|
При производстве работ на ветхих трубопроводах с использованием технологии Compact Slimliner обычно требуется следующее оборудование: ❏ прицеп для барабана — трубы Compact Slimliner поставляются на барабанах, которые могут размещаться на специальных прицепах, с них полиэтиленовая труба протягивается непосредственно в восстанавливаемый трубопровод; ❏ водяной насос или компрессор — для создания давления с целью восстановления (реверсии) круглого поперечного сечения труб-оболочек Compact Slimliner; ❏ комплект инструментов — для монтажа арматуры, как концевых соединений, так и патрубков для подключения труб Compact Slimliner в восстановленную трубопроводную систему. Для производства работ при реконструкции ветхих трубопроводов с использованием технологии Compact Slimliner требуется мало места — необходимо заранее разрабатывать лишь два небольших (входной и приемный) котлована. Движение транспорта при этом почти не ограничивается.  При подготовке ветхого трубопровода к восстановлению методом Compact Slimliner необходимо подготовить, как и в методе Compact Pipe, внутреннюю полость — удалить острые выступы и отложения, которые могут повредить полиэтиленовую трубу-оболочку при протягивании и реверсии. Этого можно достичь как механическим путем, так и с помощью гидродинамической машины. Труба Compact Slimliner может протягиваться в восстанавливаемый трубопровод со скоростью около 20 м/мин. В зависимости от условий, за один прием можно затянуть в трубопровод до 600 м полиэтиленовой трубы-оболочки. Во входном и приемном котлованах труба Compact Slimliner режется по длине так, чтобы обеспечить возможность расширения концов для монтажа на них соединительных элементов (как правило, это обычные струбцины). Они необходимы для выполнения реверсии трубы Compact Slimliner (восстановление кругового поперечного сечения полиэтиленовой трубы-оболочки путем воздействия на нее внутренним давлением) и прижатия к стенкам старого трубопровода. Затем начинается процесс реверсии (раскрытия). Для подачи внутреннего давления в трубу Compact Slimliner врезается специальный патрубок. Требуемое раскрытие трубы Compact Slimliner, в зависимости от диаметра трубы и температуры окружающего воздуха, под рабочим давлением от 0,2–0,4 МПа достигается примерно за 30 минут. Для соединения тонкостенных трубоболочек Compact Slimliner (SDR ≈ 51) с напорными полиэтиленовыми трубами (SDR ≈ 11) используются, как правило, фитинги с цанговыми зажимами.Фитинг с цанговым зажимом состоит из полиэтиленового корпуса, который имеет тонкую стенку (SDR ≈ 51) с одной стороны и толстую (SDR ≈ 11) — с другой. Фитинг при монтаже вставляется в установленную трубуоболочку Compact Slimliner концом с тонкой стенкой. После этого собирается механическое соединение — производится стягивание стенок трубы-оболочки и фитинга стальными деталями. Происходит взаимное сжатие их стенок при помощи стальной цилиндрической втулки снаружи и стального конуса изнутри фитинга. Устанавливаемые в таком соединении резиновое и зажимное кольца обеспечивают его водонепроницаемость и прочность (относительно осевых усилий). К другому концу фитинга может присоединяться (сваркой встык или же на муфте с ЗН) стандартная полиэтиленовая труба или втулка для установки свободного стального фланца (при соединении с запорной арматурой).  В некоторых рассмотренных технологиях могут использоваться полиэтиленовых трубы с защитным слоем. В России такие трубы производятся по стандарту организации СТО 73011750004–2009 «Напорные трубы из полиэтилена с защитным покрытием “Проект”», но достаточной апробации такие трубы (табл. 6) в бестраншейных технологиях, к сожалению, не прошли. Имеется определенный опыт применения в бестраншейных технологиях аналогичных труб зарубежного производства, в частности, фирмы «Вавин». Трубы Wavin TS (табл. 7) — это кругло-цилиндрические трехслойные трубы, производимые соэкструзией, со сплошной стенкой, включающей внутренний и наружный слои из материала XSC 50 на основе ПЭ100, и среднего между ними слоя, выполненного из ПЭ100. Все три слоя представляют собой единое целое и не могут быть разделены механически. Наружный eн и внутренний eв слои составляют по 25 % от общей толщины стенки e, остальные 50 % приходятся на толщину среднего слоя eс (рис. 14).Принятые толщины наружного слоя, по мнению разработчиков, должны защитить трубы от разрушения в случае появления на них царапин и порезов с внешней стороны трубы. Но на какую величину наносимых царапин и порезов ориентируются разработчики в таких случаях, не указывается. Внутренний слой (почему-то такой же толщины, как и наружный), как предполагается, будет защищать от выхода на внутренние поверхности трубы микротрещин или трещин от точечных нагрузок, которые вызываются извне обломками старого трубопровода (о какой величине обломков идет речь, не указывается).  Как наружный, так и внутренний слои являются конструкционными, т.е. они находятся в таком же НДС (напряженно-деформированном состоянии), как и средний слой, при действии на трубопровод внутреннего давления, грунтовых и транспортных и др. нагрузок. Трубы Wavin TS диаметром большим 450 мм изготовляются целиком из полиэтилена XSC 50. Цвет: защитные слои ярко-синего цвета (питьевая вода), желтого цвета (газ) или темно-зеленого цвета (сточные воды), средний слой черного цвета (питьевая вода и сточные воды) или оранжевого (газ). Трубы Wavin TS соединятся сваркой при тех же самых параметрах, что и трубы из ПЭ100, встык или с использованием деталей с ЗН. Трубы Wavin TS, при использовании метода с предварительным разрушением старого трубопровода, можно использовать такого же или даже большего диаметра. Для разрушения строго трубопровода применяется два типа устройств (с пневматическим и с гидравлическим приводом). В обоих типов устройств лезвия, расположенные в передней части машины, не только разрушают трубы, но и способны справляться с соединениями, трубными муфтами и ответвлениями. Разрушению могут подвергаться любые трубопроводы: чугунные, стальные, бетонные, керамические, а также трубы из НПВХ.  Общеевропейской организацией по стандартизации CEN разработаны либо разрабатываются множественные стандарты по реконструкции ветхих трубопроводов. Среди них следующие европейские нормы EN: ❏ европейский словарь терминов, классификации и указания по проектированию EN 13689; ❏ стандарты для подземной реконструкции с использованием пластиковых труб для трубопроводов: безнапорной канализации EN 13566 и водоснабжения pr. EN 14409; ❏ функциональные требования по восстановлению/реконструкции представлены в: EN 7525, EN 12889 и EN 13380 для безнапорной канализации, pr. EN 805 для водоснабжения. Положениями EN обязано руководствоваться большинство европейских стран (Австрия, Бельгия, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Исландия, Ирландия, Италия, Люксембург, Мальта, Нидерланды, Норвегия, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания), принимать их на уровне национальных стандартов и отменять противоречащие им существующие национальные стандарты. Вероятно, что в ближайшее время к ним присоединятся другие страны, вполне возможно, и Российская Федерация. Одной из новых концепций для стандартов реконструкции является дифференциация двух состояний трубы: этап «П» — труба после изготовления; этап «У» — труба после установки. Применение дифференциации введено в связи с тем, что в зависимости от используемого метода реконструкции для полимерных материалов может понадобиться значительная доработка на месте монтажа. Это относится к установке трубоболочек, которые должны плотно прилегать к стенкам старого трубопровода. Это означает, что характеристики готовых изделий (различные геометрические, механические и физические свойства) фактически необходимо будет проверять на трубах на этапе «У» в дополнение к проверке соответствующих характеристик на этапе «П». Это создает непреодолимые проблемы, т.к. нежелательно брать образцы из только что восстановленного трубопровода. Ведь при этом необходимо будет применять способы разрушающего контроля со значительными повреждениями только что установленной трубы. Моделирование в лаборатории по контролю качества должно позволять выявлять соответствие данных этапа «П» требованиям, устанавливаемым на этапе «У». При моделировании в лаборатории опытные образцы должны находятся в условиях, включающих все соответствующие воздействия (температура, давление и т.п.), которые могут существенным образом влиять на характеристики восстановленного трубопровода.  Выбор какого-либо метода для восстановления ветхого трубопровода зависит от того, каким эксплуатационным параметрам он не соответствует, по каким причинам возникло это несоответствие, требуется ли устранение установленных причин или необходима полная замена, а также каковы допустимые сроки на производство восстановительных работ в конкретных грунтовых и пространственных условиях. Для этого, в первую очередь, следует рассмотреть вопросы, связанные с состоянием существующего трубопровода (гидравлическая пропускная способность, прочность и др.). Далее необходимо трезво оценить имеющуюся возможность (наличие специалистов и оборудования, затраты денежных и материальных ресурсов и т.д.) использования какого-либо из известных методов восстановления ветхих трубопроводов в конкретных условиях города Москвы.  Для принятия грамотного решения о проведении восстановительных работ с использованием той или иной бестраншейной технологии необходимо располагать информацией, которая должна включать следующие данные: вид трубопровода (напорный или самотечный, водопровод или напорная канализация, водосток или самотечная канализация); размеры (диаметр и толщина стенок); материал труб (сталь, чугун, асбестоцемент, бетон, керамика и т.д.); вид соединений (сварка, раструбы с заделкой канатом либо на резиновых кольцах и др.) как основных (при новом строительстве), так и ремонтных (при эксплуатации); наличие ремонтных вставок и их характеристики; размеры и состояние смотровых и сетевых колодцев (камер переключения); расстояния между колодцами, рабочее давление; срок эксплуатации; характеристики транспортируемой жидкости; грунтовая и транспортная ситуация (виды грунтов вокруг трубопровода, грунтовые воды, другие инженерные коммуникации, легкий или тяжелый транспорт); геометрические особенности (несоосность, сдвиг, смещение, искривление в соединениях либо по телу труб и др.); препятствия для потока (отложения, проникновение корней, выступы в местах ответвления и т.п.); прочностные дефекты (трещины, коррозия, сквозные отверстия, их форма и размеры и др.), состояние наземного и подземного пространства по трассе трубопровода (наличие зданий и сооружений и других строений, интенсивность дорожного движения, глубина, грунтовые воды, другие подземные коммуникации); строительные ограничения (грунтовые воды, боковые ответвления, потребность в устройстве байпаса обходного трубопровода и др.). Во время протяжки необходимо предпринимать меры предосторожности для предотвращения чрезмерного растяжения труб. Тянущее усилие ограничивается значением, определяемым по следующей формуле:  где F — максимальное тянущее усилие, Н; σt — допустимое напряжение растяжения, МПа; du — номинальный наружный диаметр трубы, мм; di — номинальный внутренний диаметр трубы, мм. При подготовке к проведению затягивания при температуре 20 °C допустимые напряжения растяжения полиэтиленовых труб рекомендуется принимать по табл. 8 с коэффициентом 1 (в напорные трубопроводы) и 1,2 (в самотечные). В дальнейшем следует корректировать принятые значения с учетом суммарного времени воздействия усилий тяжения на стенки труб и температуры окружающего воздуха, при которой производится протягивание (рис. 15). Для стандартных диаметров труб из полиэтилена допустимые тянущие усилия не должны превышать установленных значений (табл. 9).  В Москве за последние 20 лет реконструировано несколько сотен километров ветхих трубопроводов с использованием бестраншейных технологий, связанных, главным образом, с применением трубных модулей из полиэтилена ПЭТМР (рис. 16) с резьбовыми соединениями (рис. 17). За время от начала восстановления никаких нареканий по поводу надежности работы восстановленных таким образом канализационных трубопроводов от служб эксплуатации не поступало. Оправдавшие себя в московской практике полиэтиленовые трубные модули отвечают правилам: ❏ для изготовления ПЭТМР использовались полиэтиленовые трубы с показателями кольцевой жесткости (значениями SDR — отношением наружного диаметра de к толщине стенки e), отвечающими конкретным условиям применения по грунтовым и транспортным нагрузкам; ❏ для изготовления ПЭТМР использовались полиэтиленовые трубы, отвечающими требованиям по наружным диаметрам, толщине стенок и предельным отклонениям размеров соответствующих нормативов, например, российских ГОСТ 18599–2001 с Изм. №1; ❏ при изготовлении резьбовых трубных модулей учитывались: временное τ и температурное t поведение полиэтилена, зависящее от его класса (рис. 18), т.к. использование ПЭТМР при восстановлении конкретных трубопроводов производилось при различных температурах монтажа tм (в сетевых колодцах канализации, в которых производилась сборка ПЭТМР, и в восстанавливаемых канализационных трубопроводах температура всегда положительная) в течение времени монтажа τм, как показала практика, от одного до нескольких часов в зависимости от местных условий; ❏ ПЭТМР были достаточно технологичными при монтаже, т.е. усилия сборки модулей между собой G легко обеспечивались либо вручную либо с использованием подручных средств малой механизации в виде цепных ключей и т.п.; ❏ резьбовые соединения выдерживали осевую растягивающую нагрузку N, которая прикладывалась при протягивании нового трубопровода в полость старого трубопровода, не разрушенного либо разрушенного тем или иным способом; ❏ смежные ПЭТМР не входили друг в друга больше, чем это предусмотрено соединениями, при действии на них осевой нагрузки Q при сборке при вращении одного модуля относительно другого либо при проталкивании нового трубопровода в полость старого трубопровода, не разрушенного либо разрушенного; ❏ резьбовые соединения ПЭТМР обеспечивали водонепроницаемость реконструированного трубопровода не только при проведении гидравлических испытаний, но и во все время эксплуатации восстановленной водоотводящей сети; ❏ ПЭТМР с резьбами были взаимозаменяемыми, т.е. при монтаже не надо было производить специального селективного подбора пар полиэтиленовых трубных модулей для достижения их быстрого и качественного соединения.  Для получения соединений ПЭТМР, способных удовлетворить перечисленным правилам, изготовлялись модули с высокоточными размерами внутренних и наружных резьб. Геометрию резьбовых соединений подбирали исходя из условия равной прочности для резьб и частей модуля, где они расположены. Предполагалось, что разрушения резьбовых соединений по сечениям I–I, II–II и III–III равновероятны. Длины Lвр и Lнр частей модулей, на которых нарезались резьбы, принимались с учетом количества ниток, которые оказывают существенное влияние (рис. 19) на восприятие растягивающих усилий N.  Водонепроницаемость же данных соединений ПЭТМР достигается за счет обеспечения соответствующего натяга между сопряженными частями соединенных модулей. Отдельные неплотности в соединениях могут затягиваться при эксплуатации канализационного трубопровода за счет кольматации грунта или ила, присутствующего в стоках. Практический опыт убедил в том, что качество полиэтиленовых труб отечественного производства позволяет изготовлять трубные модули с резьбовыми соединениями, которые будут работоспособны в сетях канализации при глубине их заложения до 8 м (возможное внутреннее давление при этом будет составлять 0,08 МПа). Практика подтвердила очевидный факт, что длина трубного модуля влияет на производительность работ по восстановлению участка трубопровода. Чем больше длина ПЭТМР, тем меньшее количество трубных модулей надо использовать для восстановления участка конкретной протяженности. Это сокращает время проведения восстановительных работ τм, что, в свою очередь, позволяет рассчитывать на большую величину прочности σ полиэтилена для изготовляемого модуля. В этой связи длины тела модулей принимались с учетом габаритов смотровых колодцев, в которых производились монтажные работы, а также используемых для сборки резьбовых соединений средств малой механизации. 1. Шикора С. Экономический анализ выбора метода санации сетей водопровода и канализации // Журнал «РОБТ», №5/2004. 2. Ромейко В.С., Сладков А.В., Отставнов А.А. и др. Справ. мат. Пластмассовые трубы в строительстве. Ч. 1. Трубы и детали трубопроводов. Проектирование трубопроводов. — М.: ВАЛАНГ, 1997. 3. Ромейко В. С., Сладков А.В., Отставнов А.А. и др. Справ. мат. Пластмассовые трубы в строительстве. Ч. 2. Строительство трубопроводов. Эксплуатация и ремонт трубопроводов. — М.: ВАЛАНГ, 1997. 4. Храменков С.В., Орлов В.А., Харькин В.А. Технология восстановления подземных трубопроводов бестраншейными методами. — М.: Ассоциации строительных ВУЗов, 2004. 5. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А., Отставнов А.А. Регламент использования полиэтиленовых труб для реконструкции сетей водоснабжения и водоотведения. — М.: Миклош, 2007. 6. Храменков С.В., Примин О.Г., Отставнов А.А. Использование полиэтиленовых труб для систем водоснабжения и водоотведения. — М.: Современная полиграфия, 2010. |
  |
Qualitative renovation of dilapidated underground pipelines
Опубликовано в журнале СОК №2 | 2012
Rubric:
It's not a secret that nowadays the majority of underground water and sewerage pipes are in poor condition (up to 70% according to some estimates) characterized by different types of damage and require urgent rehabilitation.
