Традиционный способ — нанесение покрытий в виде труб из различных материалов, т.е. как введение труб различными способами в старый трубопровод, так и разрушение труб с одновременным протаскиванием новых. Самый распространенный способ — протаскивание нового, предварительно сваренного полиэтиленового трубопровода в старый с последующей забутовкой межтрубного пространства, метод «труба в трубе». Однако этот способ существенно уменьшает диаметр трубопровода, снижая его пропускную способность. Во избежание этого были разработаны другие методы установки труб в старый трубопровод. Рассмотрим четыре из них.
«Свейджлайнинг». При санации трубопроводов данным методом введенная в существующий трубопровод новая полиэтиленовая труба способна выдержать полную нагрузку окружающего грунта, а также внутреннее рабочее давление независимо от состояния существующей трубы. Полиэтиленовые трубы свариваются вместе на поверхности и протягиваются внутрь имеющегося трубопровода с помощью гидравлической лебедки.
Система «Свейджлайнинг» позволяет провести восстановление разрушенного трубопровода, не оставляя зазоров между старой и новой трубой. Проходя перед введением в старый трубопровод через специальную матрицу, диаметр которой меньше диаметра новой полиэтиленовой трубы, обжатая до меньшего диаметра полиэтиленовая труба легко протягивается внутри старой.
После отсоединения тянущего троса лебедки новая полиэтиленовая труба приобретает свой изначальный объем, чем и достигается плотное прилегание. Данным методом можно восстанавливать напорные трубопроводы диаметром до 800 мм. В Москве в 2000–2001 гг. было отремонтировано около 5 км сетей водопровода диаметрами 200, 300 и 400 мм.
Методы У-лайнер и Омега-лайнер. Оба метода предполагают использование полиэтиленовой трубы с предварительно измененной формой. В профиле труба в сжатом виде похожа или на латинскую букву U (У-лайнер), или на греческую букву Ω (Омега-лайнер). Труба У-лайнер, изготавливаемая из полиэтилена высокого давления, применяется в основном для трубопроводов водоснабжения диаметрами 100–400 мм.
Труба Омега-лайнер изготавливается из комбинации ПВХ/ПЭ и используется для систем водоотведения диаметрами 150– 450 мм. Длина санируемого участка может быть до 600 м в зависимости от диаметра и ограничена возможностью намотки лайнера на барабан. Оба метода очень просты и эффективны. Труба, намотанная на барабан, доставляется на объект и при помощи лебедки протаскивается в существующую трубу.
Затем на концы полиэтиленовой трубы крепятся заглушки, через которые в нее подается под давлением пар, вырабатываемый парогенератором. Под воздействием температуры труба, имеющая «эффект памяти», восстанавливает свою первоначальную круглую форму и плотно прижимается к старой трубе. Процесс восстановления закончен. При санации трубопроводов методом У-лайнера для последующего соединения трубопровода и установки запорной арматуры и гидрантов требуется применение фитингов нестандартного диаметра, что существенно удорожает этот метод в комплексе.
Профиль У-лайнер широко применяется в США, его использование в России началось в Хабаровске около 15 лет назад, но на территории европейской части России метод не получил широкого распространения. В Европе Омега-лайнер применяется в Скандинавских странах, а в России небольшой участок канализации отремонтирован при помощи этого лайнера в порядке эксперимента в городе Красный Бор Ленинградской области.
Все три метода («Свейджлайнинг», У-лайнер и Омега-лайнер) требуют предварительной очистки и удаления всех острых предметов в старой трубе, которые могут повредить материал лайнера. Иногда этот процесс занимает достаточно много времени и требует материальных затрат, поскольку, особенно если старая труба сварена из стальных труб, в них могут попадаться концы электродов, оставшихся от сварочных работ, или острые наплывы сварки.
Метод разрушения старого трубопровода с одновременной протяжкой нового. Для работы этим методом предназначены машины — разрушители труб, которые бывают двух типов: пневматические и гидравлические. Пневматические разрушители при работе создают вибрацию, которая может повредить расположенные поблизости коммуникации. Более прогрессивными и широко используемыми являются гидравлические разрушители, предназначенные для разрушения труб из любых материалов — чугуна, стали, железобетона, керамики.
В зависимости от типа материала и тягового усилия, создаваемого машиной, гидравлические разрушители могут работать с трубопроводами диаметром 100–700 мм. Основа разрушителя — рама с гидроцилиндрами, устанавливаемая в приемный котлован непосредственно перед концом старого трубопровода. Через раму в старую трубу проталкиваются штанги длиной 60–100 мм, соединенные между собой при помощи резьбового соединения.
Длина трубопровода может достигать 150 м. После того как конец первой штанги выходит в котлован на противоположном конце участка трубы, к нему присоединяется режущая головка с ножом, к которой в свою очередь присоединена тянущая головка. Последняя закреплена на конце нового полиэтиленового трубопровода, сваренного заранее и размещенного на поверхности. Теперь штанги начинают движение в обратную сторону, и режущая головка начинает разрушение старой трубы, при этом она тянет за собой всю сваренную плеть.
Так продолжается до тех пор, пока режущая головка не выйдет с другой стороны участка трубы, там, где размещается рама. Таким образом, вместо старой трубы устанавливается новая. В качестве примера можно привести такой случай применения — в 2002 г. в городе Гатчина Ленинградской области на участке водопровода, находящегося под одной из главных магистралей города, при помощи разрушителя с усилием 125 т в короткие сроки была произведена установка полиэтиленовой трубы диаметром 500 мм с разрушением старой стальной такого же диаметра общей длиной 2 км.
Большим преимуществом данного метода является то, что при его использовании, во-первых, не требуется никакой очистки и телеинспекции, во-вторых, новый трубопровод может быть проложен большего диаметра, чем старый. Например, вместо старой трубы диаметром 400 мм можно установить новую диаметром 500 мм. Этот метод хорошо зарекомендовал себя ввиду простоты и дешевизны.
Ведь сама полиэтиленовая труба недорогая, а стоимость оборудования, применяемого для прокладки, не так велика по сравнению, например, с комплектами оборудования для установки полимерных рукавов. Нанесение покрытий из отдельных элементов на основе листовых материалов. Этот метод представлен системой «Тролайнинг», которая используется для санации коллекторов водоотведения диаметрами 200–4000 мм.
В основе системы — листовой материал из ПЭВД с зубчатой скрепляющей структурой. Из него изготавливается лайнер, который в сжатом состоянии протягивается через коллектор, а затем расширяется водой, плотно прилегая зубцами к стенкам старой трубы. Далее в пространство, ограниченное стенкой старой трубы и новым лайнером, в середине которого находятся зубцы, закачивается цементирующий раствор. После схватывания раствора трубопровод готов к эксплуатации через 24 часа. В России известны отдельные случаи применения этого материала в Санкт-Петербурге и Москве.
Установка покрытий из композитных элементов. К этому виду санации можно отнести установку стеклопластиковых труб различных диаметров и длин в существующие коллекторы водоотведения диаметрами 1000–4000 мм с последующей забутовкой межтрубного пространства. Эти трубы выпускаются различными производителями и поставляются на место установки. Рассмотрим кратко этот вид санации на примере композитных элементов AARSLEFF.
Композитный элемент представляет собой несущую стеклопластиковую конструкцию в виде трубы длиной 1–5 м с расчетной толщиной стенки. Для облегчения доставки на объект и снижения транспортных издержек труба может быть предварительно разрезана на заводе в продольном направлении на две полутрубы, которые будут склеены непосредственно перед установкой. Стенка трубы работает как двутавровая балка, т.е. нагрузка приходится на наружный и внутренний слои.
Средний слой является связующим, поэтому для его изготовления используется минеральный наполнитель. Трубопровод, построенный из композитных элементов, является самонесущим и может применяться как для прокладки в уже существующих коллекторах, так и для новой прокладки в грунтах любой сложности на любых глубинах. Для этого нужно подобрать необходимую толщину стенки и произвести статический расчет на основании компьютерной математической модели, принятой в странах ЕС и являющейся общеевропейским стандартом.
Расчеты по этой модели могут быть проверены независимым сертификационным органом. Толщина стенки зависит от: уровня грунтовых вод; глубины заложения; наличия динамической нагрузки; условий эксплуатации трубопровода. Таким образом, вопрос о толщине стенки специалисты решают для каждого конкретного случая. Эксплуатационные свойства композитных элементов таковы: низкое гидравлическое сопротивление по сравнению со сталью и бетоном; шероховатость менее 0,01 мм; высокое противостояние абразивному износу; способность противостоять газовой коррозии.
Перед монтажом элементов в старый трубопровод производится обследование и калибрование трубопровода с целью определения максимально возможного сечения нового трубопровода, смонтированного из композитных элементов, а также длины элементов. После изготовления их и доставки на объект начинается монтаж, производимый через имеющиеся камеры или специально подготовленные монтажные котлованы отрезками, длина которых зависит от размеров имеющихся или подготовленных котлованов.
При монтаже используются электрифицированные тележки для доставки элементов к нужному месту в трубопроводе. Для монтажа применяется муфтовое соединение на резиновом уплотнении с одного конца муфты на первой трубе и приклеенное с другого конца муфты на второй трубе. После монтажа трубопровода межтрубное пространство заполняется цементным раствором с высокой степенью текучести. За одну рабочую смену можно собрать трубопровод длиной до 30 м. Как пример использования данного метода заслуживает внимание проект, выполненный в Мумбае (Индия).
В рамках этого проекта было отремонтировано 8,4 км канализационного коллектора диаметрами 2000 и 1900 мм, причем часть этого коллектора имела яйцевидный профиль, что потребовало изготовления элементов соответствующего сечения. В России до настоящего времени стеклопластиковые трубы для санации коллекторов больших диаметров применяются эпизодически. Это связано с высокими ценами на трубы на условиях поставки на стройплощадку из Европы.
Ведь к цене на погонный метр трубы добавляется стоимость транспортировки — а это еще 5000 евро на 6–8 п.м. трубы при диаметре 2000 мм. Поэтому большое преимущество в продвижении своего продукта будут иметь те производители, которые смогут организовать производство труб европейского качества непосредственно в России, максимально приблизив его к месту установки.
Установка спиральных полимерных оболочек. Этот метод используется для восстановления коллекторов водоотведения диаметром до 1200 мм. Он представлен продуктами Rib-loc и ExpandaPipe производства Австралии. Оба материала — лента, изготовленная из поливинилхлорида шириной 10–15 см, имеющая на боках канавки определенного профиля для фиксации ленты между собой. Лента подается в станок, установленный непосредственно перед входом в санируемый участок, и, проходя через него, закручивается спиралью, образуя гладкую трубу круглого сечения.
Лента Rib-loc навивается сразу необходимого диаметра, что иногда затрудняет прохождение изготавливаемой трубы через старый трубопровод. Лента ExpandaPipe навивается меньшего диаметра, что позволяет ей легко проходить в старый трубопровод, а затем из нее удаляется проволока и лента разжимается до необходимого диаметра. В обоих случаях межтрубное пространство в дальнейшем забутовывается. К сожалению, данный метод пока не нашел распространения в России, хотя по цене он вполне конкурентоспособен. В Москве метод Rib-loc применялся в качестве эксперимента для санации участка канализации.
Заключение
При выборе конкретного метода санации кроме его стоимости следует обращать внимание на срок службы трубопровода после санации, а также на уменьшение его диаметра (значительное или не очень). Также необходимо учитывать стоимость подготовительных работ — очистки трубопровода и устройства разрытий для возможности проведения санации.
Рассмотрим пример. Стальной напорный трубопровод диаметром 1000 мм можно санировать четырьмя методами: ЦПП; полимерным рукавом; протягиванием в старый трубопровод новой полиэтиленовой трубы; установкой стеклопластиковых труб. При этом самым дешевым способом будет ЦПП, однако он будет и самым недолговечным — максимум до 20 лет. Также его применение будет ограничено состоянием старой трубы: сквозные отверстия в ней делают невозможным применение метода ЦПП.
Самым дорогим будет применение стеклопластиковых труб, но это будет одним из наиболее долговечных вариантов — наряду с полиэтиленовыми трубами и полимерным рукавом. Однако при использовании стеклопластиковых и полиэтиленовых труб диаметр санируемого трубопровода уменьшается на 100 мм в отличие от полимерного рукава, после санации которым диаметр старого трубопровода уменьшится только на 18 мм. Поэтому в каждом конкретном случае специалисты по эксплуатации сетей должны решать, что для них важнее — стоимость, долговечность или пропускная способность, и, обладая информацией о методах, принимать верное решение.
Итак, мы рассмотрели наиболее значимые методы санации, применение которых позволит специалистам ЖКХ уверенно решать вопросы ремонта инженерных сетей. К самым распространенным на сегодняшний день в России методам можно отнести, прежде всего, цементно-песчаное покрытие (ввиду его простоты и дешевизны), покрытие различными типами полимерных рукавов и протяжку полиэтиленовых труб в существующий трубопровод различными способами.
Хорошее развитие может получить метод покрытия полимерным рукавом также для санации напорных трубопроводов как водопроводных, так и канализационных, больших диаметров (1200–2000 мм) и для санации дюкеров. Также автор полагает, что санация коллекторов водоотведения диаметром 1500–3000 мм методом установки стеклопластиковых труб получит широкое развитие после налаживания производства качественных труб в России.
