Renowacja rurociągów metodą Compact Pipe na przykładzie renowacji wodociągów w Rzeszowie.pdf

II konferencja techniczna

PE100+ Niezawodne systemy wodoci¹gowe i kanalizacyjne z polietylenów nowej generacji

Renowacja ruroci¹gów

metod¹ Compact Pipe

na przyk³adzie renowacji

wodoci¹gów w Rzeszowie

1 n n n

Wstêp

Rury polietylenowe s¹ ju¿ powszechnie akceptowanym mate-

ria³em do budowy ruroci¹gów. Dziêki swoim w³aciwociom,

ruroci¹gi polietylenowe mog¹ byæ uk³adane metodami trady-

cyjnymi oraz nowoczesnymi, zyskuj¹cymi coraz wiêksz¹ po-

pularnoæ, metodami w¹skowykopowymi i bezwykopowymi.

Oprócz budowy nowych ruroci¹gów, rury polietylenowe wyko-

rzystywane s¹ równie¿ do przywracania sprawnoci technicz-

nej starym ruroci¹gom. Specyficzne w³aciwoci polietylenu

wykorzystywane s¹ zw³aszcza w technikach renowacyjnych.

Zaawansowane techniki renowacyjne, oprócz elastycznoci rur

PE, wykorzystuj¹ tak¿e lepkosprê¿yste w³aciwoci materia³u

oraz tzw. pamiêæ kszta³tu. Przyk³adem takiej w³anie techno-

logii jest opracowana przez Wavin metoda Compact Pipe.

2 n n n

Krótki opis metody

Compact Pipe

W metodzie Compact Pipe wykorzystywane s¹ specjalnie przy-

gotowane rury polietylenowe, które na potrzeby renowacji

wodoci¹gów, produkowane s¹ z wysokiej jakoci surowców

klasy PE100. Wyt³aczane standardow¹ metod¹, rury poliety-

lenowe o przekroju ko³owym zaginane s¹ wzd³u¿ jednego boku

do rodka tak, ¿e przekrój poprzeczny, po zakoñczeniu tej ope-

racji, przypomina literê C od tej chwili jest to ju¿ rura kom-

paktowa (Compact Pipe), która ma zmniejszony przekrój po-

przeczny o ok. 35%. Rura o tak zmienionym kszta³cie, nawija-

na jest na bêben, na którym póniej jest dostarczana na plac

budowy. Przygotowanie odcinka wodoci¹gu do renowacji po-

lega na wykonaniu ma³ych wykopów punktowych na jego po-

cz¹tku i koñcu oraz wyciêciu ma³ych fragmentów ruroci¹gu,

umo¿liwiaj¹cych dostêp do jego wnêtrza. Po usuniêciu osa-

dów z wnêtrza wodoci¹gu i ewentualnych przeszkód zmniej-

szaj¹cych wiat³o przewodu, do jego wnêtrza wci¹gana jest rura

kompaktowa, która po uzbrojeniu jej koñców w specjalne króæ-

ce, jest poddawana odpowiednim zabiegom technologicz-

nym. W wyniku tych zabiegów, rura powraca do swojego pier-

wotnego, okr¹g³ego kszta³tu oraz powiêksza swoj¹ rednicê do

rozmiarów ograniczonych wymiarami odnawianego ruroci¹-

gu, ciasno osadzaj¹c siê w jego wnêtrzu (patrz rys. 1). Po za-

koñczeniu procesu instalacyjnego, odnowiony odcinek wodo-

ci¹gu w³¹czany jest do sieci. Ze wzglêdu na ciasne przyleganie

nowej rury polietylenowej do wnêtrza starego ruroci¹gu, me-

toda Compact Pipe jest zaliczana do grupy technik ciasno pa-

sowanych.

3 n n n

Aspekty projektowe

Podstaw¹ do podejmowania optymalnych decyzji s¹ rzetel-

ne informacje, opisuj¹ce warunki brzegowe. Inaczej mówi¹c,

przed podjêciem decyzji o tym, co z danym wodoci¹giem

trzeba zrobiæ, nale¿y oceniæ jego stan i okreliæ warunki

wykonania robót (np. dopuszczalny czas trwania prac, mak-

symaln¹ wielkoæ placu budowy itp.). Nale¿y te¿ przeanali-

zowaæ mo¿liwoci zmiany warunków pracy ruroci¹gu: po-

ziom dopuszczalnego ograniczenia wydajnoci przewodu lub

potrzebê jej zwiêkszenia, zmianê cinienia roboczego itp.

Na podstawie tych informacji mo¿na okreliæ rodzaj wyk³a-

dziny i funkcje, jakie winna ona spe³niaæ, a tak¿e okreliæ

metody renowacyjne, które ten efekt pozwol¹ osi¹gn¹æ [1].

3.1 n n

Ocena stanu istniej¹cego ruroci¹gu

O stanie technicznym wodoci¹gu mo¿na sporo powiedzieæ

na podstawie analizy awaryjnoci rozpatrywanego odcin-

ka i oglêdzin ruroci¹gu podczas usuwania awarii. ród³em

znacznej czêci informacji jest istniej¹ca dokumentacja

techniczna, choæ w wielu przypadkach z czasem stwierdza

siê rozbie¿noci miêdzy planami a stanem faktycznym.

W przypadku wodoci¹gów sytuacje, kiedy oceny stanu

technicznego ruroci¹gu mo¿na dokonaæ na podstawie inspek-

cji telewizyjnej (CCTV), s¹ doæ rzadkie. Okazj¹ do tego mo¿e

byæ odbiór prac, polegaj¹cych na czyszczeniu ruroci¹gu

z osadów, planowana wymiana zasuw lub nawet koniecznoæ

wy³¹czenia odcinka z eksploatacji. Wykorzystanie takich oka-

zji pozwala na poszerzenie wiedzy o stanie ruroci¹gu i mo¿e

u³atwiæ planowanie robót rehabilitacyjnych.

Do w³aciwej oceny stanu ruroci¹gu korzystnie jest posiadaæ

nastêpuj¹ce informacje [1, 2], dotycz¹ce konstrukcji ruroci¹gu:

n materia³ rury,

n klasa rury,

3-4 marca 2005

Ciechocinek

n rednica rury (rzeczywista rednica wewnêtrzna),

n typ stosowanych po³¹czeñ,

n wystêpuj¹ce awarie lub wady w dzia³aniu ruroci¹gu,

rys.

oraz dotycz¹ce aktualnego stanu ruroci¹gu:

n zmiany geometrii przewodu, takie jak zmiany rednicy,

zmiany kierunku (zw³aszcza mijanki innych ruroci¹gów) itp.,

n zmiany hydrauliki przewodu, takie jak zaroniêcie prze-

wodu osadami, wystêpowanie sopli spawalniczych (ruroci¹gi

stalowe) i innych elementów zmniejszaj¹cych wiat³o rury,

n zmiany kondycji wytrzyma³ociowej, takie jak pêkniêcia,

zu¿ycie cierne i zu¿ycie korozyjne (w tym uwzglêdniaj¹c

wczeniej usuwane awarie).

Etapy procesu renowacji ruroci¹gu metod¹ Compact Pipe.

W niektórych przypadkach do dok³adniejszego okrelenia

stanu ruroci¹gu i mechanizmu degradacji jego konstrukcji

mo¿e byæ konieczne dokonanie punktowych wykopów, co

da podstawy do bardziej optymalnego okrelenia dalszych

dzia³añ w zakresie rehabilitacji.

rys.

3.2 n n

Wymagania dotycz¹ce placu budowy

Ze stosowaniem metody Compact Pipe zwi¹zany jest wy-

móg zapewnienia stosunkowo ma³ej powierzchni terenu,

niezbêdnej do prowadzenia prac monta¿owych, co stanowi

du¿¹ zaletê tej technologii. Dziêki du¿ej elastycznoci rury

Compact Pipe i dostarczaniu jej na plac budowy na bêbnie,

gabaryty wykopu pocz¹tkowego, przez który rura jest wci¹-

gana do wnêtrza odnawianego wodoci¹gu, mog¹ byæ sto-

sunkowo ma³e. Przestrzeñ robocza, niezbêdna dla ustawie-

nia maszyn i urz¹dzeñ wykorzystywanych w tej technolo-

gii, jest równie¿ ma³a. Rura Compact Pipe, stanowi¹ca wy-

k³adzinê starego ruroci¹gu, dostarczana jest na bêbnie. Bê-

ben z rur¹ zazwyczaj transportowany jest na plac budowy

na specjalnym wózku bêbnowym dopiero wówczas, gdy przy-

gotowanie wodoci¹gu do wci¹gania rury jest zakoñczone.

Dziêki temu nie ma potrzeby wydzielania specjalnego pla-

cu na sk³adowanie materia³ów, a implikowane prowadzo-

nymi pracami utrudnienia w ruchu pieszym i ko³owym ogra-

niczone s¹ do minimum (patrz rys. 2 i 3).

Powierzchnia, potrzebna do ustawienia sprzêtu przy

wykopie startowym, wynosi na pocz¹tku ok. 5,5x3,0 m dla

wózka bêbnowego (patrz rys. 2), kiedy rura Compact Pipe

jest wprowadzana do wnêtrza starego wodoci¹gu. Po zakoñ-

czeniu tej operacji, w celu przeprowadzenia rewersji rury,

w miejsce wózka bêbnowego ustawiany jest kontener z wy-

twornic¹ pary i urz¹dzeniami kontrolno-pomiarowymi (tzw.

jednostka centralna). Potrzebuje on powierzchni o rozmia-

rach 8x3 m, choæ w ekstremalnych sytuacjach mo¿na j¹

jeszcze nieco zmniejszyæ (patrz rys. 3).

W zale¿noci od kszta³tu profilu wodoci¹gu, lokalizacji

rozga³êzieñ, przy³¹czy oraz hydrantów, a tak¿e maksymalnych

d³ugoci odcinków rur Compact Pipe nawijanych na bêbny,

przewidziany do renowacji fragment sieci mo¿e byæ dzielony

na mniejsze odcinki. W takiej sytuacji ewentualne wykopy

Wci¹ganie rury

Compact Pipe

do wnêtrza

wodoci¹gu;

realizacja

projektu

w Rzeszowie.

rys.

Proces nagrze-

wania rury

Compact Pipe;

wytwornica pary

oraz urz¹dzenia

dodatkowe

zainstalowane

s¹ we wnêtrzu

kontenera;

realizacja

projektu

w Rzeszowie.

In¿ynieria Bezwykopowa | wydanie specjalne

II konferencja techniczna

PE100+ Niezawodne systemy wodoci¹gowe i kanalizacyjne z polietylenów nowej generacji

Renowacja ruroci¹gów metod¹ Compact Pipe

na przyk³adzie renowacji wodoci¹gów w Rzeszowie

rys.

roci¹gu, bez naruszania równowagi uk³adu stara rura - ota-

czaj¹cy rurê grunt, w którym to uk³adzie znaczna czêæ ob-

ci¹¿eñ zewnêtrznych jest w zasadzie przenoszona przez grunt.

W zale¿noci od tego, czy kondycja wytrzyma³ociowa

ruroci¹gu jest dobra, czy te¿ nieodpowiednia lub stan taki

rozpatrywany wodoci¹g osi¹gnie w bli¿szej przysz³oci, wy-

starczaj¹ce mo¿e byæ zastosowanie wyk³adziny interaktyw-

nej lub konieczne zastosowanie wyk³adziny niezale¿nej.

Odnowione

odcinki wodo-

ci¹gu DN 400

po³¹czone przy

pomocy

kszta³tki

elektrooporo-

wej; realizacja

projektu

w Rzeszowie.

Niezale¿na wyk³adzina ruroci¹gu cinieniowego jest w sta-

nie samodzielnie przenieæ wszelkie wystêpuj¹ce obci¹¿e-

nia wewnêtrzne, jakim poddawany jest ruroci¹g przez ca³y

zak³adany okres trwa³oci bez wsparcia, jakie mo¿e zapew-

niaæ istniej¹cy ruroci¹g i jednoczenie ma wystarczaj¹c¹

sztywnoæ obwodow¹ i zdolnoæ do przeniesienia wszelkich

obci¹¿eñ zewnêtrznych.

Interaktywna wyk³adzina ruroci¹gu cinieniowego nie jest w

stanie samodzielnie przenieæ obci¹¿eñ wewnêtrznych, wy-

stêpuj¹cych w zak³adanym okresie trwa³oci wyk³adziny

i w zwi¹zku z tym, musi ona wspó³pracowaæ z istniej¹cym

ruroci¹giem, który zapewnia odpowiednie wsparcie dla wy-

k³adziny na kierunku obwodowym. Wyk³adzina taka pozo-

staj¹c w kontakcie na ca³ym obwodzie z istniej¹cym ruro-

ci¹giem, przenosi w ca³oci lub w czêci obci¹¿enie od ci-

nienia wewnêtrznego na jego ciankê, ale jednoczenie za-

chowuje d³ugotrwa³¹ zdolnoæ do ich samodzielnego prze-

noszenia w miejscach wystêpowania w ruroci¹gu dziur,

w¿erów czy szczelin w po³¹czeniach. W zale¿noci od sztyw-

noci obwodowej wyk³adziny, mo¿e ona lub nie byæ wytrzy-

ma³a na dzia³anie wewnêtrznego podcinienia (np. pojawia-

j¹cego siê podczas uderzeñ hydraulicznych) i/lub parcia

zewnêtrznego wód gruntowych.

W przypadku metody Compact Pipe, przez wyk³adzinê in-

teraktywn¹ nale¿y rozumieæ np. rurê Compact Pipe o cinie-

niu nominalnym PN6 lub mniejszym, wykorzystan¹ do reno-

wacji wodoci¹gu o cinieniu roboczym przekraczaj¹cym 6 bar

(np. 8, 10 lub nawet 16 bar!). Przez wyk³adzinê niezale¿n¹ na-

le¿y w takim przypadku rozumieæ rurê Compact Pipe o cinie-

niu nominalnym nie mniejszym ni¿ maksymalna wartoæ ci-

nienia roboczego, wystêpuj¹ca w danym ruroci¹gu.

W metodzie Compact Pipe istnieje mo¿liwoæ wykony-

wania przy³¹czy domowych. Mog¹ one byæ wykonywane na

etapie renowacji wodoci¹gu (w³¹czanie istniej¹cych przy³¹-

czy), jak i po up³ywie jakiego czasu po zakoñczeniu reno-

wacji. Z tego wzglêdu korzystne (ale niekonieczne) jest sto-

sowanie do renowacji sieci rozdzielczej wyk³adzin niezale¿-

nych. Poniewa¿ przy³¹cza nie s¹ wykonywane na ruroci¹-

gach magistralnych, stosowanie rur Compact Pipe jako

wyk³adzin interaktywnych w tym przypadku mo¿e byæ atrak-

cyjne z powodów finansowych.

W wyniku ciasnego osadzenia wyk³adzin Compact Pipe

we wnêtrzu starego ruroci¹gu, si³y reakcji, pojawiaj¹ce siê

w miejscach zmiany kierunku przep³ywu, s¹ przekazywane

za porednictwem konstrukcji starego ruroci¹gu na otacza-

rys.

Po³¹czenie

ko³nierzowe;

realizacja

projektu

w Rzeszowie.

porednie bêd¹ zwiêksza³y ca³kowit¹ powierzchniê placu bu-

dowy, ale bezwzglêdna wartoæ tego przyrostu jest mniej wiê-

cej taka sama, jak w przypadku innych, ekwiwalentnych tech-

nik renowacyjnych. Odnowione odcinki s¹ ze sob¹ lub ist-

niej¹c¹ sieci¹ czy armatur¹ ³¹czone przy wykorzystaniu kszta³-

tek elektrooporowych (patrz rysunek 4), lub przy wykorzy-

staniu po³¹czeñ ko³nierzowych (patrz rysunek 5).

3.3 n n

Kryteria wytrzyma³ociowe

Zasadniczo wyk³adziny tworzywowe, stosowane do renowa-

cji, winny wytrzymaæ wszelkie obci¹¿enia zewnêtrzne i we-

wnêtrzne, jakim bêd¹ poddawane podczas eksploatacji ru-

roci¹gu. Obci¹¿enia te s¹ jednak ró¿ne od tych, jakie dzia-

³aj¹ na rurê tworzywow¹, umieszczon¹ w ziemi metod¹ tra-

dycyjn¹, gdy¿ wyk³adzina umieszczana jest we wnêtrzu ru-

3-4 marca 2005

Ciechocinek

j¹cy grunt. Nale¿y tak¿e podkreliæ, ¿e odpornoæ na wybo-

czenie wyk³adzin ciasno pasowanych, poddanych dzia³aniu

naporu wód gruntowych i wewnêtrznego podcinienia, jest

znacznie zwiêkszana przez ograniczenie swobody ich od-

kszta³cania, ze wzglêdu na wsparcie obwodowe starej rury.

rys.

3.4 n n

Kryteria hydrauliczne

Plany renowacji ruroci¹gu s¹ okazj¹ do okrelenia rzeczywi-

cie potrzebnej wydajnoci ruroci¹gu. Je¿eli jednak wynik

obliczeñ, lub coraz czêciej wynik komputerowej symulacji

pracy sieci, wskazuje na brak mo¿liwoci wyranego zmniej-

szenia wydajnoci odnawianego ruroci¹gu, to nale¿y rozwa-

¿yæ celowoæ zastosowania metody Compact Pipe. W zale¿-

noci od gruboci cianki zastosowanej wyk³adziny, czyli ina-

czej mówi¹c - od szeregu wymiarowego SDR, do którego na-

le¿y rura Compact Pipe, wydajnoæ odnowionego ruroci¹gu

w stosunku do wydajnoci starego ruroci¹gu zmienia siê tak,

jak przedstawia to rysunek 6. Nale¿y tutaj podkreliæ, ¿e ze

wzglêdu na du¿¹ odpornoæ chemiczn¹ polietylenu i du¿¹ g³ad-

koæ powierzchni wewnêtrznej rury Compact Pipe, wydajnoæ

ta nie bêdzie siê zmienia³a wraz z up³ywem czasu, na skutek

zarastania osadami, jak ma to miejsce w przypadku rur stalo-

wych czy ¿eliwnych. Odnowiony odcinek bêdzie cechowa³ siê

niezmienn¹ w czasie charakterystyk¹ hydrauliczn¹.

Rura Compact Pipe jest ciasno osadzana we wnêtrzu sta-

rego ruroci¹gu, ale dla ka¿dej rednicy nominalnej jest pe-

wien zakres rednic, dla którego wyk³adzina mo¿e byæ pra-

wid³owo osadzona i zapewniaæ za³o¿one parametry u¿ytko-

we. Zakres ten nazywany zakresem ekspansji. Wartoci za-

kresu ekspansji dla konkretnych rednic nominalnych ze-

stawiono w tabeli 1. Po sprawdzeniu, czy rzeczywista redni-

Zmiana

wydajnoci

wodoci¹gu po

jego renowacji

metod¹

Compact Pipe.

rys.

Wykres d³ugo-

trwa³ej wytrzy-

ma³oci na

wewnêtrzne

cinienie

hydrostatyczne

(tzw. krzywe

regresji) dla

polietylenu

klasy PE100

(PE100+).

[

(

Tabela 1

Gruboci

cianek i zakres

ekspansji

wodoci¹gowych

rur Compact

Pipe oraz

maksymalna

d³ugoæ zwoju

In¿ynieria Bezwykopowa | wydanie specjalne

II konferencja techniczna

PE100+ Niezawodne systemy wodoci¹gowe i kanalizacyjne z polietylenów nowej generacji

Renowacja ruroci¹gów metod¹ Compact Pipe

na przyk³adzie renowacji wodoci¹gów w Rzeszowie

rys.

Schemat

ideowy

systemu

zapewnienia

jakoci

w metodzie

Compact

Pipe.

ca wewnêtrzna przeznaczonego do renowacji wodoci¹gu mie-

ci siê w zakresie ekspansji rury Comapct Pipe, nale¿y okre-

liæ rednicê wewnêtrzn¹ przewodu po jego odnowie. W tym

celu od rednicy wewnêtrznej starego ruroci¹gu nale¿y od-

j¹æ podwojon¹ gruboæ cianki wyk³adziny, jaka winna byæ

zastosowana do renowacji. Dla takiej wartoci rednicy na-

le¿y wykonaæ obliczenia sprawdzaj¹ce wydajnoæ hydraulicz-

n¹ odnowionego przewodu. W obliczeniach nale¿y pamiêtaæ

o zastosowaniu odpowiedniej wartoci wspó³czynnika chro-

powatoci powierzchni wewnêtrznej rury Compact Pipe

(k = 0,01 mm), co ma wp³yw na zmniejszenie oporów linio-

wych i tym samym na wydajnoæ odnowionego odcinka.

Instalacyjnej INSTAL i atest higieniczny Pañstwowego

Zak³adu Higieny.

Dziêki lepkosprê¿ystym w³aciwociom polietylenu (patrz

[5]), metoda Compact Pipe doskonale nadaje siê do renowacji

ruroci¹gów, które ulegaj¹ odkszta³ceniom. Mog¹ to byæ odcin-

ki wodoci¹gów zlokalizowane w konstrukcjach mostów lub

np. wodoci¹gi przebiegaj¹ce przez tereny szkód górniczych [6].

3.6 n n

Aspekty zwi¹zane z wykonawstwem

Produkowana przez firmê Wavin, rura Compact Pipe jest oczy-

wicie tylko pó³produktem. Sam pó³produkt, nawet je¿eli

by³by najwy¿szej jakoci, nie musi gwarantowaæ odpowied-

niej jakoci produktu finalnego, jakim w tym przypadku jest

odnowiony wodoci¹g. W zwi¹zku z tym, licencjonowane fir-

my wykonawcze przechodz¹ odpowiednie szkolenie, a pierw-

sze realizowane projekty s¹ nadzorowane. Dzia³ania tego typu

s¹ spotykane tak¿e w innych zaawansowanych technolo-

giach, ale metoda Compact Pipe oferuje co wiêcej.

Unikaln¹ cech¹ metody Compact Pipe jest system zapew-

nienia jakoci i jest on nieod³¹czn¹ czêci¹ tej technologii.

Jego celem jest zapewnienie inwestora, ¿e w³aciwoci wy-

k³adziny po jej zainstalowaniu odpowiadaj¹ okrelonym stan-

dardom. Jest to szczególnie istotne ze wzglêdu na fakt, ¿e

wysy³ana z fabryki zdeformowana wyk³adzina poddawana jest

ponownie procesowi formowania w warunkach bliskich wa-

runkom krytycznym dla polietylenu. Po zainstalowaniu wy-

k³adziny, nie mo¿na poddaæ jej badaniom niszcz¹cym, gdy¿

oznacza³oby to niesprawnoæ dopiero co odnowionego ruro-

ci¹gu. W zwi¹zku z tym, firma Wavin stworzy³a system za-

pewnienia jakoci, dziêki któremu mo¿na stwierdziæ, czy w³a-

ciwoci zainstalowanej wyk³adziny odpowiadaj¹ tym, jakie

zosta³y okrelone w odpowiednich normach. Schemat ide-

owy tego systemu przedstawiono na rysunku 8.

3.5 n n

Kryteria materia³owe

Jednym z kryteriów wyboru konkretnej techniki renowa-

cyjnej mog¹ byæ okrelone w³aciwoci materia³u wyk³adzi-

ny. Do produkcji rur Compact Pipe do renowacji wodoci¹-

gów standardowo wykorzystywany jest polietylen klasy

PE100. Nale¿y tutaj zauwa¿yæ, ¿e dopuszczone do stoso-

wania surowce znajduj¹ siê na licie materia³ów pozytyw-

nych Stowarzyszenia PE100+. Wy¿sze od standardowych

wymagania, które spe³niaj¹ te surowce, pozwalaj¹ ofero-

waæ inwestorom produkt o w³aciwociach lepszych od pro-

duktów standardowych. W szczególnoci dotyczy to trwa-

³oci. Wy¿sza odpornoæ na powolny wzrost pêkniêæ oraz

ponad 100-letnia wytrzyma³oæ na d³ugotrwa³e cinienie hy-

drostatyczne (patrz rysunek 7) zapewniaj¹ przed³u¿enie

o ponad 100 lat trwa³oci odnawianego wodoci¹gu. Trzeba

te¿ podkreliæ, ¿e trwa³oæ ta nie jest zale¿na od procesów

starzeniowych, zachodz¹cych w materiale starej rury.

Potwierdzeniem przydatnoci metody Compact Pipe do

renowacji wodoci¹gów jest aprobata techniczna, wydana

przez Centralny Orodek Badawczo-Rozwojowy Techniki

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: