Опыт применения бестраншейной спирально-навивочной технологии восстановления трубопроводов на объектах Москвы

Февраль, 2014

В статье представлена сущность и анализируются особенности перспективной спирально-навивочной технологии бестраншейной реновации трубопроводов на основе применения полимерной ленты, формирующей в старой трубе новую. Изложена последовательность операций при реализации отдельных модификаций этой технологии (с межтрубным пространством и без него) с примером использования её для восстановления ремонтного участка канализационного канала диаметром 420 мм. 

Представлен перечень объектов реновации, где с помощью бестраншейной спирально-навивочной технологии восстановлены старые трубопроводы бытовой и дождевой систем канализации в широком диапазоне диаметров и протяженности.
Ключевые слова: бестраншейные технологии, спирально-навивочный метод, трубопровод, полимерная лента, межтрубное пространство, режущая нить.

Спирально-навивочную технологию можно отнести к одной из передовых и наиболее востребованных бестраншейных технологий последнего десятилетия. Эта технология используется во многих странах мира благодаря возможности оперативного восстановления поврежденных напорных и безнапорных трубопроводов с минимальными материальными затратами, а также минимальным воздействием на окружающую среду.

Сущность спирально-навивочного метода заключается в том, что в поврежденном действующем трубопроводе путем спиральной навивки сматываемой с бобины бесконечной полимерной ленты заводского изготовления формируется обсадная труба высокой прочности. Процесс навивки бесконечной ленты штампованного ребристого профиля из ПВХ или полиэтилена высокой прочности производится специальной навивочной машиной, которая располагается вблизи люка смотрового колодца. Края ленты соединяются друг с другом, образуя сплошную водонепроницаемую конструкцию внутри восстанавливаемого трубопровода.

Для ремонта трубопроводов спирально-навивочным методом используются четыре модификации: SPR, SPR PE, SPR EX и SPR ST. Характерные особенности каждой модификации и последовательность операций по навивке, которая может осуществляться при частичном (до 40 %) наполнении трубопровода жидкостью и скорости её течения до 5 м/с, представлены ниже.

Модификация SPR предназначена для бестраншейного восстановления ветхих горизонтальных трубопроводов большого диаметра (до 5000 мм), а также в вертикальных конструкциях (скважинах). В данной технологии используются ленты из ПВХ со стальным уплотнением и замком, благодаря которому соединяющиеся концы профиля образуют герметичный механический затвор, способный противостоять мощным деформирующим силам. Образующиеся в старом трубопроводе обсадные трубы прошли тестирование на соответствие промышленным стандартам и соответствуют стандартам ASTM F – 1697-02 и F 1741-02a для профильных обсадных труб из ПВХ.

Процесс формирования обсадной трубы можно разделить на 4 этапа: осмотр (визуальный и телекамерами) и очистка восстанавливаемого участка трубопровода; реализация процесса навивки; установка крепежной системы; заливка жидким раствором кольцевого межтрубного пространства между старой и новой трубами.

Реализация процесса навивки заключается в подаче ленты через люк стартового колодца в навивочную машину, располагаемую в восстанавливаемом трубопроводе со стороны стартового колодца. Навивочная машина придает профилю из ПВХ необходимую форму и соединяет его концы, образуя тем самым новую герметичную трубу. Навивочный процесс длится до тех пор, пока обсадная труба не достигнет конца восстанавливаемого трубопровода. В ходе процесса навивочная машина может быть стационарной или передвижной по направлению к следующему (финишному) смотровому колодцу.

По завершении процесса навивки устанавливается крепежная система, обеспечивающая стабильность конструкции в период заливки раствора в межтрубное пространство. Крепежный материал опускается в трубопровод через стандартные люки смотровых колодцев. Процесс заливки раствором разделяется на процесс ввода связующего материала в кольцевое межтрубное пространство между существующей трубой и профилем ПВХ и процесс вулканизации высокопрочного связующего раствора. Уникальная ребристая структура профиля способствует его эффективной фиксации в растворе. В последствие вспомогательные элементы крепежной системы удаляются из колодцев и отремонтированный трубопровод принимается в эксплуатацию.

В зависимости от условий на объекте можно использовать два метода навивки: с помощью «проталкивающей» или «самодвижущейся» гидравлической навивочной машины. Использование «проталкивающей» (стационарной) машины не требует присутствия человека. Машина размещается в существующем смотровом колодце и формирующаяся ей обсадная труба подается внутрь ремонтного участка старого трубопровода. При этом расположение машины остается стабильным. Процесс навивки с помощью «самодвижущейся» гидравлической навивочной машины требует присутствия человека для ее управления и подачи в машину ленты. Машина располагается в полости существующего смотрового колодца и, постепенно перемещаясь вперед по восстанавливаемому трубопроводу, спирально навивает профиль, образуя за собой новый трубопровод меньшего диаметра, чем восстанавливаемый.

«Проталкивающая» машина способна обеспечить навивку труб круглого поперечного сечения в диапазоне диаметров от 200 до 1400 мм. «Проталкивающую» и «самодвижущуюся» машины можно разобрать, чтобы они могли пройти в существующие люки колодцев. Скорость навивки зависит от диаметра восстанавливаемой трубы, конфигурации и степени её разрушения, а скорость подачи профиля в навивочную машину составляет 5 – 10 м/мин.

«Самодвижущийся» метод навивки имеет два варианта, соответственно для труб круглого и некруглого сечений (овального, подковообразного и т.д.), обеспечивая ремонт трубопроводов диаметром более 550 мм.

К преимуществам модификации SPR относится оперативный ремонт труб (круглых, некруглых) большого диаметра (DN 800-5000 мм) без образования стыков.

Модификация SPR RE позволяет восстановить прочность труб из кирпича, бетона, камня, стеклопластика или асбестоцемента диаметром от 900 до 3000 мм и продлить срок их службы. Стальное уплотнение профиля придает навитой трубе высокую устойчивость для особенных статических условий. В технологии используются профили из уплотненного полиэтилена высокой прочности (ПЭВП) и комбинированной стали, что позволяет восстановить стареющие трубы различных типов. Последовательность операций по технологии SPR RE практически не отличается от описанной выше технологии SPR. С её помощью восстанавливаются круглые трубы диаметром 900 - 3000 мм.

Модификация SPR EХ позволяет создать самонесущую статическую трубу, используемую для восстановления старых трубопроводов диаметром от 150 до 1800 мм.

Существенным отличием данной модификации является то, что после ремонта обсадная труба плотно прилегает к старой трубе. Технология SPR EХ специально разработана для сейсмоактивных областей, регионов с опусканием местности, мест свалок, поэтому обсадная труба обладает максимальной плотностью и устойчивостью к нагрузкам. Материал для труб изготовлен из ПВХ приблизительно того же класса, что и новые трубопроводы. Данный материал позволяет выдерживает высокие температуры транспортируемой среды. Технология позволяет производить монтаж двумя способами (варианты S и L).

По варианту S профиль S-ПВХ монтируется в старый трубопровод диаметром до 750 мм с минимальной потерей диаметра посредством местного расширения. Процесс установки длится до тех пор, пока обсадная труба, передвигающая из стартового колодца внутри старого трубопровода против течения водного потока, не достигнет финишного колодца. Так называемый процесс экспандирования (расширения) начинается после того, как производится стопорение торца обсадной трубы в финишном колодце и из замыкающего механизма обратным ходом бобины вытягивается специальная режущая нить, которая удаляет из профиля вторичный замыкающий механизм. Благодаря этому происходит увеличение обсадной трубы в диаметре, т.е. её распрямление. Таким образом, профиль новой трубы плотно прилегает к старому трубопроводу и живое сечение практически не меняется.

Вариант L с профилем типа L-ПВХ используется для труб диаметром от 800 мм, когда обсадная труба при своем формировании с помощью продвигающейся вдоль трубопровода навивочной машины изначально плотно прилегает к внутренней поверхности старого трубопровода.

Модификация SPR ST позволяет восстанавливать трубопроводы из камня, бетона, асбестоцемента или стеклопластика диаметром от 450 до 2500 мм. Для более высокой устойчивости кольца можно использовать ПВХ профиль дополнительно со стальным профилем. Благодаря этому обсадная труба приобретает максимальную устойчивость при минимальной потере диаметра.

Существуют различные комбинации из ПВХ и стали для различных статических условий и классов стареющих труб. Заводское исполнение профиля гарантирует постоянство толщины стенки и характерных свойств материала.

Одним из наиболее важных преимуществ описанных выше навивочных технологий является то, что новая трубная конструкция после ремонта обладает устойчивостью к землетрясениям. Технологии обеспечивают получение достаточно гибкой трубы, которая не получает повреждения даже в том случае, если основной трубопровод неравномерно оседает во время землетрясения. При этом новая составная труба сохраняет структурную целостность и герметичность старого трубопровода.

В качестве одного из примеров успешной реализации фирмой ООО «Метапласт-С» бестраншейной спирально-навивочной технологии рассмотрен объект по адресу микрорайон «Солнцево», ул. Лукинская, д.7, где произведен ремонт керамического канализационного коллектора диаметром 420 мм при глубине залегания 3 м и протяженности ремонтного участка 42 м. Восстановительные работы проводились в зимнее время (декабрь 2012 года), что требовало установки специального тепляка над стартовым и финишном колодцами.

Реновация коллектора была вызвана необходимостью восстановления его пропускной способности, нарушенной в результате образования складок (сборений) полимерного рукава, ранее нанесенного на внутреннюю поверхность трубопровода.

Диаметр формирующейся трубы из ленты ПВХ по модификации SPR EХ составлял 350 мм, а после процесса эспандирования 400 мм.
Последовательность операций при реализации навивочной технологии представлена на рисунках 4-8 и сопровождается текстовой информацией.
    
В России и, в частности, в Москве ООО «Метапласт-С» в партнерстве с фирмой SWP (ФРГ) одной из первых освоила спирально-навивочную технологию и успешно применяет её на различных объектах реновации канализационных сетей. За последние годы с помощью спирально-навивочной технологии восстановлены следующие объекты, относящиеся к ведению ГУП «Мосводосток»:

1. коллектор длиной 362 м и диаметром 1300 мм (ул. Тимура Фрунзе);
2. коллектор длиной 149,16 м и диаметром 1200 мм (Турчанинов пер.);
3. коллектор длиной 232 м и диаметром 1500-1700 мм (район Новые Черёмушки);
4. водопропускной коллектор длиной 118,5 м и диаметром 2500 мм (на пересечении с МКАД);
5. коллектор дождевой сети элипсоидного сечения длиной 408 м и габаритами 1000х700 мм;
6. водопропускные трубы длиной 98 м и диаметром 1500 мм (под автомобильными дорогами М-7 и А-151 Федерального дорожного агентства Министерства транспорта РФ);
7. участки трубопровода дождевой сети элипсоидного сечения общей протяженностью 159,5 и габаритами соответственно 500х650 мм и 600х900 мм;
8. коллектор дождевой сети длиной 380 м и диаметром 400 мм («СИТИ-2);
9. коллекторы дождевой канализации длиной 125 м и 32 м диаметрами соответственно 1000 и 400 мм (Выползов пер.), длиной 308 м и диаметром 1500 мм (ул. Островитянова), а также диной 90 м и 150 м диаметрами соответственно 1000 и 700 мм (Бутырский район).


Таким образом, в общей сложности с использованием спирально-навивочной технологии восстановлено свыше 2570 м трубопроводных сетей в диапазоне диаметров от 400 до 2500 мм.

Выводы

1. Изложена сущность и представлена последовательность технологических операций при реализации спирально-навивочной бестраншейной технологии, к преимуществу которой в первую очередь относятся: оперативность восстановления трубопроводов в широком диапазоне диаметров и протяженности ремонтных участков, незначительное изменение живого сечения восстанавливаемого трубопровода, возможность проведения ремонтных работ при наличии течения жидкости, отсутствие сварочных работ на объекте строительства и т.д.

2. Представлены диапазоны технических возможностей отдельных модификаций спирально-навивочной технологии для реновации трубопроводов различного поперечного сечения, материала изготовления и диаметров, что является базовой информацией для строителей и проектировщиков, решающих вопросы выбора наиболее оптимальных методов бестраншейного восстановления ветхих трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения.


Авторы: Ишмуратов Р.Р., генеральный директор ООО «Метапласт-С», Степанов В.Д., технический директор  ООО «Метапласт-С», Орлов В.А., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Водоснабжение», Московский государственный строительный университет
Использованная литература

1.    Орлов В.А. / Строительство и реконструкция инженерных сетей и сооружений  //Академия.-2010.-301 с.

2.    Freimuth B. / Long pipe lining of sewage pipes «Tigt-in-Pipe» in the city of Salzgitter .Тезисы доклада на Международной конференции NO DIG 2011 в Берлине (фирма Tracto-Technik GmbH,  Германия)

3.    Рекламные материалы совместного предприятия Sekisui Chemical Corporation (Япония) и Chevalier Group (Гонконг).

Отправить комментарий

Защитный код
Обновить

Подписка на новости