Badania i odbiory techniczne rękawów CIPP a ich trwałość.pdf

inspekcje i renowacje sieci

Badania i odbiory techniczne

rękawów CIPP a ich trwałość

tacji technicznej uszkodzonych przewodów kanalizacyj-

nych jest ich odnowa z wykorzystaniem linerów w postaci

utwardzanych na miejscu rękawów typu CIPP (od angiel-

skiego cured in place pipe). Na krajowym rynku dostępne są już

rękawy oferowane przez wielu różnych producentów. Odbiorcy

wymagają, by odnowiony kanał bezpiecznie przenosił przewidy-

wane obciążenia oraz gwarantował odpowiednią przepustowość.

Trwałość przewodów kanalizacyjnych poddanych rehabi-

litacji z zastosowaniem rękawów CIPP szacuje się na około

50 lat, co w chwili obecnej trudno ocenić z uwagi na stosunko-

wo krótki okres stosowania technologii rękawa CIPP. W krajach,

w których stosuje się je znacznie dłużej niż w Polsce, wśród kry-

tycznych inwestorów, chcących wiedzieć, co otrzymują za swoje

pieniądze, często pojawia się pytanie, jak jest możliwe zapewnie-

nie tak długiego czasu przedłużonej eksploatacji przewodu kana-

lizacyjnego poddanego rehabilitacji technicznej z zastosowaniem

rękawa przy jednocześnie stale obniżających się cenach na tego

rodzaju usługi. Odpowiedź na to pytanie jest prosta. Być może

jest to możliwe, ale tylko przy spełnieniu warunku, że zainsta-

lowany rękaw będzie wykazywał bardzo wysoką jakość. Tej zaś

nie da się sprawdzić inaczej niż poprzez systematyczne badania,

dzięki którym odbiory techniczne nie będą często praktykowaną

w naszym kraju fikcją, polegającą na ocenie jakości wykona-

nych robót na podstawie przeglądu kamerą TV. Takie prze-

glądy pozwalają jedynie na sprawdzenie tego, czy rękaw

w ogóle został zainstalowany, i czy podczas instalacji nie po-

pełniono tzw. błędów grubych, np. w postaci fałd bądź sfa-

lowań. Jednak podstawowych parametrów decydujących

o trwałości utwardzonego rękawa, takich jak moduł sprężystości,

grubość, sztywność obwodowa czy szczelność strukturalna nie da

się w ten sposób ocenić. Prawidłowe odbiory techniczne, pole-

gające na przeprowadzeniu stosownych badań, i brak zgody na

złą jakość utwardzonych rękawów w krótkim czasie wyeliminują

z rynku firmy nie potrafiące utrzymać deklarowanych w aprobacie

technicznej parametrów. Wartości te są czasem całkiem nierealne i

podczas badań próbek utwardzonego rękawa łatwo to wykazać.

W Polsce instaluje się coraz więcej rękawów, wykorzystując w tym

celu fundusze Unii Europejskiej. Niestety w wielu przypadkach

inwestorzy nie wykazują wystarczającej staranności w zakresie

nadzoru i kontroli wykonawców, co sprawia, że część zainstalo-

wanych już rękawów ulegnie zniszczeniu znacznie szybciej, niż to

zakładano, choć zwykle po stosunkowo krótkim okresie gwaran-

cyjnym. Takie sytuacje, gdy zaczną się powtarzać, mogą sprawić,

że rehabilitacja przewodów kanalizacyjnych z zastosowaniem

rękawów CIPP zostanie określona jako technologia ryzykowna

i inwestorzy będą jej unikać. Dlatego też firmy wykonawcze także

we własnym interesie powinny dążyć przy kolejnych realizacjach

do utrzymania jak najwyższej jakości. Jak już wspomniano, można

to osiągnąć jedynie poprzez systematyczne badania normowych

próbek utwardzonego rękawa pobranych podczas prowadzenia

robót. W niniejszym artykule zostanie przedstawiony zakres ko-

niecznych badań oraz skutki braku należytej kontroli.

J edną z coraz powszechniej stosowanych metod rehabili-

Wybór technologii renowacji

Wybór metody rehabilitacji technicznej uszkodzonego prze-

wodu kanalizacyjnego powinien być poprzedzony opraco-

waniem koncepcji odnowy, w której analizuje się przydat-

ność poszczególnych metod dla konkretnego przypadku

z uwzględnieniem stanu technicznego uszkodzonego kanału.

Opracowanie takie powinno być wykonane przez doświadczone

osoby posiadające stosowne uprawnienia.

W niektórych sytuacjach uwarunkowania techniczne sprawia-

ją, że rękaw CIPP staje się jedynym racjonalnym rozwiązaniem.

Mogą to być np. deformacje przekroju uniemożliwiające zasto-

sowanie technologii z grupy close fit w postaci linera z tworzywa

termoplastycznego (np. U-Liner, compact pipe ). Chodzi tu o takie

deformacje, jak np. imperfekcje przekroju poprzecznego, jego

zmienność pomiędzy kolejnymi studzienkami czy przemieszcze-

nia poprzeczne przewodu kanalizacyjnego. W innych sytuacjach

zastosowanie rękawa CIPP nie jest możliwe – np. w przypadku

utraty nośności i załamania się konstrukcji eksploatowanego kana-

łu. Wówczas konieczne jest odtworzenie pierwotnego przekroju,

np. przez zastosowanie technologii berstlining . Obecnie

z uwagi na zmniejszające się zużycie wody i w konsekwencji re-

dukcję ilości ścieków w wielu przypadkach zmniejszenie przekro-

ju jest działaniem pozytywnym, gdyż dzięki temu zwiększają się

prędkości przepływów, co polepsza samooczyszczanie przewo-

dów kanalizacyjnych i obniża koszty eksploatacyjne utrzymania

całej sieci.

Ocena stanu technicznego uszkodzonego

przewodu

Punktem wyjścia dla wymiarowania rękawa CIPP do renowacji

kanału jako elementu konstrukcyjnego przenoszącego konkretne

obciążenia jest dokładna ocena jego stanu technicznego. Zgodnie

z ATV-DVWK M 127 wyróżnia się trzy różne stany techniczne

uszkodzonego kanału. W zależności od rodzaju stanu techniczne-

go na zainstalowany rękaw działają odmienne obciążenia. Oce-

na stanu technicznego powinna być przeprowadzona w oparciu

o wyniki inspekcji kamerą TV wysokiej jakości. Należy sobie zda-

wać sprawę, że nie zawsze taki sposób badań stanu konstruk-

cji kanału jest wystarczający. Zwłaszcza w przypadku kanałów

zbudowanych z rur betonowych i żelbetowych często dochodzi

do bardzo niebezpiecznej korozji siarczanowej betonu, wskutek

której przekształca się on w gips, co powoduje obniżenie nośno-

ści całej budowli, a nawet prowadzi do jej utraty i wystąpienia

stanu awaryjnego. Stopnia korozji nie da się ocenić przez badanie

optyczne, lecz jedynie poprzez badanie pobranych próbek.

Jeśli jest to uzasadnione, przed wprowadzeniem rękawa CIPP

należy przeprowadzić punktowe naprawy przy użyciu robotów

lub w wykopach otwartych (np. frezowanie wadliwie wykona-

nych przyłączy na tzw. oczko, przy zastosowaniu specjalnych

robotów). Konieczność wykonania punktowego wykopu może

mieć miejsce np. wówczas, gdy na krótkim odcinku w wyniku

uszkodzeń występują znaczne załamania lub ubytki konstrukcji

kanału. W takim przypadku zalecanym rozwiązaniem jest odcin-

Dr inż. Andrzej Kolonko

Politechnika Wrocławska

Inżynieria Bezwykopowa lipiec - wrzesień 2007

inspekcje i renowacje sieci

kowa wymiana rur. Alternatywą byłoby zwiększenie grubości rę-

kawa na tym krótkim odcinku lub, co łatwiejsze technologicznie,

na całej długości przelotu pomiędzy studzienkami. W ten sposób

nie można jednak odtworzyć pierwotnego przekroju poprzeczne-

go uszkodzonego kanału.

Skutki błędów wykonawczych i projektowych przy

instalacji rękawów CIPP

Wpływ różnych rodzajów nieprawidłowości na nośność

utwardzonego rękawa bardzo obrazowo pokazano na przy-

kładach opracowanych w Niemczech w IKT - Institut für Unte-

rirdische Infrastruktur (Instytut Infrastruktury Podziemnej)

w Gelsenkirchen dla rękawa o grubości 6 mm zainstalowanego

w przewodzie kanalizacyjnym zbudowanym z rur DN 300. Przy-

jęto poziom wody gruntowej 3,0 m powyżej sklepienia kanału,

a stan techniczny I kanału wg ATV-DVWK-M127 (istniejący prze-

wód zachował swoją nośność – występowały drobne uszkodzenia

w postaci nieszczelnych złączy lub włosowatych rys w ściance).

Zasadniczym obciążeniem działającym na rękaw CIPP było parcie

hydrostatyczne wody gruntowej.

Dla analizowanego rękawa przeprowadzono badania oblicze-

niowe, mające wykazać, jak wrażliwe są one na błędy wykonaw-

cze. Na ich podstawie stwierdzono, że utrata nośności utwar-

dzonego rękawa o 50% w stosunku do wartości projektowanej

wystąpi, gdy zaistnieje jedna z poniżej wymienionych sytuacji:

– krótkotrwały modułów sprężystości E wyniesie 1160 MPa za-

miast 2800 MPa;

– pojawi się fałda podłużna o wysokości 1,0 cm;

– pojawi się szczelina pierścieniowa pomiędzy rurą a utwar-

dzanym rękawem o szerokości rozwarcia w s ≥ 3,0 mm (szczelina

powstaje najczęściej wskutek skurczu żywicy lub źle dobranego

rozmiaru rękawa);

– zmniejszenie grubości rękawa o 1,2 mm (przy założonej gru-

bości s L = 6,0 mm).

W praktyce w skutek błędów wykonawczych lub projektowych

może wystąpić jednocześnie kilka niekorzystnych czynników

z grupy ww. wymienionych lub innych. Wówczas nośność ta-

kiego nieprawidłowo wykonanego rękawa może obniżyć się w

sposób drastyczny.

Przedstawione powyżej analizy pozwalają uświadomić sobie,

jak łatwo może dojść do uzyskania rękawa CIPP o obniżonej no-

śności wskutek nieprawidłowości w zakresie jakości materiałów

(parametry żywicy) i wykonawstwa. Kontroli wymaga więc za-

równo materiał konstrukcyjny utwardzonego rękawa, jak i jego

geometria. Wszelkie odchyłki od kołowego kształtu przekroju

rękawa (tzw. imperfekcje) muszą być uwzględnione już na eta-

pie projektowania. Prowadzi to oczywiście do zwiększenia jego

grubości. Podstawowe błędy projektowe polegają zwykle na nie-

uwzględnieniu tych imperfekcji i w konsekwencji na przyjęciu

Rys. 1. Przykładowe skutki błędów projektowych lub wykonawczych

zbyt małej grubości rękawa. Przyczyną awarii są jednak najczę-

ściej błędy wykonawcze.

O tym, że występowanie różnych błędów wykonawczych jest

w praktyce możliwe nawet w przypadku renomowanych firm wy-

konawczych, mających świadomość, że jakość ich rękawów CIPP

po utwardzeniu będzie systematycznie kontrolowana, świadczą

rezultaty badań przeprowadzonych przez IKT.

Wyniki badań próbek utwardzonych rękawów wykazują dość

duże rozbieżności. Próbki, które nie posiadały zakładanej wartości

modułu sprężystości stanowiły od 0,9 do 22,2% populacji w zależ-

ności od rodzaju rękawa CIPP. Wśród nich względne obniżenie

wartości modułu sprężystości E wahało się w przedziale 6,7–68,5%

od wartości projektowej. Błędy wykonawcze stwierdzono więc w

przypadku renomowanych firm. Można się spodziewać, że wyni-

ki badań próbek utwardzonych rękawów zainstalowanych przez

krajowych wykonawców byłyby znacznie gorsze, tym bardziej,

że na podstawie dotychczasowej praktyki mogą mieć oni niemal

pewność, że kontrola będzie się sprowadzała jedynie do inspekcji

kamerą TV, co w praktyce oznacza, że zasadnicze parametry wy-

trzymałościowe, geometryczne oraz szczelność rękawa nie będą

poddawane ocenie.

Bardzo obrazowo przykładowe skutki błędów projektowych

lub wykonawczych powstałych przy instalacji rękawów przedsta-

wiono na rys. 1.

Pobieranie próbek – instalacja rzeczywista i mo-

delowa

Zgodnie z normą PN EN 13566-4 próbki powinny być pobiera-

nie z instalacji rzeczywistej lub modelowej przeznaczonej do ich

produkcji odwzorowującej warunki rzeczywiste. Zaleca się, aby

wszędzie, gdzie jest to możliwe, próbki do kontroli jakości instala-

cji były pobierane na pośredniej studzience włazowej.

Ponieważ proces technologiczny utwardzania powłoki CIPP

jest wrażliwy na utratę ciepła przez jego odpływ do istniejące-

go kanału i otaczającego gruntu, konieczne jest uwzględnie-

nie tego przy budowie instalacji modelowej. Jeśli nie zdecydo-

Inżynieria Bezwykopowa lipiec - wrzesień 2007

inspekcje i renowacje sieci

wano inaczej, instalacja modelowa powinna być wykonana

w rurze kamionkowej lub betonowej całkowicie otoczonej war-

stwą mokrego piasku o grubości co najmniej 300 mm. Podczas

procesu utwardzania temperatura w otaczającej rurę warstwie pia-

sku nie powinna przekraczać 30°C.

sownych badań w ramach odbioru technicznego utwardzonego

rękawa CIPP powinien być koniecznie zawarty w specyfikacji prze-

targowej. Obliguje do tego Rozporządzenie Ministra Infrastruktury

z dnia 02.09.2004 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy

dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i

odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytko-

wego, Dziennik Ustaw Nr 202, Pozycja 2072, gdzie w rozdziale 3

„Zakres i forma specyfikacji technicznych wykonania i odbioru ro-

bót budowlanych”, w paragrafie 13.1 znajduje się zapis mówiący, że

specyfikacje techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych

w zależności od stopnia skomplikowania robót budowlanych,

składają się ze specyfikacji technicznych wykonania i odbioru ro-

bót podstawowych, rodzaju robót według przyjętej systematyki

lub grup robót.

Ponadto w paragrafie 14.1 określono, że specyfikacje technicz-

ne wykonania i odbioru robót budowlanych zawierają m.in. co

najmniej:

• pkt 5. – wymagania dotyczące wykonania robót budowlanych

z podaniem sposobu wykończenia poszczególnych elemen-

tów, tolerancji wymiarowych, szczegółów technologicznych

oraz niezbędne informacje dotyczące odcinków robót budow-

lanych, przerw i ograniczeń, a także wymagania specjalne;

• pkt 6. – opis działań związanych z kontrolą, badaniami oraz

odbiorem wyrobów i robót budowlanych w nawiązaniu

do dokumentów odniesienia.

Z tych zapisów jednoznacznie wynika, że w specyfikacji nale-

ży podać normy, w oparciu o które będzie prowadzony odbiór

techniczny utwardzonego rękawa CIPP. Brak określenia przez

zamawiającego jego szczegółowych warunków jest więc dużym

błędem, tym bardziej, że są już dostępne stosowne normy euro-

pejskie w polskiej wersji językowej. Podanie tych norm w spe-

cyfikacji powoduje, że stają się one obowiązujące przy odbiorze

technicznym utwardzonego rękawa CIPP.

Inwestor powinien dążyć także do wydłużenia okresu gwaran-

cyjnego, który w przypadku rękawów CIPP często wynosi zaled-

wie kilka lat. Biorąc pod uwagę, że przewidywany okres trwałości

utwardzonego rękawa wynosi 30–50 lat, należy się zastanowić

nad możliwością wyraźnego wydłużenia okresu obowiązywania

gwarancji.

Konsekwencją wdrożenia programu poprawy jakości utwar-

dzonych rękawów CIPP będzie pewien wzrost cen. Po prostu nie

jest możliwe podniesienie jakości wykonania przy ciągle obniża-

jących się cenach, co psuje rynek, niszczy dobre przedsiębiorstwa

i pozwala funkcjonować słabym firmom, których atutem jest jedy-

nie niska cena, bo o jakość dotychczas nikt nie pytał.

Jak wspomniano, w przypadku egzekwowania odpowiedniej

jakości utwardzonych rękawów CIPP wystąpi pewien wzrost cen

i w tym przypadku będzie to zjawisko dla wszystkich stron po-

zytywne. Dla dobrych firm będzie to szansa rozwoju, a inwesto-

rzy dostaną znacznie trwalszy i bezpieczniejszy, bo sprawdzony,

produkt.

Poprawa jakości i trwałości przy uwzględnieniu znacznie wy-

dłużonego okresu eksploatacyjnego prowadzi w konsekwencji do

obniżenia kosztów eksploatacyjnych w przeliczeniu ma 1 rok.

Warto zauważyć, że w przypadku wyboczenia (zapadnięcia się)

utwardzonego rękawa CIPP, w praktyce trzeba go usunąć. Koszty

takiego zabiegu mogą znacznie przewyższać wartość instalacji no-

wego rękawa. Najprawdopodobniej, gdyby próbki tych rękawów

zostały odpowiednio zbadane w ramach odbioru technicznego,

wykonawca musiałby zainstalować nowy, dodatkowy rękaw.

O ile nie doszłoby jeszcze do deformacji pierwszego rękawa, nie

byłoby to specjalnie trudnym problemem technicznym.

Wykaz podstawowych badań w ramach odbioru

technicznego utwardzonych rękawów CIPP

W ramach odbioru technicznego utwardzonych rękawów CIPP

należy uwzględnić następujące badania:

– inspekcja kamerą TV;

– szczelność całego odcinka rękawa;

– szczelność strukturalna rękawa – po usunięci folii zewnętrznej

i wewnętrznej;

– struktura ścianki;

– grubość ścianki;

– początkowa właściwa sztywność obwodowa S o ;

– krótkookresowy moduł sprężystości przy zginaniu E O ;

– naprężenie zginające przy pierwszym pęknięciu σ fo ;

– odkształcenie zginające przy pierwszym pęknięciu ε fo .

Wykaz norm związanych z badaniami utwardzo-

nych rękawów CIPP

Obecnie dostępne są następujące normy, które określają ro-

dzaje badań, częstotliwość ich wykonywania i sposób pobierania

próbek do oceny w ramach odbioru technicznego:

• APS – Prüfrichtlinie Wasserdichtheit von Baustoffproben aus vor

Ort härtenden Schlauchlinern.

• ATV-DVWK-M127, Teil 2 Statische Berechnung zur Sanierung

von Abwasserkanälen und -leitungen mit Lining- und Montage-

verfahren.

• PN-EN 13566-1 Systemy przewodów rurowych z tworzyw

sztucznych go renowacji podziemnych bezciśnieniowych sie-

ci kanalizacji deszczowej i sanitarnej. Część 1: Postanowienia

ogólne.

• PN-EN 13566-4 Systemy przewodów rurowych z tworzyw

sztucznych go renowacji podziemnych bezciśnieniowych sieci

kanalizacji deszczowej i sanitarnej. Część 4: Wykładzina z rur

utwardzanych na miejscu.

• PN-EN 1610 Budowa i badania przewodów kanalizacyjnych.

• PN-EN ISO 178 Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości

podczas zginania.

• PN-EN 1228 Systemy przewodowe z tworzyw sztucznych. Rury

z termoutwardzalnych tworzyw sztucznych wzmocnionych

włóknem szklanym (GRP). Oznaczanie początkowej właściwej

sztywności obwodowej.

• PN-EN 13380 Wymagania ogólne dotyczące elementów stoso-

wanych do renowacji i naprawy zewnętrznych systemów kana-

lizacyjnych.

• PN-EN 761 Systemy przewodowe z tworzyw sztucznych. Rury

z utwardzalnych tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem

szklanym (GRP). Oznaczanie współczynnika pełzania w powie-

trzu.

• PN-EN 1393 Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucz-

nych. Rury z utwardzalnych tworzyw sztucznych wzmocnio-

nych włóknem szklanym (GRP). Oznaczanie doraźnych właści-

wości wytrzymałościowych przy rozciąganiu wzdłużnym.

Uwagi i zalecenia dla inwestorów

Negatywne konsekwencje przyjmowania ceny oferty za

podstawowe kryterium rozstrzygania przetargów można

w prosty sposób zneutralizować, stosując obligatoryjne badania

weryfikujące jakość instalowanych rękawów CIPP. Program sto-

Inżynieria Bezwykopowa lipiec - wrzesień 2007

inspekcje i renowacje sieci

Inżynieria Bezwykopowa lipiec - wrzesień 2007

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: