Технологии бестраншейной прокладки и ремонта трубопроводов водоснабжения и водоотведения. Учебное пособие

Глава 3. Бестраншейный ремонт

существующих трубопроводов

Необходимость восстановления участка водопроводной или водоотводящей сети, имеющего какой-либо дефект, оценивают как с технической, так и с экономи-

ческой точек зрения для выбора способа ремонта или прокладки нового трубопровода. При этом техническая целесообразность должна определять соответствие требуемым гидравлическим параметрам (пропускная способность, гидравлическое сопротивление, надежность дальнейшей работы), т.е. параметрам, связанным с окончанием срока службы трубопровода. Экономическая целесообразность должна учитывать затраты на эксплуатацию трубопровода в существующем состоянии, при проведении ремонта или замене участка трубопровода.

Как уже отмечалось ранее, для выбора наиболее выгодного варианта бестраншейного способа ремонта трубопровода водопровода или канализации необходимо знание достоинств и недостатков этих способов. Следует учитывать климатические особенности проведения ремонтных работ в различных регионах нашей страны, а также специфику прокладки инженерных сетей в особых условиях. Вследствие наличия большого количества факторов, влияющих на выбор способов ремонта, не существует какого-то одного-единственного, самого лучшего метода реконструкции. Следует учесть параметры ремонтируемого трубопровода: диаметр и материал труб, срок его первоначальной прокладки, тип грунта, глубину заложения трубы, наличие грунтовых вод и их агрессивность, наличие защитного покрытия от кор-

31

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

розии, условия внешнего воздействия на трубопровод (нагрузки от транспорта и др.).

Выбор должен учитывать комплекс особенностей способов после проведения детальной диагностики состояния участка трубопровода современными техническими средствами (телероботы и др.). Необходимо также учитывать особенности размещения и работы технологического оборудования для бестраншейного ремонта, создания безопасных условий для работы персонала и окружающих.

3.1. Способ прокладки «труба в трубе без разрушения»

При этом способе ремонта производится протаскивание новой полиэтиленовой трубы в старую трубу без ее разрушения (рис. 11). Способ можно использовать для замены трубопроводов, имеющих сквозную коррозию или другие крупные дефекты.

По данному способу работы проводят из подающего в приемный котлован, или от одного колодца до другого, из наклонной скважины в колодец. Протяжка новой трубы производится при помощи сцепного устройства и лебедки с контролируемым тяговым усилием. При этом работы могут проводиться в различных грунтовых условиях с минимумом земляных работ. Технические характеристики такого способа:

—гидравлическое сопротивление участка уменьшается за счет более гладкой внутренней поверхности полиэтиленовой трубы;

—прокладка проводится достаточно длинными (до 1000– 1500 м) прямыми участками труб без соединений;

—несущая способность перекладывается на прокладываемую трубу, а старая труба продолжает воспринимать давление грунта;

32

3.1.Способпрокладки«трубавтрубебезразрушения»

—срок дальнейшей службы реконструированного участка соответствует сроку службы новой полиэтиленовой трубы, т.е. 50 лет;

—внутренний диаметр трубопровода уменьшается, однако пропускная способность сохраняется за счет меньшего гидравлического сопротивления или несколько возрастает;

—если остается промежуток между внутренним диаметром старой и наружным диаметром новой трубы, то он заполняется цементным раствором или эпоксидным отвердителем (так называемая заполнительная цементация).

Рис. 11. Восстановление трубопровода способом «труба в трубе»11:

1 — полиэтиленовый модуль; 2 — старый трубопровод; 3 — направляющий ролик; 4 — лебедка; A — заходной колодец (котлован); В — приемный колодец

11 Рисунок с сайта. URL: https://eckrus.com/process2/ (дата обращения: 29.08.2022).

33

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

Данный способ применяется на прямолинейных участках трубопроводов с минимальными размерами котлованов или без них (протяжка из колодца в колодец). Не происходит ограничения движения транспорта. Работы могут выполняться в сложной городской застройке. Способ используется как при плановой реконструкции инженерных сетей, так и при устранении аварийных ситуаций. К преимуществам способа можно отнести минимальные технические сложности и высокую экономичность по сравнению с другими способами ремонта.

3.2. Способ выдавливания и протягивания

Одним из способов прокладки трубопровода является способ выдавливания и протягивания, реализованный с помощью труб ВЧШГ. При этом способе старая труба посредством механизма и специальной головки выдавливается из грунта, а новая труба из высокопрочного чугуна большего диаметра одновременно протягивается в ту же трассу. Для такого способа характерно использование раструбно-замкового соединения VRS (RJ/RJS). Способ выдавливания и протягивания характеризуется высокой эффективностью, быстротой и большой экономичностью. Доказательством этого служит тот факт, что в Германии каждый год таким способом укладывают примерно 10000 м труб различного диаметра.

Впервые технология укладки трубопровода данным способом была показана на выставке Wasser Berlin в 2011 г. немецкой компанией Йозефа Пфаффингера. Компания совместно с Берлинским водоканалом и производителями чугунных труб смогли беспрепятственно заменить трубу ДУ 300 на ДУ 500 по той же трассе с полным удалением лишнего грунта из бурового канала. Специальная головка выдавливает старую трубу; эта головка соединяется с римером и шнековым питателем, который про-

34

3.3.Способ«трубавтрубесразрушением»

буривает канал и через вспомогательную трубу отправляет почву в устройство, где почва удаляется насосом, после чего вывозится с места прокладки трубопровода [13].

3.3. Способ «труба в трубе с разрушением»

Способ является усовершенствованием предыдущей технологии протаскивания полиэтиленовых труб. Он применяется, когда необходимо сохранить или увеличить диаметр трубопровода. Способом «труба в трубе с разрушением» можно заменять любые типы труб. Старые чугунные, бетонные, асбестоцементные, керамические трубы разрушаются на части и вдавливаются в грунт. Стальные или полимерные трубы разрезаются и развальцовываются специальным инструментом (наконечником с режущей частью), рис. 12. В зависимости от профиля трассы возможно протягивание участков труб различной длины.

Рис. 12. Фрагмент разрушенной стальной трубы с разрушителем12

12 Рисунок с сайта. URL: https://прокол-гнб64.рф/ (дата обращения: 29.08.2022).

35

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

Протягивание разрушающего наконечника с прикрепленной к нему трубой производится либо с помощью лебедки, когда старая труба разрушается достаточно легко, либо с помощью гидравлического разрушителя — при разрушении стальных труб. На рисунке 13 показано разрушение трубы с затягиванием на ее место новой. Далее приведено описание такого варианта.

Рис. 13. Ремонт сети с разрушением старой трубы13

Первоначально производится подготовка котлованов. В стартовом котловане устанавливается станина с разрушителем. Размеры стартового котлована должны обеспечить свободную установку металлической станины разрушителя на тщательно выровненном основании (щебеночная подготовка или настил) и свободный ход штанг установки. Здесь же размещается вертикальный упор из стальной плиты. Размеры плиты должны обеспечить создание усилия обратной тяги гидравлической установки без ее сдвига. Глубина стартового и приемного котлованов должна соответствовать глубине залегания заменяемого трубопровода. Размеры приемного котлована должны обеспечить работу с устанавливаемой трубой. Гидравлическая

13 Рисунок с сайта. URL: https://www.youtube.com/watch?v=HX5beh0ubGY (дата обращения: 29.08.2022).

36

3.3.Способ«трубавтрубесразрушением»

станция размещается на поверхности рядом со стартовым котлованом, шланги системы вводятся в этот котлован.

После размещения оборудования начинается ввод отдельных секций штанг разрушителя в старую трубу с постепенным их соединением друг с другом. После того как штанга вышла

вприемный котлован, к ней крепится режущая головка с диаметром, соответствующим диаметру прокладываемой трубы. К головке с помощью цангового захвата крепится новая труба. Это гибкая труба полной длины, постепенно подаваемая с поверхности, либо отдельные участки трубы, которые сращиваются в приемном котловане.

Затем режим работы разрушителя переключается на обратный ход. Штанги вытягиваются в стартовый котлован и постепенно разбираются. При движении по старой трубе режущая головка разрушает ее, вдавливает ее разрушенные элементы, продвигая новую трубу. После того как новая труба выходит

встартовый котлован, происходит процесс удаления всего оборудования (плита упора, штанги, разрушитель, шланги системы). После этого производят соединение нового участка трубопровода с участками, проложенными ранее. Данный способ имеет определенные преимущества:

—производительность прокладки до 150 м трубопровода и более в зависимости от конкретных условий;

—возможность проведения работ при любом состоянии заменяемой трубы и для труб из разных материалов;

—замена на трубы одинакового и большего диаметра. Может быть значительно увеличена пропускная способность трубопровода и увеличен срок эксплуатации;

—возможность прокладки в нестабильных грунтах;

—возможность использования оборудования на большой интервал давлений;

—возможность вести работы при плотной городской застройке, не мешая движению транспорта;

—минимальное воздействие на окружающую среду.

37

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

В качестве недостатков можно привести следующие:

—протягивание целого участка трубы необходимой длины требует ее размещения на поверхности;

—способ используется для прокладки на прямых участках при отсутствии поворотов и присоединений, поэтому длина участка может быть ограничена;

—в процессе протягивания происходит воздействие обломков разрушенной старой трубы на поверхность новой трубы. При использовании полиэтиленовых труб необходимо применять трубы с внешним защитным покрытием.

3.4.Использование полимерных рукавов

Данный способ предполагает проведение ремонтных работ в трубопроводе путем протягивания в него и последующего закрепления на внутренней поверхности специального рукава, изготовленного из полимерного материала. Полимерный рукав может изготавливаться из различных материалов, обеспечивающих механическую прочность и герметичность восстанавливаемого трубопровода. За счет гладкости внутренней поверхности применяемого рукава и неподверженности этого материала коррозии уменьшается гидравлическое сопротивление реконструированного участка по сравнению со старой трубой. Кроме того, новая внутренняя поверхность имеет высокую стойкость к истиранию, что обеспечивает значительное увеличение расчетного срока службы такой трубы. Обычно в сертификатах на рукава указывается срок службы в 50 лет. Способ ремонта с помощью сплошных полимерных рукавов широко используется в зарубежных странах и внедряется в практику ремонта трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения в России. Способ используют при любой глубине заложения труб и различных типах грунтов. Способ в первую очередь используют при наличии

38

3.4.Использованиеполимерныхрукавов

втрубопроводе трещин, свищей, абразивного износа внутренней поверхности трубы. В отдельных случаях (при смещении труб

встыковых соединениях и раскрытии стыков) необходимо проводить предварительную подготовку, которая должна обеспечить соосность труб в местах дефектов, чтобы обеспечить прилегание рукава к стенке трубы. Сплошные полимерные рукава наиболее часто используют для ремонта стальных, чугунных и железобетонных труб диаметрами 150–1000 мм. Длина ремонтируемого участка зависит от диаметра восстанавливаемого трубопровода и колеблется в интервале от 100 до 500 м (больше — при меньших диаметрах). Углы поворота трубопровода не должны приводить к застреванию рукава или образованию на нем складок, поэтому они не превышают 45°. Работы проводятся при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °C.

Суть способа ремонта заключается в двух этапах: затягивание бесшовного полимерного рукава в полость трубы на всю длину ремонтируемого участка трубопровода и обеспечение плотной фиксации его внешней оболочки к внутренней поверхности трубы. Затягивание производится под давлением сжатого воздуха, а фиксация обеспечивается с помощью нанесенного на рукав клеевого состава (рис. 14). Для его отверждения в трубопровод подается горячий пар или производится обогрев инфракрасными излучателями (рис. 15).

Внутренняя поверхность трубопровода перед протягиванием рукава должна быть очищена от отложений и ржавчины до металла. Дополнительный этап очистки внутренней поверхности перед вводом защитной оболочки — обязательная продувка воздухом с помощью компрессора в течение четырех или более часов для высушивания внутренней поверхности трубы.

Непосредственно перед установкой рукав пропитывается эпоксидной смолой и, проходя через вальцы, наматывается на бобину, расположенную внутри большой металлической емкости, находящейся на транспортном средстве, в котором также смонтированы парогенератор, электрогенератор и компрессор.

39

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

Рис. 14. Способ реконструкции трубопроводов с помощью сплошных полимерных рукавов с обогревом паром14:

1 — автомобиль с оборудованием для установки рукава; 2 — полимерный рукав; 3 — компрессор; 4 — санируемый трубопровод.

Рис. 15. Способ реконструкции трубопроводов с помощью сплошных полимерных рукавов с инфракрасным обогревом15

14Рисунок с сайта. URL: https://eckrus.com/feniks/ (дата обращения: 29.08.2022).

15Рисунок с сайта. URL: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v= VQWJQ1Kkp7U (дата обращения: 29.08.2022).

40