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

3.4.Использованиеполимерныхрукавов

Пропитанный смолой рукав доставляется на место установки. Далее в емкость с рукавом начинает подаваться сжатый воздух, под воздействием которого рукав, намотанный на бобину, начинает выворачиваться из находящегося на конце емкости фланца. Таким образом, пропитанный смолой слой рукава оказывается снаружи, а покрытый полимерной оболочкой — внутри. Начало рукава заводится в трубу, и он продолжает выворачиваться далее, до самого конца ремонтируемого отрезка. Скорость подачи рукава в трубопровод составляет 2,5 м/мин независимо от диаметра трубопровода, подлежащего восстановлению. После протяжки рукава на всю длину ремонтируемого участка подача воздуха прекращается и в рукав вставляются металлические трубки, соединенные шлангами с приемным резервуаром. Постепенно воздух, которым наполнен рукав, начинает прогреваться паром, вырабатываемым парогенератором. Остатки воздуха удаляются через металлические трубки, закрепленные на концах рукава. Происходит прогрев рукава, смола твердеет и крепко приклеивается к старой трубе. Продолжительность этапов отверждения клеевого состава — не менее 5 часов при температуре пара 105 °C. После прогрева рукав медленно остывает. Продолжительность этапа охлаждения не более 6 часов при температуре 50 °C. Через несколько часов концы рукава обрезаются. На этом процесс восстановления трубопровода закончен, остается лишь провести гидравлические испытания, дезинфекцию и подключить к действующей сети.

При использовании данного способа исключается необходимость рытья траншеи: достаточно выкопать котлованы на определенном расстоянии либо воспользоваться имеющимися колодцами. Значительный экономический эффект такой способ обеспечивает при капитальном ремонте дюкеров. Наряду с достоинствами технологии присущи и некоторые недостатки:

—относительно высокая стоимость материалов и смолы;

—необходимость тщательной очистки трубопроводов перед вводом рукава при помощи машин гидравлической

41

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

очистки водой высокого давления и полного высушивания внутренней поверхности;

—необходимость демонтажа и повторного нанесения полимерного покрытия при выявлении дефектов в процессе монтажа;

—в случае неполного приклеивания рукава к старой трубе существует опасность его отслоения и повреждения в процессе эксплуатации.

3.5.Бестраншейная технология Swagelining

ТехнологияSwagelining (обжима)заключаетсявпротаскивании предварительно сжатой по сечению плети полиэтиленовой трубы в старый трубопровод. По завершении размещения нового трубопровода происходит процесс расширения диаметра до плотного прилегания полиэтиленовой трубы к внутренней поверхности существующего трубопровода.

Первоначально технологический процесс по способу Swagelining заключался в пропуске подлежащего сжатию полимерного трубопровода через специальную топочную камеру, где происходил ее нагрев до 70–80 °C. В конце топочной камеры протягиваемый трубопровод проходил через специальное приспособление — сужающую матрицу. В результате чего уменьшался диаметр трубы и не происходило ее разрушения. Выходя из топочной камеры, сжатый полимерный трубопровод протягивался с помощью лебедки или механизма с гидравлическим управлением натяжения в подлежащий реновации трубопровод. Скорость деформации и протягивания трубопровода для труб диаметром около 1000 мм составляла от 40 и 80 м/ч, что позволяло за сутки проходить дистанцию длиной от 300 до 800 м. Применяемые силы протягивания постоянно контролирова-

42

3.5.БестраншейнаятехнологияSwagelining

лись и не превышали допустимых усилий для труб соответствующего типа (например, ПНД). После того, как протягиваемая плеть доходила до финишного колодца, напряжение постепенно уменьшалось и начинался указанный выше процесс расширения диаметра до прилегания полимерной трубы к внутренней поверхности существующего трубопровода [14].

Развитие технологии и ее совершенствование привели к тому, что полиэтиленовые трубы стали протягивать в реконструированную основную трубу без дополнительного предварительного нагрева вставляемой трубы, а только с обжатием. Технология протягивания полиэтиленовых труб без предварительного нагрева была впервые использована в Честере в 1989 г. [15].

Способ осуществляется в двух возможных вариантах. По первому варианту используется полиэтиленовая труба

снебольшой толщиной стенки, поскольку старый трубопровод еще обладает достаточной прочностью, а решение о ремонте вызвано утечками, процессами коррозии или абразивного износа. При этом происходит улучшение гидравлических характеристик из-за уменьшения внутренней шероховатости трубы. По второму варианту производится установка трубы, способной проработать стандартный срок эксплуатации (50 лет), т.е.

сбольшой толщиной стенки, так как старая труба близка к разрушению. Пропускная способность несколько меньше, чем

устарой трубы. Способ Swagelining применим для реконструкции трубопроводов диаметром от 100 до 1100 мм при длине ремонтируемого участка до 1000 м.

Втехнологии Swagelining используются стандартные полиэтиленовые трубы, имеющие наружный диаметр несколько больший, чем внутренний диаметр отремонтированного трубопровода. Уменьшение диаметра при протягивании через штамп для обжима составляет 12%. Благодаря этому временная деформированная труба может быть без труда втянута в отремонтированный трубопровод. По завершении этого процесса концы

43

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

трубы заглушаются, и труба заполняется водой, чтобы ускорить процесс возврата диаметра трубы к исходному значению за счет поддержания соответствующего давления. Процесс восстановления завершается в тот момент, когда наружная поверхность футеровки соприкоснется с внутренней поверхностью старого трубопровода (рис. 16).

Рис. 16. Реконструкция трубы по технологии “Swagelining”16

Таким образом, в этом способе не требуется герметизация пространства между трубами. Способ обеспечивает равномерное сжатие по окружности, отсутствует риск повреждения трубы в процессе монтажа. Способ работает на всех типах напорных и безнапорных трубопроводов.

16 Рисунок с сайта. URL: https://www.gypsum.in/sewar-rehabilitation-grp- cipp-lining (дата обращения: 29.08.2022).

44

3.6.СпособU Liner

3.6.Способ U Liner

Впрактике бестраншейных технологий применяют ряд методов, использующих протягивание полиэтиленовых рукавов U-образной формы в ремонтируемый трубопровод с последующим возвратом в первоначальную круглую форму: технология

Compact Pipe, способ Compact Slim Liner. Эти способы различаются технологией производства работ и используемым оборудованием. Их объединяют под названием способа U Liner. Рукав U-образной формы изготавливается из полиэтиленовой трубы методом термомеханического формирования в заводских условиях или на строительной площадке, рис. 17.

Рис. 17. Реконструкция трубы по технологии Compact Pipe17

17 Рисунок с сайта. URL: https://www.gypsum.in/sewar-rehabilitation-grp- cipp-lining (дата обращения: 29.08.2022).

45

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

Во время экструзионного процесса круглая полиэтиленовая труба по всей длине складывается в U-, С-образную форму. Таким образом, поперечное сечение уменьшается на 35% и труба может легко вставляться в восстанавливаемый трубопровод. После протяжки Compact Pipe возвращается в исходное состояние при помощи пара. Благодаря «эффекту памяти» полиэтилена труба возвращается в исходное положение. Использование сжатого воздуха во время процесса охлаждения позволяет обеспечить плотный контакт ПЭ трубы с внутренней стенкой существующей трубы (плотное прилегание), см. рис. 17.

Результатом данного способа плотного прилегания является структурно независимая труба со свойствами и сроком эксплуатации вновь установленной трубы.

3.7. Облицовка труб цементно-песчаным раствором

Одним из основных способов восстановления труб является нанесение на их внутреннюю поверхность цементно-пес- чаного покрытия (ЦПП). Такое покрытие является надежным средством устранения дефектов на внутренней поверхности стальных и чугунных труб, а также защитой от коррозии. Метод является альтернативой дорогостоящей перекладки водопроводных сетей. Нанесение цементно-песчаных покрытий на внутренние стенки трубопроводов для восстановления их работоспособности может выполняться способом центрифугирования или центробежного набрызга с использованием разглаживающих устройств.

Технология внутренней цементно-песчаной облицовки труб эффективно применяется при восстановлении работоспособности изношенных подземных стальных и чугунных трубопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения, горячего водоснабжения и напорной канализации для санирования старых,

46

3.7.Облицовкатрубцементно-песчанымраствором

инкрустированных и корродированных труб. Способ используется также в заводских условиях для защиты от коррозии новых труб из стали и чугунных труб (ВЧШГ). Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий не производятся при среднесуточной температуре наружного воздуха менее 5 °C. Способ используется при любой глубине заложения труб вне зависимости от типа грунтов, в которых прокладывается трубопровод. Вариант схемы проведения работ представлен на рис. 18.

Рис. 18. Схема нанесения цементно-песчаного раствора18:

1 — цементно-песчаное покрытие; 2 — старый трубопровод; 3 — направляющий ролик; 4 — лебедка; 5 — облицовочная машина; 6 — растворная станция;

7 — компрессор; 8 — разглаживающий конус; А — рабочий колодец

18 Рисунок с сайта. URL: https://eckrus.com/process4/ (дата обращения: 29.08.2022).

47

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

Перед нанесением покрытия производится инспекция внутренней поверхности (видеоинспекция) и ее последующая очистка. С поверхности металлических трубопроводов удаляется слой коррозии. Выбор технологии очистки зависит от вида, толщины и химического состава отложений (инкрустаций) на поверхности, а также от других местных условий: механическая очистка (щетками, «ершами», «пыжами»); очисткой водой под высоким давлением с помощью насадок (сопел); гидравлическая очистка на прямых участках большого диаметра («ерши», щетки, поршни). В участке трубопровода, подготовленном для облицовки, не допускается наличие воды.

На очищенный участок трубопровода наносится цемент- но-песчаное покрытие центробежным способом при разбрызгивании из метательной головки облицовочного агрегата. Одновременно производится разглаживание покрытия, толщина наносимого слоя раствора зависит от диаметра трубы и колеблется в пределах от 3 до 12 мм. Процесс нанесения покрытия происходит при непрерывном передвижении облицовочного агрегата по трубопроводу со скоростью, которая обеспечивает получение необходимой толщины покрытия. После окончания облицовки проводится видеоосмотр трубопровода для определения качества произведенных работ. На поверхности покрытия не должно быть пустот и раковин. Перед пуском в работу или опрессовкой трубопровод заполняется водой без давления, промывается и дезинфицируется.

Способ ЦПП целесообразно применять при коррозионном обрастании или абразивном износе трубопроводов. Он не используется при раскрытых стыках труб, смещении труб в стыках, деформации секций труб и при наличии разветвленной сети, включающей трубопроводы разного диаметра. В последнем случае при нанесении покрытия может произойти закупорка ответвлений с меньшими проходными сечениями трубопровода.

48

3.7.Облицовкатрубцементно-песчанымраствором

Кчислу основных достоинств способа ЦПП относят простоту технического исполнения и низкую стоимость ремонтных работ, которая составляет около 30% стоимости нового строительства. Период от завершения работ по нанесению покрытия до пуска трубопровода в эксплуатацию составляет от 3 до 5 суток. С учетом опыта эксплуатации и его полезных свойств (высокая прочность и сопротивляемость механическим нагрузкам, отсутствие микробиологических обрастаний) цементно-песча- ное покрытие представляется перспективным материалом для нанесения в трубопроводах систем водоснабжения. Прогнозируемый срок эксплуатации ЦПП до 50 лет.

ЦПП обеспечивает трубопроводу как пассивный, так и активный защитный эффект. Пассивный эффект обеспечивается механической защитой стенки трубопровода слоем раствора. Активный эффект заключается в том, что при гидратации цемента в порах слоя покрытия возникает насыщенный раствор гидроокиси кальция (щелочная среда). При этом железо трубопровода пассивируется за счет образования тонкого покровного слоя из оксидов железа. Этот слой механически изолирован цементным покрытием от воздействия воды, удерживается на месте и предотвращает дальнейшую коррозию металла.

Нанесение цементно-песчаного покрытия улучшает и гидравлические свойства трубопровода за счет отсутствия внутренней коррозии и отложений на облицованной поверхности трубы и образования на поверхности покрытия тонкого гелиевого слоя.

При хранении трубы с ЦПП до ее укладки на покрытии могут возникать трещины, что допускается стандартами. С началом эксплуатации и заполнением трубопровода водой происходят два явления. Первое заключается в выравнивании температур трубы и покрытия, что приводит к устранению напряжений в покрытии. Второе явление связано с поглощением воды цементным покрытием. Вода впитывается порами цемента и капиллярными каналами силиката кальция. Это вы-

49

Глава 3. Бестраншейный ремонтсуществующих трубопроводов

зывает разбухание покрытия с восстановлением его контакта со стенками трубы и окончательным затягиванием всех трещин образующимся карбонатом кальция. Процесс набухания сравнительно медленный и занимает несколько недель до полного восстановления покрытия. После периода контакта с водой покрытие более прочно соединяется со стенками труб, и трещины не только закрываются, но и полностью восстанавливается целостность покрытия. Этот процесс называется самоуплотнением или самосанацией трубы с ЦПП. Для защиты внутренней поверхности трубопровода от воздействия жидкостей с агрессивными компонентами применяется покрытие из высокоглиноземистого или сульфатостойкого цемента, которое наряду с химической стойкостью имеет высокую абразивную стойкость к истиранию [16].

Следует иметь в виду, что при длительной эксплуатации трубопроводов с ЦПП возможно как механическое, так и химическое разрушение покрытия. Первое чаще возникает в водопроводных трубах при несоблюдении технологии изготовления покрытия или повышенных скоростях движения воды, при больших температурных перепадах. Химическое разрушение возможно в водоотводящих сетях из-за агрессивности компонентов сточных вод по отношению к материалу покрытия или биологической коррозии. Механическое воздействие сточных вод обусловливается наличием взвешенных веществ, в том числе с абразивными свойствами.

Контрольные вопросы к главе 3

1.Перечислите основные предпосылки для использования бестраншейного способа ремонта существующих трубопроводов.

50