e a k f l o wr a t e s . Ra t i o s o fe x t r e me p e a k f l o wr a t e s a t a v e r a g e f l o ws wi l l b e c a l c u l a t e d wi t h t h e u s eo f t h e f o l l o wi n g e q u a t i o n :

r

wh e r e :

CQ0 . 1 6 7

r = r a t i o o f e x t r e me p e a k f l o wr a t e t o a v e r a g e f l o wQ = a v e r a g e d a i l y f l o w o r a v e r a g e h o u r l y f l o wr a t e i n mgd ,g p d , o r g p hC = c on s t a n t , 3 . 8 f o r mgd, 3 8 . 2 f o r g p d , o r 2 2 . 5 f o r g p h

Wh e n d e s i g n i n g s e we r s t o s e r v e t h e e n t i r e i n s t a l l a t i o n , o r l a r g e a r e a so f t h e i n s t a l l a t i o n , a n d wh e r e a ma j o r p o r t i o n o f t h e wa s t e wa t e r i sg e n e r a t e d b y r e s i d en t s o v e r a 2 4 - h ou r p e r i o d , t h e a v e r a g e d a i l y f l o wwi l l b e u s e d i n t h e f o r mu l a , a n d t h e e x t r e me p e a k f l o wr a t e wi l l b ec o mp u t e d b y mu l t i p l y i n g t h e a v e r a g e d a i l y f l o w b y t h e r a t i o r .Ho we v e r , f o r s e we r s s e r v i n g s ma l l a r e a s o f t h e i n s t a l l a t i o n wh e r es e v e r a l b u i l d i n g s o r a g r o u p o f b u i l d i n g s a r e b e i n g c o n s i d e r e d , a n dwh e r e t h e ma j o r i t y o f wa s t e wa t e r i s g e n e r a t e d b y n on r e s i d e n t s o r o t h e rs h o r t t e r m o c c u p a n t s , t h e a v e r a g e h o u r l y f l o wr a t e wi l l b e u s e d i n t h ef o r mu l a , a n d t h e e x t r e me p e a k f l o wr a t e wi l l b e c o mp u t e d b y mu l t i p l y i n gt h e a v e r a g e h o u r l y f l o wr a t e b y t h e r a t i o r .

( 5 ) P e a k d i u r n a l f l o wr a t e . T h e p e a k d i u r n a l f l o wr a t e wi l l b et a k en a s o n e h a l f o f t h e e x t r e me p e a k f l o wr a t e .Ex t r a n e o us f l o ws f r o m g r o un d wa t e r i n f i l t r a t i o n

s y s t e m a n d i s t o b e a c c o un t e d f o r b y a d d i n g 5 0 0 t o1 , 0 00 g p d / p e r i n c h pe r mi l e o f p i p e , t o t h e p e a k r a t e o f f l o w . T es t sr e q u i r e d f o r n ewl y c on s t r u c t e d s e we r s n o r ma l l y l i mi t l e a k a g e t o 5 0 0g p d / p e r i n c h p e r mi l e .

c . I n f i l t r a t i o n .wi l l e n t e r t h e s e w e r

d . I n d u s t r i a l wa s t e f l o ws . I n d u s t r i a l wa s t e q u a n t i t i e s c a n n o t b ec o mp u t e d t o t a l l y o n a p o p u l a t i o n o r f i x t u r e u n i t b a s i s . I n d us t r i a lwa s t e s e we r s a n d s a n i t a r y s e we r s wi l l b e d e s i g n ed f o r t h e p e a ki n d u s t r i a l f l o w a s d e t e r mi n e d f o r t h e p a r t i c u l a r i n d u s t r i a l p r o c e s s o ra c t i v i t y i n v o l v e d .e . F i x t u r e u n i t f l ow . T h e s i z e o f b u i l d i n g c o n n e c t i o n s , i n c l u d i n g

t h o s e f r o m t h e a t e r s , c a f e t e r i a s , c l u b s , q u a r t e r s , a n d o t h e r s u c hb u i l d i n g s , wi l l i n a l l c a s e s b e l a r g e e n o u g h t o d i s c h a r g e t h e f l o w

3 - 2


10/31

c o mp u t e d o n a f i x t u r e u n i t b a s i s . T h i s r e q u i r e me n t a p p l i e s t o b u i l d i n gc o n n e c t i o n s o n l y , a n d n o t t o t h e l a t e r a l o r o t h e r s e we r s t o w h i c h t h e yc o n n e c t .3 - 2 . Gr a v i t y s e w e r d e s i g n . S e we r s wi l l b e d e s i g n e d t o d i s c h a r g et h e wa s t e wa t e r f l o ws a s r e q u i r e d b y p a r a g r a p h 3 - 1 . Ge n e r a l l y , i ti s n o t d e s i r a b l e t o d e s i g n s e we r s f o r f u l l f l o w, e v e n a t p e a kr a t e s . T r u n k a n d i n t e r c e p t o r s e we r s wi l l b e d e s i g n e d t o f l o w a td e p t h s n o t e x c e e d i n g 9 0 p e r c e n t o f f u l l d e p t h ; l a t e r a l s a n d ma i ns e we r s , 8 0 p e r c e n t ; a n d b u i l d i n g c o n n e c t i o n s , 7 0 p e r c e n t . T h emi n i mu m s i z e s t o b e u s e d a r e 6 - i n c h f o r b u i l d i n g c o n n e c t i o n s a n d8 - i n c h f o r a l l o t h e r s e we r s . T h e f o l l o wi n g f o r mu l a , c h a r t s ,p r o c e d u r e s , a n d c r i t e r i a wi l l b e u s e d f o r d e s i g n .

a . De s i g n f o r mu l a a n d c h a r t s . T h e Ma n n i n g f o r mu l a wi l l b e u s e df o r d e s i g n o f g r a v i t y f l o w s e we r s a s f o l l o ws :V = 1 . 4 8 6 R 2 / 3 S 1 / 2nwh e r e :VnRS

v e l o c i t y i n f p sc o e f f i c i e n t o f p i p e r o u g h n e s sh y d r a u l i c r a d i u s i n f e e t , a n ds l o p e o f e n e r g y g r a d e l i n e i n f e et p e r f o o t

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

( 1 ) R o u g h n e s s c o e f f i c i e n t . T h e d e s i g n o f l i f e f o r t h emo b i l i z a t i o n p r o g r a m i s 5 y e a r s , a n d t h e s e w e r p i p e c a n b e c o n s i d e r e dn e w o r r e l a t i v e l y n e w d u r i n g t h e e n t i r e d e s i g n l i f e o f t h ei n s t a l l a t i o n . T h e r o u g h n e s s c o e f f i c i e n t ( n ) f o r n e w p i p e f o r u s e i nt h e Ma n n i n g f o r mu l a wi l l b e 0 . 0 1 3 f o r p i p e s i z e s 1 2 i n c h e s a n d l a r g e r ,a n d 0 . 0 1 4 f o r p i p e s i z e s 1 0 i n c h e s a n d s ma l l e r . V a r i a t i o n o f n wi t hd e p t h o f f l o w h a s b e e n s h o wn e x p e r i me n t a l l y , a n d ma y b e c o n s i d e r e d i nd e s i g n i n g s e we r s t o f l o w p a r t i a l l y f u l l . S o l u t i o n s t o t h e Ma n n i n gf o r mu l a f o r f u l l p i p e f l o w i s s h o w n i n f i g u r e 3 - 1 , wh i c h wi l l b e u s e di n c o n j u n c t i o n wi t h f i g u r e 3 - 2 f or s e we r s f l o wi n g p a r t i a l l y f u l l .( 2 ) V e l o c i t y . S e we r s wi l l b e d e s i g n e d t o p r o v i d e a mi n i mu mv e l o c i t y o f 2 . 0 f p s a t t h e a v e r a g e d a i l y f l o w, o r a v e r a g e h o u r l yf l o wr a t e , a n d a mi n i mu m v e l o c i t y o f 2 . 5 t o 3 . 5 f p s a t t h e p e a k d i u r n a lf l o wr a t e , a s d e t e r mi n e d i n p a r a g r a p h 3 - 1 . Ma x i mu m v e l o c i t y i s s e t a t1 0 . 0 f p s i n t h e e v e n t t h a t g r i t b e c o me s a p r o b l e m .( 3 ) S l o p e . As s u mi n g u n i f o r m f l o w, t h e v a l u e o f S i n t h e Ma n n i n gf o r mu l a i s e q u i v a l e n t t o t h e s e w e r i n v e r t s l o p e . P i p e s l o p e s m u s t b e

s u f f i c i e n t t o p r o v i d e t h e r e q u i r e d mi n i mu m v e l o c i t i e s a n d d e p t h s o fc o v e r o n t h e p i p e .


11/31

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Q3

0 . 2

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0 0 0 . 1 02 0 . 3

CLAY PI PE ENGI NEERI NG MANUAL BY NATI ONAL CLAYPI PE I NSTI TUTE, 1 98 2 , P . 2 5 .

EM 1 11 0- 3 - 1 749 Ap r 84

0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 0 1 . 1 1 . 2 1 . 3HYDRAULI C ELEMENTS f u l l a n d Q f u l I

FI GURE 3- 2 . HYDRAUL I C PROPERTI ES OF CI RCULAR SEWERS

3 - 5

0vWHWa00xa -w0a00a

1 . 2 13

: " : " " / %ENO". .

NSI STENT MPAPHEI IANN" " " " " " " " " " " " /. %" " " m" " " "

DI SCHA

1 1 1 1 1momommmmmosommummmm" " " " " " mu"mo " " " " " " " " "

HYDRAULI C PROPERTI ~ VS

- r / /""""""""""""""""""""" CI RCULAR SEWERS


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

( a ) Ad e q u a t e c o v e r mu s t b e p r o v i d e d f o r f r o s t p r o t e c t i o n .Ge n e r a l l y , a mi n i mu m 2 f e e t o f e a r t h wi l l b e r e q u i r e d t o p r o t e c t t h es e w e r a g a i n s t f r e e z i n g . Wh e r e f r o s t p e n e t r a t e s t o a c o n s i d e r a b l yg r e a t e r d e p t h o r l a s t s f o r a n a p p r e c i a b l e l e n g t h o f t i me , g r e a t e r c o v e rwi l l b e r e q u i r e d .( b ) Su f f i c i e n t c o v e r mu s t a l s o b e p r o v i d ed t o p r o t e c t t h ep i p e a g a i n s t s t r u c t u r a l d a m a g e d u e t o s u p e r i mp o s e d s u r f a c e l o a d i n g s .Co n c e n t r a t e d a n d u n i f o r ml y d i s t r i b u t e d l o a d s a r e d i s c u s s e d i n c h a p t e r5 .

b . De s i g n p r o c e d u r e . Af t e r a p r e l i mi n a r y l a y o u t h a s b e e n m a d e , at a b u l a t i o n wi l l b e p r e pa r e d s e t t i n g f o r t h t h e f o l l o wi n g i n f o r ma t i o n f o re a c h s e we r s e c t i o n :( 1 ) De s i g na t i o n o f ma n h o l e s b y n u me r a l s o r l e t t e r s .( 2 ) Co n t r i b u t i n g p o p u l a t i o n s - r e s i d e nt a n d n o n r e s i d e n t .( 3 ) De s i g n f l o ws - a v e r a g e , d a i l y p e a k a n d e x t r e me p e a k .( 4 ) L e n g t h o f s e w e r .( 5 ) I n v e r t e l e v a t i o n s .

( 6 ) I n v e r t s l o pe o r g r a d i e nt .( 7 ) P i p e d i a me t e r a n d r o u g h n e s s c o e f f i c i e n t .( 8 ) F l o w d e p t h s a t d es i g n f l o ws .( 9 ) Ve l o c i t i e s a t d e s i g n f l o ws .( 1 0) De p t h s o f c o v e r o n t h e p i p e - ma x i mu m a n d mi n i mu m .

c . Hy d r a u l i c p r o f i l e . I n m o s t s i t u a t i o n s wh e r e s ma l l t o me d i u ms i z e d g r a v i t y s e we r s a r e i n s t a l l e d i n l o n g r u ns , i t wi l l b e s a f e t oa s s u m e u n i f o r m f l o w t h r o u g h o u t t h e e n t i r e l e n g t h o f c o n d u i t . Ho we v e r ,i n c a s e s wh e r e l a r g e r s e we r s , 2 4 - i n c h d i a me t e r a n d a b o v e , a r ec o n s t r u c t e d i n r u n s o f l e s s t h an 1 0 0 f e e t , a n d wi t h a n u m b e r o f c o n t r o ls e c t i o n s wh e r e n o n u n i f o r m f l o w ma y o c c u r , a p l o t o f t h e h y d r a u l i cp r o f i l e i s r e c o mme n d e d .d . Cr i t i c a l f l o w . Gr a v i t y s e we r s wi l l o r d i n a r i l y b e d e s i g n e d t oma i n t a i n s u b c r i t i c a l f l o w c o n d i t i o n s i n t h e p i p e t h r o u g h o u t t h e n o r ma lr a n g e o f d e s i g n f l o ws . Ho we v e r , t h e r e a r e e x c e p t i o n s i n wh i c hs u p e r c r i t i c a l f l o w ma y b e r e qu i r e d , a n d wi l l b e j u s t i f i e d . Wh e r es u p e r c r i t i c a l f l o w wi l l o c c u r , c a r e mu s t b e t a k e n i n t h e d es i g n t o

i n s u r e t h a t d o wn s t r e a m p i p e c o n d i t i o n s d o n o t i n d u c e a h y d r a u l i c j u mpo r o t h e r f l o w d i s t u r b a n c e . De p t h s o f f l o w wi t h i n 1 0 t o 1 5 p e r c e n t o f

3 - 6


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

c r i t i c a l d ep t h a r e l i k e l y t o b e u n s t a b l e a n d wi l l b e a v o i d e d wh e r ep i p e s wi l l f l ow f r om 5 0 t o 9 0 p e r c e n t f u l l . Cr i t i c a l d e pt h s f o rv a r i o u s f l o ws a nd p i p e d i a me t e r s c a n b e o b t a i n e d f r o m s t a nd a r dh y d r a u l i c s t e x t b oo k s .


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4 - 1 . Ma n h o l e s .

CHAPTER 4SEWER SYSTEM APPURTENANCES

EM 1 1 10 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

a . Re q u i r e me n t . Ma n h o l e s a r e r e q u i r e d a t j u n c t i o n s o f g r a v i t ys e we r s a n d a t e a c h c h a n g e i n p i p e d i r e c t i o n , s i z e o r s l o pe , e x c e p t a sn o t e d h e r e i n a f t e r f o r b u i l d i n g c o nn ec t i o ns .b . Sp ac i n g . Th e d i s t a n c e b et we en ma nh o l e s must n o t e x c e e d 4 0 0 f e eti n s e we r s o f l e s s t h a n 1 8 i n c h e s i n d i a me t e r . Fo r s e we r s 1 8 i n c h e s i nd i a me t e r a n d l a r g e r , a n d f o r o u t f a l l s f r om wa s t e wa t e r t r e a t me ntf a c i l i t i e s , a s pa c i n g o f u p t o 6 0 0 f e e t i s a l l o we d p r o v i d ed t h e

v e l o c i t y i s s u f f i c i e n t t o p r e v e n t s e d i me n t a t i o n o f s o l i d s .c . Pi p e c o n ne c t i o ns . Th e i n v e r t o f t h e o u t l e t p i p e f r o m a ma n h o l ewi l l b e o n l i ne wi t h o r b e l o w t h e i n v er t o f t h e i n l e t p i p e . Wh e n t h eo u t l e t p i p e f r o m a ma n h o l e i s l a r g e r t h a n t h e l a r g e s t i n l e t p i p e , t h ec r o wn o f t h e o u t l e t p i p e i s t o b e n o h i g he r t h a n t h e l o we s t i n l e t p i p ec r o wn . Whe r e t h e i n v er t o f t he i n l e t p i p e wo u l d b e mo r e t h a n 2 4 i n c h esa b o v e t h e ma n h o l e f l o o r , a d r o p c o n ne c t i o n wi l l b e p r o v i d ed . Ty p i c a lma n h o l e s , d i me ns i o ns , ma t e r i a l s , a n d me t h o d s o f c on s t r u c t i o n a r e s h o wno n St a n d a r d Mo b i l i z a t i o n Dr a wi n g No . XEC- 0 0 1 .d . F r ame s a nd c o v er s . Ma n h o l e t o p e l e v a t i o n s wi l l b e s e t t o a v o i ds u b me r g e n c e o f t h e c o v e r b y s u r f a c e wa t e r r u n o f f a n d p on d i n g . F r ame sa n d c o v e r s must b e s u f f i c i e n t t o wi t h s t a nd i mp a c t f r o m wh e e l l o a d swh e r e s u b j e c t t o v e h i c u l a r t r a f f i c .e . De s i g n s t a n d a r d s .

( 1 ) Smoo t h f l o w c h a n n e l s wi l l b e f o r me d i n t h e ma n h o l e b o t t o m .L a y i n g h a l f t i l e t h r o u g h t h e ma n h o l e , o r f u l l p i p e wi t h t h e t o p o f t h ep i p e b e i n g b r o k e n o u t l a t e r , a r e a c c e p t a b l e a l t e r n a t i v e s .( 2 ) I n a r e a s s u b j e c t t o h i g h g r o u n d wa t e r t a b l e s , ma n h o l e s wi l l

b e c o n s t r u c t e d o f ma t e r i a l s r e s i s t a n t t o g r o un d wa t e r i n f i l t r a t i o n .f . Ma t e r i a l s o f c on s t r u c t i o n . Th e p r i ma r y c o n s t r u c t i o n ma t e r i a l st o b e u s e d f o r ma n h o l e s t r u c t u r e s a r e p r e c a s t c o n c r e t e s e c t i o ns ,p r e f a b r i c a t e d f i b e r g l a s s u n i t s , c as t - i n - p l a c e , r e i n f o r c ed o rn on r e i n f o r c e d c o n c r e t e a n d , i f n ec e s s a r y , b r i c k ma s o n r y . I n t h e p as t ,mo s t ma nh o l e s we r e b u i l t o f b r i c k ma s o n r y , a n d a r e n o w f r e q u e n t l y t h e

s o u r c e o f s i g n i f i c a n t v o l u me s o f g r o u nd wa t e r i n f i l t r a t i o n . Mo r er e c en t l y i n a t t e mp t s t o a l l e v i a t e t h i s p r o b l e m, p r e c a s t c o n c r e t e a n df i b e r g l a s s ma n h o l e s h a v e b e e n u t i l i z e d . I n c er t a i n s i t u a t i o n s p r e c as tu n i t s wi l l n o t b e s u i t a b l e , an d c as t - i n - p l a c e r e i n f o r c e d c o n c r e t e wi l lb e r e q u i r e d . Ca s t - i n - p l a c e c on s t r u c t i o n p e r mi t s g r e a t e r f l e x i b i l i t y i n


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

t h e c on f i g u r a t i o n o f e l e me n t s , a n d b y v a r y i n g r e i n f o r c i n g t h e s t r e n g t ho f s i mi l a r s i z e d s t r u c t u r e s c a n b e a d j u s t e d t o mee t r e qu i r e me n t s .4 - 2 . Bu i l d i n g c o n n ec t i o n s . Bu i l d i n g c o nn e c t i o ns wi l l b e p l a nn ed t oe l i mi n a t e a s many b e n d s a s p r a c t i c a l an d p r o v i d e c o nv e n i e n c e i nr o d d i n g . Ge ne r a l l y , c o n ne c t i o ns t o o t h e r s e we r s wi l l b e made d i r e c t l yt o t h e p i p e wi t h s t a n d a r d f i t t i n g s r a t h e r t h a n t h r o u g h ma n h o l e s .Ho we v e r , a ma n h o l e mus t b e u s e d i f t h e c on ne c t i o n i s mo r e t h a n 1 0 0 f e e tf r o m t h e b u i l d i n g c l e a n ou t .4 - 3 . Cl e a n ou t s . Cl e an o u t s mu s t b e i n s t a l l e d o n a l l s e w e r b u i l d i n gc o n n ec t i o n s t o p r o v i d e a means f o r i n s e r t i n g c l e an i n g r o ds i n t o t h eu nd e r g r o un d p i p e . An a c c e p t a b l e c l e a n o u t wi l l c o n s i s t o f a n u p t u r n e dp i p e t e r mi n a t i n g a t , o r s l i g h t l y a b o v e , f i n a l g r a d e wi t h a p l u g o r c a p .Pr e f e r a b l y t h e c l e an ou t p i p e wi l l b e o f t h e same d i a me t e r a s t h eb u i l d i n g s e we r , a n d n e v e r s ma l l e r t h a n 6 i n c h es .

4 - 2


17/31

Wt = Ct wB twh e r e :WtCtwBt

Wt = HwBcwh e r e :

2

CHAPTER 5STRUCTURAL DES I GN OF SEWERS

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

5 - 1 . Ge n e r a l . Th e s t r u c t u r a l d es i g n o f a s ewe r r e q u i r e s t h a t t h es up po r t i n g s t r e n g t h o f t h e p i pe a s i n s t a l l e d mu s t e q u a l o r e x c e e d t h ee x t e r n a l l o a d i n g mu l t i p l i e d b y a f a c t o r o f s a f e t y . Th e f o l l o wi n gc r i t e r i a f o r s t r u c t u r a l d e s i g n o f s ewe r s a r e b a s e d o n t h e a s s u mp t i o nt h a t s e we r s wi l l b e l a i d i n t r e n c h es e n t i r e l y b el o w t h e n a t u r a l g r o u n ds u r f a c e a n d b a c k f i l l e d wi t h s u i t a b l e ma t e r i a l s , t h a t t he s i d e s o f t h et r e n c h wi l l b e n e a r l y v er t i c a l b e l o w t h e t o p o f t h e p i pe a nd wi l l h a v es l o pe s n o f l a t t e r t h a n o n e h o r i z o n t a l t o t wo v e r t i c a l a b o v e t h e p i pe ,a n d t h a t t he t r e n c h wi d t h a t t h e t o p o f t h e p i p e wi l l b e r e l a t i v e l yn a r r o w . I n g en er a l , t h e t r e n c h wi d t h wi l l b e l i mi t e d t o t h e ma x i muma l l o we d o r r e c omme n d e d b y t h e p i pe ma nu f a c t u r e r .5 - 2 . L o a d s o n s e we r s . Th e r e a r e t h r ee k i n d s o f e x t e r n a l l o a d s t owh i c h a s e we r l a i d i n a t r e n c h ma y b e s u b j e c t e d . The y a r e ( 1 ) l o ad sd u e t o t r e n c h f i l l i n g ma t e r i a l s , ( 2 ) u n i f o r ml y d i s t r i b u t e d s u r f a c el o ad s , s u c h a s s t o c k p i l e d ma t e r i a l s o r l o o s e f i l l , a n d ( 3 ) c o nc e n t r a t e ds u r f a c e l o ad s , s u c h a s t h o s e f r o m t r u c k wh e el s .

a . T r e nc h f i l l l o ad s . Th e Ma r s t o n f o r mu l a wi l l b e u s e d f o rc a l c u l a t i n g l o ad s o n r i g i d c o n d u i t s a s s h own i n t h e f o l l o wi n g e q u a t i o n :

v er t i c a l l o ad o n c o n d u i t i n p o u n d s pe r l i n e a l f o o tt r e n c h l o ad c o e f f i c i e n t f o r b u r i e d c o n d u i t su n i t we i g h t o f t r e n c h f i l l ma t e r i a l s i n p c f , a n dh o r i z o n t a l wi d t h o f t r e n c h a t t o p o f p i pe i n f e e tF o r c a l c u l a t i o n o f l o ad s o n f l e x i b l e c o n d u i t s t he p r i s m f o r mu l a wi l l b eu s e d a s s h o w n i n t h e f o l l o wi n g e q u a t i o n :

Hw = h ei g h t o f f i l l f r o m t o p o f p i pe t o g r o u nd s u r f a c e i nf e e tB c = h o r i z o n t a l wi d t h o r o u t s i d e d i a me t e r o f p i pe i n f e e t

I n t h e a b s e n c e o f s o i l d e n s i t y me a s u r e me n t s , t he we i g h t pe r c u b i c f o o to f v a r i o us ma t e r i a l s may b e t a k e n a s 1 2 0 p o u n d s . Th e l o a d c o e f f i c i e n tCt i s a f u n c t i o n o f t he f i l l h ei g h t H d i v i d e d b y t he wi d t h o f t r e n c h


18/31

E1 4 1110- 3- 1749 Apr 84

B t , a n d wi l l b e d e t e r mi n e d f r o m f i g u r e 5 - 1 . An e x ami n a t i o n o f t h eMa r s t o n f o r mu l a wi l l s h o w t h e i mp o r t a n c e o f t h e t r e n c h b e i n g a s n a r r o wa s p r a c t i c a b l e a t a n d b e l o w t h e t op o f t h e p i p e .b . Un i f o r ml y d i s t r i b u t e d l o a ds . Di s t r i b u t e d l o a ds o n r i g i d a n df l e x i b l e c o n d u i t s wi l l b e c a l c u l a t e d b y t h e f o l l o wi n g e qu a t i o n :

Wd = CspFBcwh e r e :Wd = v e r t i c a l l o a d o n t h e c o n d u i t i n p o u n d s p e r l i n e a l f o o tC s = s u r f a c e l o a d c oe f f i c i e n t f o r b u r i e d c o n d u i t sp = i n t e n s i t y o f d i s t r i b u t e d l o a d i n p s fF = i mp a c t f a c t o r , a n dB c = h o r i z o n t a l wi d t h o r o u t s i d e d i a me t e r o f p i p e i n f e e t

Th e l o a d c oe f f i c i e n t C s i s d e p e n d e n t u p o n t h e a r e a o v e r wh i c h t h e l o a dp a c t s . I t wi l l b e s e l e c t e d f r o m t a b l e 5 - 1 a s a f u n c t i o n o f t h e a r e awi d t h D a n d l e n g t h M, e a c h d i v i d e d b y t wi c e t h e h e i g h t o f f i l l H . Th ei mp a c t f a c t o r F wi l l b e d e t e r mi n e d wi t h t h e u s e o f t a b l e 5 - 2 .T a b l e 5 - 2 . I mp a c t F a c t o r ( F ) v s . He i g h t o f C o v e r

* Re f e r t o d a t a a v a i l a b l e f r o m Ame r i c a n Ra i l wa y En g i n e e r i n gAs s o c i a t i o n ( AREA)Re f e r t o d a t a a v a i l a b l e f r o m F ed e r a l Av i a t i o n Ad mi n i s t r a t i o n ( F AA)

So u r c e : H a n d b o o k o f PVC P i p e - De s i g n a n d Co n s t r u c t i o n b y Un i - B e l lP l a s t i c P i p e As s o c i a t i o n , Se c o n d e d i t i o n , 1 9 8 2 , p . 1 5 1 .c . Co nc e n t r a t e d l o a ds . Th e f o r mu l a t o b e u s e d f o r c a l c u l a t i n gc o n c e n t r a t e d l o a ds o n r i g i d a n d f l e x i b l e c o n d u i t s i s g i v e n b y t h ef o l l o wi n g e q u a t i o n :

We = CSPF / L

I n s t a l l a t i o n Su r f a c e Co n d i t i o n

No t e t h a t f o r a s t a t i c l o a d , F = 1 . 0 .

He i g h t o fCo v e r , f t . Hi g h wa y s Ra i l wa y s R u nw a y s Ta x i wa y s , Ap r o n s ,Ha r d s t a n d s , Ru n - u p Pa d s0 t o 1 1 . 5 0 1 . 7 5 1 . 0 0 1 . 5 01 t o 2 1 . 3 5 * 1 . 0 02 t o 3 1 . 1 5 " " 1 . 0 0 * *Ove r 3 ' 1 . 0 0 1 . 0 0


19/31

x 1 a r0WJ

1 . 0 1 . 5 2 0 3 . 0 4 0 5 . 03 02 52 0

1 5

1 09876543

2

0VALUES OF COEFF I C I ENT Ct

DE SI GN A ND CONS TRUCT I ON OF SA NI T ARY AND S TORMSEWERS - WPCF MANUAL OF PRACT I CE NO . 9 BY WAT ERPOL L U T I ON CON TROL FEDERAT I ON , 1 9 7 0 , P . 1 8 9 .

F I GURE 5 - 1 . T RE NCH LOAD COEFFI C I E NT S

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

2

1 . 00 . 90 . 80 . 7 x ~m

0 . 50 . 4

0 . 3

0 . 1 5

Ct ( GRAPH ON LEFT/ .,

- 1 - 1 1 1 1 1 1 1 " 1 1 i i ~ ~rl_ ~j h I ~ I ~11 U~ ~

t

r r i i ~ ! r ~ ~ n r- /. r

I F N A' '

.Gr a nu l a ra r ma t e r i a l swi t h o ut c o he s i o nSand and g r a v e l

I 1 0C t ( G R A PH ONT j - FI GH T ) Sa t u r a t e d t o p s oi lb Or d i n a r y d amp c l a ySa t u r a t e d c l a y

0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5 0 . 3 0 0 . 4 0 0 . 5 0 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 0 1


20/31

Te5--1.Sa

L

C

ce

a

Vu

oL

C

cesC

,foC

aeaDsbe

s

co

04

S

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L

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NwmksineaoothB

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Sc:Dga

C

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SomSws-

G

M

ofPacN.9bWe

PuoC

oF

ao

1

p.2.

~0rn

v rBc 2H

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

M 2H0.6

L

o

2H0.7

0.8

0.9

1

.

1

.2

1

.5

2.0

5.0

0.1

0.0

0.037

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.2

0.0

0.0

0.1

0.1

0.1

0.1

0.189

0.2

0.2110.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.3

0.0

0.1

0.1

0.1

0.2

0.2

0.2

0.2

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.4

0.0

0.131

0.1

0.2

0.2

0.3

0.349

0.3

0.3

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.5

0.0

0.1

0.2

0.2

0.3

0.3

0.4

0.441

0.4

0.481

0.5

0.525

0.5

0.5

0.6

0.0

0.1

0.2

.3

0.3

0.4

0.4

0.499

0.5

0.5

0.5

0.5

0.6

0.6

0.1

0.0

0.1

0.2

5.3

0.4

0.4

0.5

0.5

0.5

0.597

0.6

0.6

0.6

0.6

0.8

0.1

0.2

0.2

0.3

0.4

0.4

0.5

0.5

0.6

0.639

0.6

0.7

0.7

0.7

0.9

0.1

0.211

0.3

0.391

0.4

0.5

0.5

0.615

0.6

0.6

0.7

0.7

0.7

0.7

1.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.4

0.544

0.5

0.6

0.6

0.701

0.7

0.7

0.8

0.8

1.2

0.117

0.229

0.3

0.4

0.5

0.5

0.6

0.6

0.711

0.740

0.7

0.8

0.8

0.8

1.5

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.5

0.6

0.7

0.7

0.7

0.8

0.8

0.8

0.9

2.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.6

0.7

0.7

0.8

0.8

0.8

0.9

0.9


21/31

wh e r e :

EM 1 11 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

w e = v er t i c a l l o a d o n t h e c o n du i t i n p o u n d s p e r l i n e a l f o otC s = s u r f a c e l o a d c oe f f i c i e n t f o r b ur i e d c o n du i t sP = c o nc e n t r a t e d l o a d i n p o u n d sF = i mp a c t f a c t o r , a n dL = e f f e c t i v e l e n g t h o f c o n d u i t i n f e e t

An e f f e c t i v e l e n g t h o f 3 f e e t wi l l b e u s e d i n a l l c a s e s , e x c e p t wh e r ep i p e l e n g t h s a r e l e s s t h a n 3 f e e t , i n wh i c h c a s e t he a c t u a l l e n g t h o fp i p e wi l l b e u s e d . Th e l o a d c oe f f i c i e n t C s i s a f u n c t i o n o f c o n du i twi d t h B c a n d e f f e c t i v e l e n g t h L , e a c h d i v i d e d b y t wi c e t he h ei g h t o ff i l l H . De t e r mi n a t i o n o f t h e l o a d c oe f f i c i e n t wi l l b e b y t he u s e o ft a b l e 5 - 1 , a n d i mp ac t f a c t o r F wi l l b e s e l e c t e d f r o m t a b l e 5 - 2 . I twi l l b e n o t e d f r o m t a b l e 5 - 2 t h a t t h e e f f e c t o f a c o n c en t r a t e d o rd i s t r i b u t e d l o a d d i mi n i s he s r a p i d l y a s t h e amo u n t o f c o v e r o v e r t hes ewe r i n c r e as es .5 - 3 . Su pp o r t i n g s t r e n g t h o f s e we r s . A s e we r ' s a b i l i t y t o r e s i s te x t e r n a l e a r t h a n d s u p er i mp o s ed l o ad s d e p e n d s n o t o n l y o n t h e p i p e ' si n he r e n t s t r u c t u r a l c ap a b i l i t y , b u t a l s o o n t h e me t h o d o f i n s t a l l i n gt h e p i p e i n t he t r e n c h, i . e . , c l a s s o f b ed d i n g , t y pe o f b a c k f i l lma t e r i a l s , p er c e n t a g e o f c o mp ac t i o n , e t c .

a . Ri g i d c o n d u i t . Pi p e s t r e n g t h i n g e n er a l wi l l b e d et e r mi n ed b yt h e t h r e e - e d g e b ea r i n g t e s t o r TEBT ( t e r me d c r u s h i n g s t r e n g t h i nv a r i o u s p i p e s pe c i f i c a t i o n s ) a n d i s e x p r e s s ed i n p o u n d s pe r l i n e a lf o ot . Howe v e r , s i n c e t h i s d o e s n o t r e pr e s en t t he a c t u a l f i e l d l o a d i n gc o n d i t i o n s , a r e l a t i o n s h i p mus t b e e s t a b l i s he d b e t we e n c a l c u l a t e d l o a d,l a b o r a t o r y t e s t s t r e n g t h a n d f i e l d s u pp o r t s t r e n g t h . T h e f o l l o wi n gd e f i n i t i o n s a n d t e r mi n o l o g y wi l l b e u s e d t o d ev e l o p f i e l d s u p po r ts t r e n g t h .( 1 ) F i e l d s u p po r t s t r e n g t h i s t he ma x i mu m l o a d i n p o u n d s p e rl i n e a l f o ot wh i c h t he p i p e wi l l s u p po r t whe n i n s t a l l e d u n d e r s pe c i f i e dt r e n c h b ed d i n g a n d b a c k f i l l c o n d i t i o n s .( 2 ) Th e l o a d f a c t o r i s t h e r a t i o o f t h e f i e l d s u p po r t s t r e n g t ht o t he t h r e e - e d g e b ea r i n g t e s t a n d wi l l b e s e l e c t e d f r o m f i g u r e 5 - 2d ep en d i n g o n t h e c l a s s o f b ed d i n g u s e d .( 3 ) Sa f e s u p p o r t i n g s t r e n g t h i s t h e f i e l d s u p po r t s t r e n g t hd i v i d e d b y a f a c t o r o f s a f e t y , e q u a l t o 1 . 5 f o r r i g i d c o n du i t s .( 4 ) Th e t o t a l l o a d c a l c u l a t e d i n p ar a g r a ph 5 - 2 mus t n o t e x c e e dt h e s a f e s u p p o r t i n g s t r e n g t h .( 5 ) An a d d i t i o n a l p a r a me t e r i s t h e wo r k i n g s t r e n g t h , wh i c h i st h e t h r e e - e d g e b e a r i n g s t r e n g t h d i v i d e d b y t h e f a c t o r o f s a f e t y .

5 - 5


22/31

EM 1 11 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

CAREFULLYPLACED

BACR' F I L LASTN D 44 8NO . 6 7 CRUSHED

STONE OR OTHERMATERI AL :CONCRETELOAD FACTORS 2 . 8 PLAI N CONCRETE - WAD FACTORS 2 . 8 PLAI N CONCRETE3 . 4 REI NFORCED CONCRETE P- 0 . 4 % 3 . 4 REI NFORCED CONCRETE P- 0 . 4 %( TRANSVERSE STEEL) ( TRANSVERSE STEEL)

ASTM D 4 48NO . 6 7 CRUSHEDSTONE OR OTHER

MATERI AL :

1 . 2 5 B ORcBc + 8 " MI N .

2 0"M

CLASS A- I

1 2 " MI N .

Bc / 4Bc / 44 " MI N .

12 " MI N .

Bc / 84 " MI N .

LOAD FACTOR 2 . 2 LOAD FACTOR 1 . 9

CRUSHED STONE ENCASEMENT CLASS B

L OAD FACTOR 1 . 5

12 " MI N .

Bc / 6 MI NBc / 84 " `,

L EGEND :Bc - Ou t s i . ? T . d i a me t e r o f p i p e

CLASS C H - Ba c k f i l l c o v e r a b o v e t o p o f p i p e CLASS DD - I n s i d e d i a me t e r o f p i p ed - De p t h o f b ed di n g ma t e r i a l b e l o w p i p eA - Ar e a o f t r a ns v er s e s t e el i n t h e c r a d l eo f a r c h e x p r e s s ed a s 3 p e r c e n t o f t h ea r e a o f c on c r e t e a t t h e i n v er t o r c r o wnNOTE : Fo r r o c k o r o t h e r i n c omp r e s s i b l ema t e r i a l , t h e t r e n c h s ho u l d beo v er e x c a v at e d a mi n i mu m o f 6 i n c h esa n d r e f i l l e d wi t h g r a n u l a r ma t e r i a l .

CLAY PI PE ENGI NEERI NG MANUAL BY NATI ONAL CLAYP ; I P P , I NST I TUTE, 1 , 9 8 2 , P . 5 2- 5 3 .FTGUPE 5 - 2 . LOAD FACTORS AND CLASS OF BEDDTNG

5 - 6

CLASS A- I I

FLAT OR RESTORED TRENCH BOTTOMLOAD FACTOR 1 . 1

1 2 " MI N .

Bc / 2Bc / 84 " MI N .

1 2 " MI N .


23/31

d . Pi p e i n s t a l l a t i o n .

EM 1 11 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

b . Sp e c i a l r i g i d c o nd u i t t e s t i n g . F o r p i p i n g n o t t e s t e d a n d r a t e db y t h e TEBT me t h o d , o t h e r s t r e n g t h c r i t e r i a wi l l b e a p p l i e d a s f o l l o ws .Re i n f o r c e d c on c r e t e p i p e s t r e n g t h wi l l b e b a s e d o n D- l o ad s a t t h e0 . 0 1 - i n c h c r a c k l o a d a n d / o r u l t i ma t e l o a d a s d e s c r i b ed i n t h e ACPACo nc r e t e P i p e H a n d b o o k . Fo r d u c t i l e i r o n p i p e , ANSI A2 1 . 5 0 wi l l b eu s e d t o c a l c u l a t e t h e r e q u i r e d p i p e t h i c k ne s s c l a s s i f i c a t i o n i nr e l a t i o n t o f i e l d l o a d i n g s . Th e s t r e n g t h o f c a s t i r o n s o i l p i p e , wh i c hn or ma l l y wi l l b e u s e d f o r b u i l d i n g c o nn e c t i o n s o n l y , s h ou l d b ee v a l u a t e d a s o u t l i n e d i n t h e CI SPI Cas t I r o n So i l P i p e a n d F i t t i n g sH a n d b o o k .

c . F l e x i b l e c o n d u i t . Th e c ap a b i l i t y t o r e s i s t p i p e d e f l e c t i o n a n db u c k l i n g u n d e r l o ad s i s t h e p r i ma r y c r i t e r i o n u s e d i n t h e s t r u c t u r a ld e s i g n o f f l e x i b l e c o n d u i t . Wh e n l o ad e d t h e p i p e wa l l s wi l l d e f l e c t ,t h e r e b y c r e a t i n g a p as s i v e s o i l s u p p o r t a t t h e s i d e s o f t h e c o nd u i t .Th i s p i p e - s o i l s y s t e m i s e s s e n t i a l i n p r o v i d i n g a h i g h e f f e c t i v es t r e n g t h , o f t e n e na b l i n g i t t o o u t p e r f o r m r i g i d p i p e u n d e r i d e n t i c a ll o a d i n g a n d s oi l c o n d i t i o n s . Wh i l e t h e t h r e e - e d g e b ea r i n g s t r e n g t h i sa n a p p r o p r i a t e me a s u r e o f l o a d c a r r y i n g c ap a c i t y f o r r i g i d c o n du i t s , i ti s n o t a p p l i c a b l e f o r d e s c r i b i n g f l e x i b l e p i p e s t i f f n e s s . B e c a u s e af l e x i b l e c o n du i t must s u c c e s s f u l l y i n t e r a c t wi t h t h e s u r r o un d i n g s o i lt o s u p p o r t i t s l oa d , t h e me t h o d o f b a c k f i l l p l a c e me n t , t y p e s o fma t e r i a l s u s e d , s oi l c o mp a c t i o n , e t c . , a r e mo r e c r i t i c a l t h an t r e n c hwi d t h o r b e dd i n g . PVC wi l l b e d e s i g n e d a s r e c omme n d e d b y t h ema nu f a c t u r e r .

( 1 ) Be d d i n g . F i g ur e 5 - 2 d e p i c t s v a r i o u s c l a s s e s o f b e dd i n gg e ne r a l l y u s e d w h e n i n s t a l l i n g s e we r s .( 2 ) Ba c k f i l l a n d c o mp a c t i o n . Ba c k f i l l ma t e r i a l s a n d c o mp a c t i o nr e q u i r e me n t s wi l l b e i n c l u d e d i n t h e s p e c i f i c a t i o n s . Th e p os s i b l e u s eo f l o c a l l y a v a i l a b l e ma t e r i a l s f o r b a c k f i l l wi l l b e i n v e s t i g a t e d .Co mp a c t i o n r e q u i r e me n t s wi l l b e d e s i g na t e d f o r t h e p a r t i c u l a r s o i l a n dmo i s t u r e c o n t e n t a t t h e s i t e .( 3 ) I n s t a l l a t i o n ma n u a l s . I n s t a l l a t i o n ma n u a l s f o r t h ep a r t i c u l a r t y p e s o f p i p e t o b e s p e c i f i e d wi l l b e r e v i e we d t o a s c e r t a i n

t h a t b e d d i n g , b a c k f i l l , a n d c o mp a c t i o n a r e a d e qu a t e f o r t h e e x i s t i n gs u b s u r f a c e c on d i t i o n s a t t h e s i t e .5 - 4 . Sp e c i a l d e s i g n s . Se we r s s h ou l d b e r o u t e d t o a v o i d a r e a s wh e r es o i l s i n v e s t i g a t i o n s i n d i c a t e p o o r s oi l c o n d i t i o n s , r o c k , o r r o u g ht e r r a i n . I n c a s e s wh e r e t h e s e c on d i t i o n s c a n n o t b e a v o i d e d , t h ef o l l o wi n g s p e c i a l d es i g n a p p r o a c h e s a r e t o b e c o ns i d e r e d .

a . Un s a t i s f a c t o r y s oi l c o n d i t i o n s . I n s i t u a t i o n s wh e r e u n s t a b l ema t e r i a l s o c c u r a t s h a l l o w d e p t h s , i t wi l l g e n e r a l l y b e a c c e p t a b l e t o


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EM 1 11 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

o v e r e x c av a t e n a t i v e s o i l t o j u s t b el o w t h e t r e n c h b o t t o m a n d r e p l a c ewi t h a l a y e r o f c r u s h e d s t o ne , g r a v e l , o r o t h er c o a r s e a gg r e g a t e .Co n c r e t e o r woo d e n c r a d l e s c an b e u s e d i n l i e u o f a g g r e g a t e s .b . I n s t a l l a t i o n i n r o c k . Whe r e s e we r s mu s t b e c on s t r u c t e d i n r o c k yt e r r a i n , t r e n c h e s wi l l b e s u f f i c i e n t l y wi d e t o p r o v i d e c l e a r a nc eb e t we e n t h e s i d e s a n d b o t t o m o f t h e p i p e , a n d a n y r o c k i n t h e t r e n c h .Pi p e mu s t b e i n s t a l l e d t o a v o i d a l l c o n t a c t wi t h r o c k , o r a n y o t h e ru ny i e l d i n g ma t e r i a l i n t h e t r e n c h . A g r a n u l a r t y pe b ed d i n g o r c on c r e t ec r a d l e wi l l n or ma l l y b e p r o v i d e d a l o n g t h e p i p e b o t t om, a n d t r e n c h e swi l l b e b a c k f i l l e d wi t h s a t i s f a c t o r y ma t e r i a l s .c . Ab o v e g r o u n d s e we r s . Sewe r s a r e n or ma l l y l a i d u n d e r g r o u nd , a n da t s u f f i c i e n t d ep t h s t o b e p r o t e c t e d f r o m i mp a c t a n d f r e ez i n g .Howe v e r , i n c a s e s wh e r e v al l e y s , wa t e r c o u r s e s , s t r u c t u r e s , o r o t h e r

o b s t a c l e s mu s t b e c r o s s e d , i t i s s o me t i me s mo r e a d v a n t a g e ou s t o i n s t a l ls e we r s a b ov e g r o u n d . Sewe r s s u p p o r t e d f r o m b r i d ge s , p i e r s , s u s p e n s i o nc a b l e s , o r p i p e be a ms , e t c . , wi l l b e d e s i g n e d wi t h a de qu a t e s t r u c t u r a lc a p a b i l i t y . Pr o t e c t i o n a ga i n s t f r e ez i n g a n d p r e v e n t i o n o f l e a k ag e a r ei mp o r t a n t d es i g n c on s i d er a t i o n s . Ex p a n s i o n j o i n t i n g ma y a l s o b er e q u i r e d .

d . J a c k i n g , b o r i n g , a n d t u nn e l i n g . I n s i t u a t i o n s wh e r e s e we r s mu s tb e c on s t r u c t e d mo r e t h an 1 5 f e e t b el o w g r o u n d s u r f a c e , t h r o u g hemb a n k me n t s , u n d e r r a i l r o a d s , o r wh e r e s u r f a c e c o n d i t i o n s ma k e i td i f f i c u l t o r i mp r a c t i c a l t o e x c av a t e o p e n t r e n c he s , i t wi l l b en ec e s s a r y t o i n s t a l l t h e p i p e b y o t h e r me t h o d s . I n t h es e c a s e s , p i p ema y b e p u s he d , j a c k ed , b o r e d , o r t u n n e l e d i n t o p l a c e . A c as i n g p i p ewi l l n o r ma l l y b e r e q u i r e d f o r s e we r s i n s t a l l e d u n d e r r a i l r o ad s , p r i ma r ya c c e s s r o ad s an d a i r f i e l d p a v eme n t s . Th e v o i d s p a c e b e t we e n t h e s e w e rp i p e a n d c a s i n g wi l l b e f i l l e d wi t h s p ec i a l a g g r e g a t e s c a p ab l e o f b e i n gb l o wn i n t o p l a ce , o r wi t h c omme r c i a l l y a v a i l a b l e p o l y e t h y l e n e o r o t h e rt y p e s pa c e r s , s a dd l e s , a n d s e a l s . De p en d i n g o n s o i l r e s i s t a n c e , r i g i de x t r a s t r e n g t h p i p e c an b e f o r c e d u n d e r g r o u nd b y ma c h i n e f o r d i s t a n c e so f 5 0 t o 15 0 f e e t .


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CHAPTER 6SEWER PI PE MATERI ALS, F I TT I NGS, AND JOI NTS

6 - 1 + . Ge n e r a l . Fa c t o r s wh i c h wi l l b e c o n s i d e r e d i n t h e s e l e c t i o n o fs e w e r p i p e ma t e r i a l s a n d p i p i n g s y s t e ms a r e :- Av a i l a b i l i t y o f p i p e i n r e q u i r e d s i z e s , s t r e n g t h s , e t c .- Av a i l a b i l i t y o f f i t t i n g s , c o nn ec t i o n s , a n d a da p t e r s .- Ea s e o f h a n d l i n g a n d i n s t a l l a t i o n .- Ph y s i c a l s t r e n g t h .- F l o w c h a r a c t e r i s t i c s o r f r i c t i o n c o e f f i c i e n t .- J o i n t wa t e r t i g h t n e s s a n d e a s e o f i n s t a l l a t i o n .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

- Re s i s t a n c e t o a c i d s , a l k a l i s , h i g h t e mp e r a t u r e o r c o r r o s i v ewa s t e s , a n d c o r r o s i v e s o i l s .No p i p e ma nu f a c t u r e d i s s u i t a b l e f o r a l l s ew e r i n s t a l l a t i o nr e q u i r e me n t s a n d c o n d i t i o n s . Th e p i p e ma t e r i a l s c o v e r e d i n t h i sc h a p t e r a r e t h e o n e s mo s t o f t e n u s e d f o r s an i t a r y a n d i n d u s t r i a l wa s t es e we r s . E a c h t y pe o f p i p e wi l l b e e v a l u a t e d t o d e t e r mi n e i t ss u i t a b i l i t y f o r t he p a r t i c u l a r d e s i g n . Whe r e i r o n o r c o n c r e t e p i p e a r et o b e c o ns i d e r e d , s p ec i a l a t t e n t i o n wi l l b e p a i d t o s u b s u r f a c e a n d s o i lc o n d i t i o ns . The c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s o i l i n wh i c h a p i p e i s p l a c eda f f e c t t h e r a t e s o f c o r r o s i o n , wi t h t h e mos t c o r r o s i v e s o i l s b e i n gt h o s e h av i n g p o o r a e r a t i o n a n d h i g h v a l u e s o f a c i d i t y , e l e c t r i c a la n d mo i s t u r e c o n t e n t . Th e r e l a t i v ee s t i ma t e d b y e v a l u a t i n g t h e d e g r e e o f

o r c o n c r e t e p i p e l i n e s p r e v i o u s l y b u r i e di n t h e s o i l . F a c i l i t y e n g i n e e r p e r s o n n e l wi l l n o r ma l l y h a v e k n o wl e d g eo f t h e s e ma t t e r s . Wh e n t h i s i n f o r ma t i o n i s n o t a v a i l a b l e , o r i sn o n c o n c l u s i v e , r e s i s t i v i t y t e s t s o f t h e s o i l wi l l b e c o n d uc t e d a n dr e s u l t s e v a l u a t e d a s r e q u i r e d . Pi p e ma t e r i a l s f o un d i n a p p r o p r i a t e f o ru s e wi l l b e d e l e t e d f r o m t h e p r o j e c t s pe c i f i c a t i o n s .

c o n d u c t i v i t y , d i s s o l v ed s a l t s ,p o t e n t i a l f o r c o r r o s i o n may b ec o r r o s i o n o f e x i s t i n g me t a l l i c

6 - 2 . Du c t i l e i r o n .a . Du c t i l e i r o n ( DI ) p i p e i s u t i l i z e d f o r s e we r s r e q u i r i n g a h i g hr e s i s t a n c e t o e x t e r n a l l o ad i n g , a h i g h d eg r e e o f t o u gh n e s s a n dd u c t i l i t y . I t i s we l l s u i t e d f o r mos t s an i t a r y s e we r s i n c l u d i n g r i v e rc r o s s i n gs , p i p i n g a t wa s t e wa t e r t r e a t me n t f a c i l i t i e s , p i p e l o c a t e d i nu n s t a b l e s o i l s , h i g h wa y a n d r a i l c r o s s i n gs , wa t e r l i n e c r o s s i n gs ,d ep r e s s e d s e we r s a n d p i p i n g a b o v e g r o u n d . Howe v e r , t h e u s e o f DI p i p e

i s l i mi t e d s ome wh a t b y a s us c e p t i b i l i t y t o c o r r o s i o n f r o m wa s t e wa t e r sc o n t a i n i n g a c i d s , a n d f r o m a g g r e s s i v e s o i l s . DI p i p e wi l l n o r ma l l y b e


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6 - 5 . Co nc r e t e .a . Co n c r e t e s ewe r p i p e i s a p p r o p r i a t e f o r a p p l i c a t i o n s r e qu i r i n g

l a r g e d i a me t e r s i z es o r h i g h s t r e n g t h c ha r a c t e r i s t i c s . Ca r e s h o u l d b et a k en wh e n s p e c i f y i n g c o n c r e t e p i p e t o a s s u r e t h at i t i s s u i t a b l e f o rt h e e n v i r o n me n t i n wh i c h i t wi l l b e i n s t a l l e d . T y p e I I A c eme n t , a ss pe c i f i e d i n ASTM C 1 5 0 , i s s u f f i c i e n t f o r most i n s t a l l a t i o n s . T y p e Imay b e u s e d i n c e r t a i n s i t u a t i o n s wh e r e l e s s t h an 0 . 1 p e r c e n t s o l u b l es u l f a t e s ( S0 4 ) o c c u r i n t h e s o i l , o r t h e wa s t e wa t e r c o n t a i n s l e s s t h an1 5 0 mg / 1 s u l f a t e s . I f t h e s o i l c o n t a i n s mo r e t h an 0 . 2 p e r c e n t wa t e rs o l u b l e s u l f a t e s , o r t h e wa s t e wa t e r s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n e x c e e d s 1 0 0mg / 1 , T y p e V c emen t wi l l b e r e q u i r e d . Un l i n ed c o n c r e t e p i p e i s s u b j e c tt o s c ou r i n g b y wa s t e wa t e r s c a r r y i n g g r i t a nd s a n d a t h i g h v e l o c i t i e s .b . Re i n f o r c e d c on c r e t e ( RC) p i p e wi l l b e u s e d wh e r e h i g h e x t e r n a ll o a d i n g s a r e a n t i c i p a t e d a n d l a r g e d i a me t e r s o r t i g h t j o i n t s a r er e q u i r e d . T h e a d v an t a g e s o f RC p i p e i n c l u d e a wi d e r a n g e o f d i a me t e r s ,1 2 - i n c h t h r o ug h 1 0 8 - i n c h , a n d l a y i n g l e n gt h s , 4 f e e t t o 2 4 f e e t , wh i c h

a r e a v ai l a b l e . A d i s a dv a nt a ge i s t h e l a c k o f c o r r o s i o n r e s i s t a n c e t oa c i d s , e s p e c i a l l y c r i t i c a l wh e r e h y d r o g e n s u l f i d e i s g en e r a t e d i ns ub s t a n t i a l q u a n t i t i e s . Howe v e r , s p ec i a l PVC o r c l a y l i n e r p l a t e s ,c oa t i n g s o f c o a l - t a r , c oa l - t a r e p o x y , v i n y l , o r e p o x y mo r t a r c a n b ea p p l i e d t o t h e p i p e f o r c o r r o s i o n p r o t e c t i o n . No n r e i n f o r c e d c o n c r e t es ew e r p i p e i s g e n e r a l l y a v a i l a b l e i n d i ame t e r s 4 - i n c h t h r o ug h 3 0 - i n c h ,a n d i n mi n i mu m l a y i n g l e n g t h s o f 3 f e e t . Co nc r e t e p i p e j o i n t s a r ee i t h e r b e l l a n d s p i g o t t y pe u s i n g 0 - r i n g g as k e t s , o r t o n g u e a n d g r o ov et y pe ma d e wi t h c e men t mo r t a r o r b i t u mi n o u s ma s t i c . De s i g n o f c o n c r e t es e we r s wi l l b e i n a c c o r d a n c e wi t h t h e ACPA Co nc r e t e P i p e H a n d b o o k .6 - 6 . As b e s t o s - c e me n t .

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a . As b e s t o s - c e me n t ( A C) p i p e i s made f r o m a mi x t u r e o f a s be s t o sf i b e r s a nd p o r t l a n d cemen t . AC p i p e ma t c h e s t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t ep i p e b u t we i g h s l e s s a nd i s ma nu f a c t u r e d i n a wi d e v a r i e t y o f s t r e n g t hc l a s s i f i c a t i o n s a n d l a y i n g l e n g t h s . AC p i p e wi l l d e t e r i o r a t e i n ac o r r o s i v e e n v i r o n me n t o f h y d r o g en s u l f i d e , a c i d wa s t e s o r a g g r e s s i v es o i l s ; h o w e v e r some d e gr e e o f p r o t e c t i o n c a n b e p r o v i d e d wi t h p l a s t i cl i n i n g s . AC p i p e ma t e r i a l a l l o we d f o r s e we r s wi l l b e l i mi t e d t o T y p eI I a s r e c omme n d e d i n ASTM C 5 0 0 .

b . Fo r g r a v i t y s e we r s 8 - i n c h i n d i a me t e r an d a b o v e , AC p i p e i sma nu f a c t u r e d i n f i v e s t r e n g t h c l a s s i f i c a t i o n s c o n f o r mi n g t o ASTM C 4 2 8 ,n ame l y , Cl a s s 1 5 0 0 , 2 4 0 0 , 3 3 0 0 , 4 0 0 0 , a n d 5 0 0 0 . Th e c l a s s d e s i g n a t i o nr e f e r s t o t h e mi n i mu m t h r e e - e d g e b e a r i n g t e s t s t r e n g t h i n p o u n d s p e rl i n e a l f oo t o f p i p e . Cl a s s e s 1 5 0 0 , 2 4 0 0 , a n d 3 3 0 0 a r e g e n e r a l l ya v a i l a b l e i n d i a me t e r s 8 - i n c h t h r o ug h a ma x i mum o f 3 0 - i n c h , a n d Cl a s s e s4 0 0 0 a nd 5 0 0 0 i n d i ame t e r s 1 0 - i n c h t h r o ug h 4 2 - i n c h . L a y i n g l e n g t h sn or ma l l y a r e 1 0 an d 1 3 f e e t . J o i n t s a r e ma d e wi t h c o u p l i n g s emp l o y i n gr u b be r r i n g g as k e t s .

6 - 3


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EM 1 11 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

6 - 7 . Po l y v i n y l c h l o r i d e p l a s t i c .a . Po l y v i n y l c h l o r i d e ( PV C) p i p e i s c h e mi c a l l y i n e r t t o most a c i d i c

a n d a l k a l i n e wa s t e s , a n d i s t o t a l l y r e s i s t a n t t o b i o l o g i c a l a t t a c k .Si n c e i t i s a n on c o n d uc t o r , PVC p i p e i s i mmun e t o n e a r l y a l l t y p e s o fu n d e r g r o u n d c o r r o s i o n c a u s e d b y g a l v an i c o r e l e c t r o c h emi c a l r e a c t i o n s ,i n a d d i t i o n t o a gg r e s s i v e s o i l s . Du r a b i l i t y , l i g h t we i g h t , a h i g hs t r e n g t h - t o - we i g h t r at i o , l o n g l a y i n g l e n g t h s , wa t e r t i g h t j o i n t s a n ds mo o t h i n t e r i o r s u r f a c e s a r e c ha r a c t e r i s t i c s wh i c h make PVC p i p e a na t t r a c t i v e a l t e r n a t i v e f o r u s e i n s ewe r s y s t e ms . Di s ad v an t a g e s i n c l u d ep o s s i b l e c h emi c a l i n s t a b i l i t y d u e t o l o n g - t e r m e x po s ur e t o s un l i g h t ,e x c e s s i v e p i p e d e f l e c t i o n u n d e r t r e n c h l o a d i n g s wh e n i n s t a l l e di mp r o p e r l y o r s u b j e c t e d t o h i g h t e mp e r a t u r e wa s t e s , a n d b r i t t l e n e s swhen e x p o s e d t o v e r y c o l d t e mp e r a t u r e s .b . PVC s ewe r p i p e i s a v a i l a b l e i n d i ame t e r s 4 - i n c h t h r o u g h 2 4- i n c h ,a n d i n l a y i n g l e n g t h s o f 1 0 t o 2 0 f e e t . Pi p e d i me ns i o n s c o mp l y wi t h

t h e s t a nd a r d d i me n s i o n r a t i o ( SDR ) s y s t e m, wh i c h me a n s t h a t me c h a n i c a lp r o p e r t i e s a r e c o ns t a n t wi t h ou t r e g a r d t o p i p e s i z e s . J o i n t s a r ei n t e g r a l b e l l a nd s p i g o t t y p e, a n d u t i l i z e e l a s t o me r i c g a s k e t s .c . PV C p i p e must b e i n s t a l l e d t o p r o v i d e c o n t i n uo u s p as s i v e l a t e r a ls o i l s u p po r t a l o ng t h e c o nd u i t . Ma nu f a c t u r e r ' s d es i g n ma n u a l s , i na d d i t i o n t o t h e Un i b e l l PPA H a n d b o o k o f PVC Pi p e , wi l l b e u t i l i z e d ' i nc h e c k i n g d e f l e c t i o n , b a c k f i l l i n g , a n d t r e n c h l o a d s . Al l o wa b l e p i p ed e f l e c t i o n s wi l l b e i n d i c a t e d i n t h e p r o j e c t s p e c i f i c a t i o n s .

6 - 8 . Ac r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e p l a s t i c .a . Ac r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e ( AB S) c o mp os i t e p i p e c o n s i s t s o ft wo c o n c en t r i c t h e r mo p l a s t i c t u be s i n t e g r a l l y c o n ne c t e d a c r o s s t h ea nn u l u s b y a t r u s s - l i k e b r a c i n g . T h e a nn u l a r v o i d s p a c e i s f i l l e d wi t hp o r t l a n d c emen t c o n c r e t e , o r o t h e r s u i t a b l e ma t e r i a l , t o f o r m a b o n db e t we e n t h e i n ne r an d o u t e r t u b e s . ABS c o mp o s i t e p i p e i s t e r me d a" s emi - r i g i d " p i p e b e c a u s e i t r e s i s t s d e f l e c t i o n b e t t e r t h an mo s t o t h e rp l a s t i c s . T h e p i p e i s l i g h t i n we i g h t a n d r e s i s t s a t t a c k b y a c i d s ,a l k a l i e s , a n d b i o l o g i c a l g r o wt h s . ABS c o mp o s i t e p i p e i s a v a i l a b l e i n

d i a me t e r s 8 - i n c h t o 1 5 - i n c h , a n d i n o n e l a y i n g l e n g t h o f 1 2 . 5 f e e t .ABS p i p e i s j o i n e d b y e i t h e r s o c k e t t y pe mo l d e d f i t t i n g s , wh i c h a r es o l v e n t f u s e d t o t h e p i p e , o r b y means o f me c h a n i c a l s e a l c o u p l i n g su t i l i z i n g O- r i n g g as k e t s . Th e s o l v e n t we l d e d j o i n t s mi n i mi z e t h ep o s s i b i l i t y o f p o o r j o i n t c o n s t r u c t i o n , an d g r e a t l y r e d u c e g r o un d wa t e ri n f i l t r a t i o n . Ma n u f a c t u r e r ' s d e s i g n a n d i n s t a l l a t i o n ma n u a l s wi l l b eu s e d f o r s e l e c t i n g p i p e emb e d me n t , b a c k f i l l a n d c o mp a c t i o nr e qu i r e me n t s .b . A : B S s o l i d wa l l p l a s t i c p i p e i s ma nu f a c t u r e d f r o m t h e same

c o mp o u n d s a s c o mp os i t e p i p e , h o we v e r , t h e p i p e wa l l i s o f o n e s o l i dma t e r i a l . T h e p i p e i s a v a i l a b l e i n d i a me t e r s 3 - i n c h t h r o u g h 1 2 - i n c h

6 - 4


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a n d h a s t h e s a m e j o i n t i n g a s c o mp o s i t e p i p e . Ho we v e r , i t d o e s n o tma t c h t h e s t i f f n e s s o f c o mp o s i t e p i p e .6 - 9 . Re i n f o r c e d p l a s t i c mo r t a r .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

a . Re i n f o r c e d p l a s t i c mo r t a r p i p e ( RP MP ) i s c o m p o s e d o f a s i l i c e o u ss a n d a g g r e g a t e r e i n f o r c e d wi t h g l a s s f i b e r s , a n d e mb e d d e d i n at h e r mo s e t t i n g p o l y e s t e r r e s i n . RPMP i s i d e a l l y s u i t e d f o r l a r g ed i a me t e r a p p l i c a t i o n s , a n d p e r f o r ms e x t r e me l y we l l i n r e s i s t i n g p i p ewa l l d e f l e c t i o n a n d i n t e r n a l / e x t e r n a l c o r r o s i o n . T h e u n i q u ef i b e r g l a s s / r e s i n c o n s t r u c t i o n p r o v i d e s o p t i mu m p r o t e c t i o n a g a i n s ta t t a c k f r o m a wi d e r a n g e o f c h e mi c a l l y a g g r e s s i v e e n v i r o n me n t si n c l u d i n g h y d r o g e n s u l f i d e a n d o t h e r s e w e r g a s e s , mo s t n a t u r a l s o i l s ,s a l t , a n d b r a c k i s h wa t e r a n d g a l v a n i c o r e l e c t r o l y t i c r e a c t i o n s . Nos p e c i a l c o a t i n g s o r c a t h o d i c p r o t e c t i o n a r e r e q u i r e d . Ev e n t h o u g h RPMPi s o f f i c i a l l y d e s i g n a t e d a f l e x i b l e c o n d u i t , i t s s t r u c t u r a l i n t e g r i t yi s s u c h t h at f o r m o s t i n s t a l l a t i o n s , t h e t r e n c h p r e p a r a t i o n a n db a c k f i l l r e q u i r e me n t s a r e c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n wi t h o t h e r f l e x i b l ec o n d u i t s , a n d e v e n s o m e r i g i d o n e s . I t s o t h e r a d v a n t a g e s i n c l u d e l i g h twe i g h t a n d a s mo o t h , g l a s s - l i k e i n t e r i o r s u r f a c e .

b . RPMP i s a v a i l a b l e i n d i a me t e r s 8 - i n c h t h r o u g h 1 4 4 - i n c h , a n d i nl a y i n g l e n g t h s o f 1 0 , 2 0 , a n d 4 0 f e e t . J o i n t s a r e b e l l a n d s p i g o t t y p eu t i l i z i n g 0 - r i n g g a s k e t s . Ma n u f a c t u r e r ' s d e s i g n a n d i n s t a l l a t i o nma n u a l s wi l l b e u s e d f o r g u i d a n c e i n s e l e c t i n g a p p r o p r i a t e t r e n c h a n db a c k f i l l i n g p r o c e d u r e s .


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No n g o v e r nme n t Pu b l i c a t i o n s .REFERENCES

Ame r i c a n Co n c r e t e Pi p e As s oc i a t i o n ( ACPA) ,8 3 2 0 Ol d Co u r t h o u s e Rd . , Vi e nn a , VA 2 2 1 8 0Co nc r e t e Pi p e Ha n d b o o k .

APPENDI X A

Ame r i c a n Na t i o na l St a nd a r d s I n s t i t u t e , I n c . ( ANSI ) ,1 4 3 0 Br o a d wa y , Ne w Yo r k , NY 1 0 0 1 8A2 1 . 5 0 - 1 9 7 6 Th i c k n es s De s i g n o f Du c t i l e - I r o n Pi p e .Ame r i c a n So c i e t y f o r Te s t i n g a nd Ma t e r i a l s ( ASTM) ,

1 9 1 6 Ra c e St r e et . , Ph i l a d e l p h i a , PA 1 9 1 0 3C 1 5 0 - 8 1 Po r t l a n d Cement .C 4 2 8 - 8 1 As b e s t o s - Ce me n t No n p r e s s u r e Sewer Pi p e .C 5 0 0 - 7 9 a St a nd a r d Me t h o d s o f Te s t i n g

As b e s t o s - Ce me n t Pi p e .D 4 4 8 - 8 0 St a n d a r d Si z e s o f Co a r s e Ag g r e g a t e f o rHi g h wa y Co n s t r u c t i o n

Ca s t I r on So i l Pi p e I n s t i t u t e ( CI SPI ) ,1 4 9 9 Ch a i n Br i d ge Rd . , Su i t e 2 0 3 , McLe a n , VA 2 2 1 0 1

Ca s t I r o n So i l Pi p e & F i t t i n g s Ha n d b o o k .

Du c t i l e I r o n Pi p e Re s e a r c h As s oc i a t i o n ( DI PRA) ,1 3 0 1 We s t 2 2 n d St r e e t , Su i t e 5 0 9 , Oa k Br o o k , I L 6 0 5 2 1

Ha n d b o o k o f Du c t i l e I r o n Pi p e Ca s t I r on Pi p e .

Na t i o na l Cl a y Pi p e I n s t i t u t e ( NCPI ) ,1 0 1 5 1 5 t h St r e e t , NW Su i t e 8 0 4 , Wa s h i n g t o n , D . C . 2 0 0 0 5

Cl a y Pi p e En g i n e e r i n g Ma n u a l .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4


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EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 AP T 8 4

Un i - b e l l Pl a s t i c Pi p t As s a c i a t i o n ( PPA)2 6 5 5 Vi l l a Cr e e k Dr i v e , Su i t e 1 6 4 , Da l l a s , T X 7 5 2 3 4H a n d b o o k o f PV C Pi p e . ,

em 1110-3-174 - sanitary and industrial waste water collection - mobilization construction -web

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