Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji.pdf

InŜynier Budownictwa - Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji

Strona 1

Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji

20091109

Od 2000 r. przybywa rocznie ok. 5700 km nowej sieci kanalizacyjnej. Niestety, nie zawsze

przesył ścieków jest dla środowiska przyrodniczego bezpieczny.

Większość wody zuŜywanej w gospodarstwach domowych odprowadzana jest poza budynek jako ścieki. Do

transportu ścieków z miejsca ich powstawania do miejsca ich unieszkodliwiania (oczyszczalnie ścieków)

wykorzystuje się sieć kanalizacyjną (wyjątek stanowią zbiorniki bezodpływowe, z których ścieki przewoŜone

są do oczyszczalni wozami asenizacyjnymi). Łączna długość przewodów kanalizacyjnych w Polsce w 2008 r.

wynosiła 94 694,5 km. Kanałami tymi w 2008 r. przetransportowano 1 254 241,1 dam3 ścieków

przemysłowych i komunalnych [1]. Rozbudowa i modernizacja sieci kanalizacyjnych oraz oczyszczalni

ścieków w ramach Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych (2003 r.) jest obecnie jednym

z priorytetowych zadań gospodarki komunalnej [2]. Następstwem tego jest sukcesywny rozwój instalacji

do odprowadzania i unieszkodliwiania ścieków. Kolektory ściekowe podczas eksploatacji ulegają

uszkodzeniom związanym głównie ze starzeniem się materiału, z jakiego są wykonane, błędami

montaŜowymi, nieszczelnością połączeń, a takŜe nadmiernym (w stosunku do załoŜeń projektowych)

statycznym lub dynamicznym obciąŜeniem gruntu nad przewodem. Część uszkodzeń powstaje juŜ na

etapie budowy kanalizacji, co jest związane z niewłaściwym składowaniem, transportem i układaniem

przewodów w wykopie [3].

Fot. 1. Przykład uszkodzenia BAB – szczelina

Wszystkie uszkodzenia przewodów kanalizacyjnych moŜna podzielić na sześć grup [4]: nieszczelności,

przeszkody przy przepływie, uszkodzenia korozyjne wewnątrz kanału, ścieralność ścian, odchylenia

połoŜenia i odkształcenia oraz uszkodzenia mechaniczne. Niektóre z uszkodzeń kanałów, głównie

nieszczelności, odchylenia połoŜenia oraz uszkodzenia mechaniczne mogą wywoływać infiltrację wód

gruntowych do wnętrza kanału lub eksfiltrację ścieków do gruntu [5]. W obydwu przypadkach następuje

osłabienie gruntu wokół kanału oraz powstawanie pustych przestrzeni, które z czasem mogą prowadzić do

groźnych katastrof budowlanych [6].

W ramach racjonalnej i świadomej eksploatacji sieci kanalizacyjnych przewiduje się systematyczne

przeglądy, umoŜliwiające bieŜącą ocenę stanu technicznego przewodów. Obecnie w diagnostyce przewodów

kanalizacyjnych nieprzełazowych standardowo juŜ wykorzystuje się telewizyjne systemy inspekcyjne,

rejestrujące za pomocą specjalnej kamery obraz wnętrza kanału i przekazujące go na Ŝywo na monitor

operatora. Na podstawie telewizyjnego przeglądu kanału sporządzane są raporty oraz dokonywana jest

klasyfikacja jego stanu technicznego. Inspekcja telewizyjna umoŜliwia wczesne zakwalifikowanie przewodu

do odnowy, zanim dojdzie do powaŜnych uszkodzeń czy katastrofy budowlanej [7, 8].

http://www.inzynierbudownictwa.pl/drukuj,3326

2010-03-15 21:31

InŜynier Budownictwa - Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji

Strona 2

Fot. 2. Przykład uszkodzenia – korzenie

Cel i zakres badań

Celem badań było zidentyfikowanie rodzaju i liczby uszkodzeń kanałów sanitarnych w Krakowie

wykonanych z kamionki, betonu oraz PCV, eksploatowanych nie dłuŜej niŜ pięć lat. Kamionka, beton oraz

polichlorek winylu to oprócz Ŝelbetu materiały najczęściej wykorzystywane w Polsce do budowy kolektorów

kanalizacyjnych (rys. 1). Kolektory wykonane z tych materiałów stanowią 60% całej długości sieci

kanalizacyjnej w Krakowie (łącznie 1535 km).

W badaniach wykorzystano raporty z diagnostyki stanu technicznego kanałów sanitarnych inspekcją

telewizyjną, przeprowadzoną w latach 2003–2005 przez pracowników Zakładu Sieci Kanałowej MPWiK SA w

Krakowie [10]. W analizie ujęto kanały o jednakowej średnicy (300 mm), poddane diagnostyce po pięciu

latach eksploatacji. Stosunkowo krótki czas działania kanałów, po jakim wykonano inspekcje, pozwolił na

zidentyfikowanie uszkodzeń występujących juŜ w początkowym okresie ich eksploatacji. Łączna długość

kanałów poddanych diagnostyce optycznej w ramach badań wyniosła 2706,9 m. Badane kolektory

przebiegają pod nawierzchnią ulic na głębokości od 3 do 4 m. Wszystkie kanały pracują w gruntach o

dobrych właściwościach nośnych przy nisko połoŜonym zwierciadle wody gruntowej. Diagnostykę optyczną

analizowanych kanałów wykonywano kamerą typu TV ARGUS 4 EEx. W obliczeniach i zestawieniach

uszkodzeń oparto się na symbolice określonej w obowiązującej od roku 2006 Polskiej Normie PNEN

135082 [11].

Rodzaj

materiału

Łączna liczba uszkodzeń

w przeliczeniu na 1 km

kanału

Rodzaj i liczba poszczególnych uszkodzeń w przeliczeniu na 1 km

kanału

BAM BAB BBF BAH BAC BAJ BAG BAA BBC

Kamionka 45,8

6,7 12,5 –

3,3 1,7 8,3 10,0 –

3,3

Beton

31,7

0,8 6,7

0,8 9,2 –

0,8 4,2 –

9,2

PCV

34,1

–

13,3 –

5,8 –

1,7 13,3

Tab. Rodzaj i liczba uszkodzeń badanych kolektorów kanalizacyjnych

Oznaczenia w tabeli: BAM – uszkodzenie spoiny, BAB – szczelina, BBF – infiltracja, BAH – wadliwe

połączenie, BAC – przerwanie, zapadnięcie, BAJ – przemieszczone złącze, BAG – połączenie wystające,

BAA – deformacja, BBC – odłoŜone osady

Wyniki badań ich analiza

Diagnostyka telewizyjna przewodów kanalizacyjnych w Krakowie, o łącznej długości 2706,9 m, poddanych

inspekcji po pięciu latach eksploatacji wykazała występowanie 9 rodzajów uszkodzeń. W przewodach

kamionkowych stwierdzono występowanie 7 typów uszkodzeń, w betonowych – takŜe 7, natomiast w

kanałach z PCV – tylko 4 rodzaje uszkodzeń. Strukturę uszkodzeń zarejestrowanych podczas badań

przedstawiono w tabeli.

Największą liczbę uszkodzeń zlokalizowano w kanałach kamionkowych – prawie 46 uszkodzeń na

przeliczeniowej długości 1000 m przewodu. Nie oznacza to jednak, Ŝe kanały kamionkowe najmniej nadają

się do budowy kolektorów sanitarnych. Doświadczenia eksploatacyjne wskazują bowiem na coś wręcz

przeciwnego. NaleŜy w tym przypadku zwrócić uwagę na strukturę uszkodzeń tych kanałów; 27%

uszkodzeń w kanałach kamionkowych stanowią wszelkiego rodzaju rysy, zaliczane razem do kategorii

szczeliny (BAB). W kanałach tych ponad 18 uszkodzeń (z ogólnej liczby 45,8) stanowią niesprawności,

które mogą mieć przyczynę w niewłaściwym wykonawstwie. MoŜna do nich zaliczyć przemieszczone złącza

BAJ (zarówno poziome, jak i pionowe) oraz źle osadzone trójniki zaliczane do kategorii BAG. Przesunięcia

złączy mają zwykle miejsce przy stosowaniu niewłaściwej podsypki lub przy nieodpowiednim jej

zagęszczeniu. Wystające trójniki to ewidentne błędy wykonawcze.

http://www.inzynierbudownictwa.pl/drukuj,3326

2010-03-15 21:31

InŜynier Budownictwa - Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji

Strona 3

Fot. 3. Przykład uszkodzenia BAM – uszkodzenie spoiny

Najczęściej występujące uszkodzenia kanałów kamionkowych (rys. 2) to: wszelkiego rodzaju szczeliny

(27% wszystkich zarejestrowanych uszkodzeń), połączenia wystające (22%), przemieszczone złącza (18%

) oraz uszkodzone spoiny (15% ogólnej liczby uszkodzeń). Wszystkie te uszkodzenia mogą sprzyjać

zjawiskom infiltracji wód gruntowych do wnętrza kanału (w sytuacji wysoko połoŜonego zwierciadła wód

gruntowych) oraz eksfiltracji ścieków z kanału do środowiska gruntowego (szczególnie jeŜeli te uszkodzenia

przebiegają w pobliŜu lub poniŜej zwierciadła ścieków w kanale).

Ogólna liczba uszkodzeń kanałów betonowych (31,7 uszkodzeń na 1 km przeliczeniowy kanału) jest o ok.

30% niŜsza niŜ kanałów kamionkowych. Inna jest takŜe struktura poszczególnych uszkodzeń, co obrazuje

rys. 2. Dominują w tych kanałach przeszkody w przepływie ścieków, typu odłoŜone osady (29% ogólnej

liczby uszkodzeń), wadliwe połączenia (28%), rysy i szczeliny (21%) oraz wystające połączenia (13%

ogólnej liczby uszkodzeń). Pozostałe 9% uszkodzeń nie występuje częściej niŜ pojedynczo na długości

przeliczeniowej 1000 m przewodu.

W przypadku kanałów betonowych duŜym problemem jest szorstkość materiału, która powoduje częste

występowanie przeszkód przy przepływie ścieków. Podczas badań zlokalizowano ponad 9 takich miejsc na

długości przeliczeniowej 1000 m kanału. NaleŜy się jednak spodziewać, Ŝe liczba to została zaniŜona, gdyŜ

przed wprowadzaniem kamery do wnętrza kanału jest on uprzednio przepłukiwany. Niemniej wyniki badań

potwierdzają, Ŝe ta znana wada eksploatacyjna przewodów betonowych w kanalizacji krakowskiej jest

takŜe widoczna.

W ostatnich dziesięciu latach moŜna było zauwaŜyć bardzo umiarkowane zainteresowanie betonem jako

materiałem na przewody kanalizacyjne. Wiele firm próbuje powtórnie lansować ten materiał zarówno na

studzienki, jak i prostki, przekonując nabywców nowoczesną formą wykonania, dobrymi właściwościami

wytrzymałościowymi, przystępną ceną oraz długą Ŝywotnością ocenianą przez niektórych producentów

nawet na 100 lat.

W przewodach wykonanych z PCV stwierdzono podobną sumaryczną liczbę uszkodzeń jak w kanałach

betonowych (róŜnica 2,4 uszkodzenia na długości 1 km, na korzyść przewodów betonowych). W kanałach

wykonanych z polichlorku winylu dominują właściwie dwa rodzaje uszkodzeń: wadliwe połączenia (ponad

13 tego typu uszkodzeń na długości 1000 m) oraz odłoŜone na dnie kanału osady (takŜe 13 tego typu

uszkodzeń na długości przeliczeniowej 1000 m). Uszkodzenia te łącznie stanowią 78% wszystkich

zlokalizowanych nieprawidłowości w kanałach z PCV. Konsekwencją uszkodzenia BAH jest takŜe

występowanie uszkodzenia BAJ (przemieszczone złącze) – prawie 6 tego typu nieprawidłowości na

przeliczeniowym odcinku 1 km.

Rys. 1. Struktura materiałowa sieci kanalizacyjnych w Polsce [9]

W badanych kanałach zlokalizowano natomiast stosunkowo małą liczbę uszkodzeń związanych z deformacją

kształtu (BAA) – niecałe 2 uszkodzenia na długości 1 km. Na ogół to uszkodzenie występuje dość

powszechne przy przeglądzie technicznym przewodów z PCV, podobnie jak uszkodzenie BAH wynikające ze

stosowania niewłaściwych uszczelek. Badania prowadzone w kolektorach ściekowych z PCV po ośmiu latach

eksploatacji [12] wykazały, Ŝe deformacje kształtu (BAA) występowały juŜ z częstością 30 uszkodzeń na

http://www.inzynierbudownictwa.pl/drukuj,3326

2010-03-15 21:31

InŜynier Budownictwa - Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji

Strona 4

przeliczeniowej długości 1000 m, jeszcze częściej występowały wady połączenia (100 uszkodzeń na

długości 1 km), a to juŜ są liczby zatrwaŜające. MoŜna zatem dojść do wniosku, Ŝe w okresie od pięciu do

ośmiu lat eksploatacji przewodów z PCV lawinowo wzrasta liczba uszkodzeń typu BAA i BAH.

Zastanawiająca jest takŜe wysoka liczba uszkodzeń typu odłoŜone osady (BBC), zwłaszcza mając na

uwadze małą szorstkość przewodów z PCV. Prawdopodobnie uszkodzenia te są konsekwencją tzw. kołyski,

czyli niezachowaniem właściwego połoŜenia niwelety dna kanału.

Rys. 2. Struktura i procentowy udział poszczególnych uszkodzeń kanałów wykonanych z PCV, beronu i

kamionki

Wnioski

Przeprowadzone badania stanu technicznego kanałów sanitarnych o średnicy 300 mm w Krakowie po

pięcioletnim okresie eksploatacji wykazały największą liczbę uszkodzeń w kanałach kamionkowych (45,8

uszkodzeń na 1 km długości przewodu).

Najczęściej występujące uszkodzenia w kanałach kamionkowych to szczeliny (27% wszystkich

zarejestrowanych uszkodzeń), połączenia wystające (22%), przemieszczone złącza (18%) oraz uszkodzone

spoiny (15% ogólnej liczby wszystkich uszkodzeń).

Przyczyn wysokiej liczby uszkodzeń w kanałach kamionkowych upatruje się w błędach popełnionych na

etapie prac wykonawczych.

Na badanych odcinkach wykonanych z rur betonowych stwierdzono występowanie ok. 32 uszkodzeń na

długości 1 km. W kanałach betonowych dominowały uszkodzenia typu odłoŜone osady (29% ogólnej liczby

uszkodzeń), wadliwe połączenia (28%), rysy i szczeliny (21%) oraz wystające połączenia (13%).

W przewodach wykonanych z PCV stwierdzono podobną sumaryczną liczbę uszkodzeń jak w kanałach

betonowych. Uszkodzenia typu wadliwe połączenia (ponad 13 tego typu uszkodzeń na długości 1000 m)

oraz odłoŜone na dnie kanału osady (takŜe 13 tego typu uszkodzeń na długości przeliczeniowej 1000 m)

stanowiły łącznie 78% wszystkich zlokalizowanych nieprawidłowości w kanałach z PCV.

Pomimo stosunkowo krótkiego okresu eksploatacji w kanałach wykonanych z róŜnych materiałów

występuje stosunkowo duŜa liczba uszkodzeń, które mogą być niebezpieczne dla środowiska

przyrodniczego poprzez potencjalną moŜliwość eksfiltracji ścieków z kanału do gruntu. Proces ten po

dłuŜszym okresie czasu moŜe być przyczyną zapadnięć nawierzchni drogowej i innych groźnych katastrof

budowlanych.

dr inŜ. Grzegorz Kaczor

adiunkt w Katedrze InŜynierii Sanitarnej i Gospodarki wodnej

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

mgr inŜ. Anna Przebinda

absolwentka Wydziału InŜynierii Środowiska i Geodezji

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Bibliografia

1. GUS, Bank Danych Regionalnych, http://www.stat.gov.pl.

2. Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. – Prawo wodne, Dz.U. Nr 115, poz. 1229.

3. A. Kuliczkowski, D. Zwierzchowski, Uszkodzenia rur PVC badanych techniką wideo, Zeszyty Naukowe

Politechniki Świętokrzyskiej, „Budownictwo” z. 42/2003, s. 217–224.

4. M. Kwietniewski, M. Leśniewski, Niezawodność przewodów kanalizacyjnych w świetle badań

eksploatacyjnych, materiały II Nauk.Tech. Konferencji „Bezpieczeństwo, niezawodność, diagnostyka

urządzeń i systemów gazowych, wodociągowych, kanalizacyjnych, grzewczych”, ZakopaneKościelisko,

2001, s. 205–217.

5. G. Kaczor, A. Przebinda, Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych z róŜnych materiałów w aspekcie

potencjalnego zanieczyszczenia wód gruntowych, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 9/2009, s. 28–29.

6. A. Kuliczkowski, E. Kuliczkowska, Katastrofy kanalizacyjne i ich przyczyny, „InŜynieria Bezwykopowa” nr

1/2008 (21), s. 32–36.

7. A. Kuliczkowski, D. Zwierzchowski, Badania kanalizacji techniką video, „InŜynieria Bezwykopowa” nr

2/1999 (05), s. 54–57.

8. B. Przybyła, Diagnostyka przewodów kanalizacyjnych, „WodociągiKanalizacja”, nr 6/2005 (15), s. 2324

i 2627.

9. M. Kwietniewski, Rurociągi polietylenowe w wodociągach i kanalizacji, „InŜynieria Bezwykopowa”, nr

4/2004, s. 62–66.

http://www.inzynierbudownictwa.pl/drukuj,3326

2010-03-15 21:31

InŜynier Budownictwa - Analiza uszkodzeń kanałów sanitarnych po krótkim okresie eksploatacji

Strona 5

10. A. Przebinda, Wykorzystanie inspekcji telewizyjnej do oceny stanu kanałów sanitarnych, praca

magisterska napisana w Katedrze InŜynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej, UR w Krakowie, 2008.

11. PNEN 135082. Stan zewnętrznych systemów kanalizacyjnych. Część 2: System kodowania inspekcji

wizualnej.

12. A. Przebinda, G. Kaczor, Ocena stanu technicznego wybranych przewodów sanitarnych z PCV w

Krakowie na podstawie inspekcji telewizyjnej, „INSTAL” nr 10/2008 (288), s. 78–80.

Skomentuj ten artykuł na forum.

http://www.inzynierbudownictwa.pl/drukuj,3326

2010-03-15 21:31

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: