Technologie bezwykopowej renowacji podziemnej infrastruktury wod-kan.pdf

Technologie bezwykopowej renowacji podziemnej infrastruktury wod-kan

Strona 1

Raporty branżowe xtech.pl

ABC technologii bezwykopowych

Technologie bezwykopowej

renowacji podziemnej

infrastruktury wod-kan

Data publikacji: 10.2.2009

Oprac. M. Lewandowska na podst. A. Kuliczkowski,

Problemy bezodkrywkowej odnowy przewodów kanalizacyjnych , Kielce 2004

Wprowadzenie

W miarę rozwoju miast, upływu czasu i eksploatacji, powstaje konieczność remontu i

modernizacji podziemnej infrastruktury wod-kan. Nowoczesne technologie bezwykopowe

umożliwiają prowadzenie takich prac bez konieczności wykonywania wykopów.

Jest to korzystne zwłaszcza w warunkach gęstej zabudowy, gdy przewody biegną blisko

fundamentów budynków lub gdy rurociąg biegnie pod linią kolejową, bądź dostęp do niego ma

miejsce z terenu parku czy obiektu zabytkowego.

A. Kuliczkowski na łamach publikacji Problemy bezodkrywkowej odnowy przewodów

kanalizacyjnych przeprowadził klasyfikację funkcjonalną bezwykopowych metod napraw i

modernizacji kanałów. Autor pogrupował je ze względu na rodzaj prac, jakie mogą być

wykonane z ich zastosowaniem.

Sklasyfikował roboty wykonywane wewnątrz przewodów kanalizacyjnych i wskazał technologie,

które mogą posłużyć do optymalnego ich wykonania. Podstawowe grupy to według A.

Kuliczkowdkiego technologie służące:

naprawom;

renowacjom;

przebudowie.

Naprawy bezwykopowe stosuje się w razie uszkodzeń miejscowych. Do metod tych zaliczane

są:

lokalne naprawy;

iniekcje;

uszczelnienia.

Renowacje to naprawy uszkodzeń występujących na całej długości kanału, między

studzienkami (np. rysy podłużne, korozja, starte dno kanału). Wśród technologii

renowacyjnych wyróżnia się:

technologie natryskowe;

Relining;

technologie motażowe.

Renowacje przewodów kanalizacyjnych powodują niewielką redukcję przekroju przewodu.

Dlatego stosuje się je, gdy nie będzie to stanowić przeszkody w osiągnięciu oczekiwanych

parametrów przepływu.

Technologie bezodkrywkowej przebudowy kanałów umożliwiają bezwykopowe zastąpienie

istniejącego kanału nowym: o tym samym lub większym przekroju poprzecznym. Stary kanał

usuwa się lub pozostawia na zewnątrz nowego, po wcześniejszym rozkruszeniu.

Metody lokalnych napraw i uszczelnień kanałów

Lokalne naprawy uszkodzeń kanałów o średnicach od 100 do 800 mm wykonuje się za

pomocą robotów kanalizacyjnych . Roboty mogą być wyposażane w różnego rodzaju

głowice, dzięki czemu mogą wykonywać kolejno różne czynności, m.in.: frezowanie, wiercenie,

szlifowanie, usuwanie osadów, wycinanie korzeni drzew, iniekcja lub wtłaczanie zapraw

http://technologie-bezwykopowe.raport.xtech.pl/artykul.aspx?id=technologie_bezwykopowe_wiedza2&pg=print

2010-05-19 22:41:56

Technologie bezwykopowej renowacji podziemnej infrastruktury wod-kan

Strona 2

kompozytowych, wyrównywanie powierzchni, polerowanie oraz wzmacnianie konstrukcji

powłokami dowożonymi tymże robotem do miejsca ich wbudowania (Rys. 1).

Rys. 1. Wielosegmentowy robot kanalizacyjny (3.2)

Roboty wprowadza się do kanałów przez studzienki kanalizacyjne, a ich pracę obserwuje się

przez stosownie zlokalizowane kamery.

Bezwykopowe uszczelnianie złączy kanałowych , a niekiedy także i rys konstrukcyjnych,

wykonuje się najczęściej z zastosowaniem packera - głowicy uszczelniającej. Packer ma

kształt dwóch pierścieni z przewężeniem w miejscu ich połączenia, przez które iniektuje się

substancje uszczelniające.

Wcześniej za pomocą packera sprawdza się szczelność wyznaczonego połączenia: packer

umieszcza się w kanale tak, aby kontrolowane złącze znalazło się dokładnie w miejscu

przewężenia packera, w czym pomocna jest kamera (rys. 3.4). Następnie oba pierścienie

zostają napompowane, co w efekcie uszczelnia przestrzeń wokół kontrolowanego miejsca.

Do zamkniętej przestrzeni wprowadza się wodę lub powietrze pod ciśnieniem 0,5 MPa i

przeprowadza się próbę szczelności. Gdy nieszczelność zostanie stwierdzona, do przestrzeni

między korkami podaje się środek uszczelniający.

Najczęściej jest to żywica akrylowa, wtłaczana pod ciśnieniem 0,1-0,3 MPa. Wprasowana w

miejsca nieszczelności pęcznieje na skutek kontaktu z wodą, uszczelniając złącze.

Po ok. 15-30 sek. przeprowadza się próbę szczelności uszczelnienia. Gdy jej wynik jest

korzystny, powietrze z napompowanych pierścieni zostaje spuszczone i packer zostaje

przemieszczony do następnego złącza. Podczas przemieszczania packera nadmiar środka

uszczelniającego zostaje usunięty.

Ze względu na konstrukcję packera i rodzaj materiału uszczelniającego wyróżnia się szereg

technologii zaliczanych do tej grupy. Stosuje się je zazwyczaj dla przekrojów od 150 do 600

mm.

Wzmacnianie konstrukcji kanałów na krótkim odcinku , czyli naprawę rys czy przypadków

korozji na dystansie np. kilku metrów w stosunku do kilkudziesięciu metrów odległości między

studzienkami, wykonuje się metodą KM-Partner-Liner.

Metoda ta również polega na wprowadzeniu do uszkodzonego miejsca kanału packera, tym

razem cylindrycznego, którego zewnętrzna powierzchnia jest pokryta powłoką gumową.

Wcześniej na packerze umieszcza się tkaninę nasączoną żywicą.

Po napompowaniu packera powłoka dociska tkaninę do ścian kanału. Żywica zostaje

wciśnięta w uszkodzenia, przymocowując tkaninę do elementów konstrukcyjnych kanału. W

miarę upływu czasu, zależnie od składu substancji uszczelniającej, powłoka twardnieje i

zaczyna pełnić funkcję wzmocnienia konstrukcji kanału.

Następnie wypuszcza się powietrze z gumowej powłoki i usuwa packer z kanału. Technologia

ta stosowana jest w zakresie średnic 150 - 600 mm.

Technologie renowacji kanałów

Technologia Reliningu polega na wprowadzeniu do uszkodzonego kanału nowego rurociągu,

powstałego z czołowo złączonych odcinków rur. W zależności od długości tych rur wyróżnia

się tzw. długi Relining (rury dłuższe, najczęściej 6 lub 12 m) i tzw. krótki Relining (rury

krótsze).

Technologie długiego Reliningu (Rys. 2) wykorzystuje się do renowacji kanałów o długości do

ok. 700 m, przy średnicach od 80 do 2000 mm. Rury, najczęściej wykonane z polietylenu,

zgrzewa się na powierzchni i wprowadza się do kanału z początkowego wykopu.

Rys. 2. Schemat technologii „długiego Reliningu" (3.10)

Są one przeciągane przez kanał na odcinkach wyznaczanych przez studzienki kanalizacyjne.

Po wciągnięciu nowej rury przestrzeń między nią i uszkodzonym kanałem wypełnia się

specjalnymi wypełniaczami.

W technologii krótkiego Reliningu, z uwagi na mniejszą długość rur, można rury wprowadzać

do kanału przez studzienki. Mogą one być łączone przez dokręcanie w kanale i wówczas nie

ma konieczności wykonywania wykopu. Natomiast jeżeli rury są zgrzewane, to wykonuje się w

wykopie, którego długość jest zbliżona do długości rur.

http://technologie-bezwykopowe.raport.xtech.pl/artykul.aspx?id=technologie_bezwykopowe_wiedza2&pg=print

2010-05-19 22:41:56

Technologie bezwykopowej renowacji podziemnej infrastruktury wod-kan

Strona 3

Rys. 3. Wciąganie rury tworzonej przez dokręcane krótszych odcinków rur w studzience

kanalizacyjnej: 1) głowica ciągnąca, 2) połączenia rur (3.14)

Coraz dłuższy rurociąg jest przeciągany w kierunku następnej studzienki. Odcinki rur, tuż po

umiejscowieniu ich w kanale, w celu dołączenia do wykonywanego rurociągu mogą być

przemieszczane przez przeciąganie lub przepychanie siłownikiem hydraulicznym. Siłownik

umieszcza się w kanale przez wykop początkowy lub przez studzienkę.

Renowacja użebrowanymi taśmami polega na utworzeniu do wewnątrz remontowanego

przewodu powłoki poprzez spiralne zwinięcie specjalnie profilowanej taśmy PCW (Rys. 4,

Rys. 5). Żebra taśmy po jej zwinięciu skierowane są na zewnątrz, co usztywnia rurę w kanale

do czasu wypełnienia odpowiednim wypełniaczem przestrzeni pomiędzy wprowadzoną rurą i

starym kanałem.

Urządzenie do zwijania taśmy są wstawiane do kanału przez studzienkę. W technologii tej

wykonuje się rury o średnicach od kilkudziesięciu do ok. 2500 mm, można je wprowadzać do

kanału na odległość do ok. 100 m.

Rys. 4. Przykłady profili z PCV (3.17)

Rys. 5. Sposób formowania powłoki z użebrowanej taśmy (3.21)

Renowacja utwardzanymi powłokami żywicznymi polega na wprowadzeniu do kanału

powłoki żywicznej, która jest dociskana do ściany kanału i utwardzana podczas wypełniania jej

gorącą wodą lub powietrzem. Macierzystą technologią dla tej grupy jest technologia

Insituform, w której powłoka z włókniny poliestrowej o grubości od 3 do 45 mm pokryta jest z

zewnątrz co najmniej 0,25-milimetrową warstwą PCW lub PU.

Warstwa ta jest wywijana na zewnątrz podczas wprowadzania powłoki do kanału, co ma

miejsce na skutek wpompowywania do niej pod ciśnieniem wody o temperaturze 60 - 80°C

(Rys.6). Już po kilku godzinach utrzymywania się takiej temperatury następuje utwardzenie

powłoki.

Po wprowadzeniu powłoki do kanału wycina się otwory w miejscach przyłączenia

przykanalików, z zastosowaniem robotów kanalizacyjnych.

Obecnie stosuje się wiele odmian tej technologii,. charakteryzujących się różnymi sposobami

wprowadzania powłok, rodzajem medium stosowanego do wywołania ciśnienia w powłoce,

rodzajem substancji utwardzającej powłokę, parametrami wykonalnych średnic i długości.

Rys. 6. Schemat wprowadzania powłoki Insituform do kanału (3.22)

Renowacja polietylenowymi wykładzinami podatnymi to grupa metod znana pod nazwami

„Sure Grip". Umożliwiają one renowacje kanałów o średnicy od 200 do 3000 mm lub kanałów

o innych profilach (np. jajowym), o obwodzie do 9000 mm.

Do kanału przez studzienki kanalizacyjne jest wciągana powłoka z polietylenu o PE-HD lub

polipropylenu, o grubości 2-5 mm, której zewnętrzna powierzchnia ma występy kotwiące. Po

umieszczeniu rękawa w kanale zamyka się go gumowymi korkami i wypełnia wodą, na skutek

czego zachodzi jego dopasowanie do kształtu kanału. Następnie, w warunkach

utrzymywanego przez 24 godziny ciśnienia 0,07-0,12 MPa, przeprowadzana jest próba

szczelności.

Po jej zakończeniu specjalną masą iniekcyjną wypełnia się przestrzeń między wykładziną i

odnawianym kanałem. Ze względu na wysokość wypustek, jej grubość wynosi 2-3 cm. Po

stwardnieniu masa osiąga wytrzymałość równoważną betonowi B 40.

Renowacja rurami polietylenowymi poddawanymi obróbce termiczno-mechanicznej

polega na wprowadzeniu do remontowanego kanału rur o tymczasowo zmniejszonym

przekroju, w celu ułatwienia przemieszczania tego przewodu w kanale.

Do tej grupy metod zalicza się:

technologia U-Liner : polietylenowym rurom PE-HD (ewentualnie wykonanym z PCW) do

renowacji na drodze obróbki termiczno-mechanicznej już w fabryce nadaje się kształt litery

U (Rys. 7). Dzięki temu powierzchnia przekroju takiej rury zmniejsza się o 20-30%.

Na miejsce wykonywania prac U-Liner jest dostarczany nawinięty na bęben, przy czym rura

na całej długości owinięta jest taśmą zabezpieczającą przed utratą kształtu przez

rozwinięcie.

http://technologie-bezwykopowe.raport.xtech.pl/artykul.aspx?id=technologie_bezwykopowe_wiedza2&pg=print

2010-05-19 22:41:56

Technologie bezwykopowej renowacji podziemnej infrastruktury wod-kan

Strona 4

Rurę wprowadza się przez studzienkę, rozwijając ją z bębna. Następnie do rury wprowadza

się parę, pod wpływem której (efekt pamięci) U-Liner powraca do kształtu kołowego.

Technologię U-Liner stosuje się głównie w zakresie średnic 100-400 mm, chociaż jeden z

wykonawców odnawia z jej zastosowaniem kanały o średnicy nawet do 1100 mm (rura PE-

HD);

Rys. 7. Kształt powłoki Troiling przed wprowadzeniem wody i po wpompowaniu do niej wody

(3.29)

technologia Swageling : do odnawianego kanału wprowadza się przewód z polietylenu

PE-HD, którego przekrój podczas wprowadzania zostaje zmniejszony specjalnym

urządzeniem. Urządzenie to poddaje rurę obróbce termiczno-mechanicznej: przewód

podgrzany do temperatury 70° jest przeformowywany, w wynik u czego jego średnica

zostaje zmniejszona o ok. 10%.

Po około 24 godzinach rura powraca do pierwotnego przekroju, dociskając swoją

zewnętrzną powierzchnię do wewnętrznej powierzchni remontowanego kanału.

Technologię tę stosuje się do renowacji kanałów o średnicach 50-500 mm;

technologia Roll-down : przewód po podgrzaniu formowany jest przez urządzenie

zawierające walce zgniatające rurę. Po umiejscowieniu rury w kanale pompuje się do niej

wodę pod ciśnieniem, wskutek czego powraca ona do pierwotnej średnicy.

Renowacja natryskiwanymi powłokami - technologie z tej grupy polegają na wytworzeniu

nowej powłoki wewnętrznej w remontowanym kanale przez natryskiwanie jego wewnętrznej

powierzchni. Urządzenia natryskujące są przeciągane wzdłuż kanału w kierunku studzienki

docelowej.

Do metod tej grupy zalicza się m.in.:

technologia Twin-Line : remontowany kanał natryskiwany jest poliuretanem. Nazwa

technologii wywodzi się stąd, że do natryskiwarki doprowadzone są dwa napełnione

fabrycznie przewody: jeden z żywicą, drugi z utwardzaczem. Już po 60 sekundach powłoka

uzyskuje 90% swojej wytrzymałości.

Grubość „nowej rury", wynosi od 5 do 14 mm. Technologię tę stosuje się do renowacji

kanałów betonowych i żelbetowych, grawitacyjnych i ciśnieniowych, o przekrojach kołowych

o średnicach od 150 do 600 mm, na odcinkach o długości do 100 m;

technologia hydrokol : stosowana jest do renowacji kanałów betonowych. Nowo

powstająca powłoka jest wyrównywana i wygładzana przez gumowy balon przyczepiony do

urządzenia natryskującego. Dodatkową kontrolę jakości wykonania można realizować za

pośrednictwem kamery video.

Używany na potrzeby tej technologii kompozyt przygotowuje się na bazie cementu,

dodatków uszczelniających i antykorozyjnych. Czas wiązania wynosi 15 godzin.

Technologia uszczelniająca Sanipor - jest to metoda dwuetapowa. Pierwszy etap polega na

wpompowaniu do remontowanego przewodu substancji A i utrzymaniu jej tam stosownie do

warunków pod ciśnieniem 10-40 kPa. Substancja A przedostaje się do nieszczelności i dalej

do gruntu otaczającego kanał. Występujący w tym czasie spadek ciśnienia jest

kompensowany na bieżąco.

Po ok. 30 min. substancja zostaje odpompowana i na jej miejsce wprowadza się substancję B,

która w reakcji z substancją A tworzy wodoszczelny żel. Proces uszczelniania kończy

odpompowanie substancji B i następnie neutralizacja resztek substancji B roztworem

substancji A. Następnie przeprowadza się kontrolę szczelności wyremontowanego kanału.

Jeśli uszkodzony kanał otacza grunt bardzo przepuszczalny i w konsekwencji ustabilizowanie

ciśnienia nie jest możliwe, stosuje się kilkakrotne powtarzanie wyżej opisanego procesu, w

krótszych cyklach czasowych.

Metodą tą można uszczelnić przeciętnie do 50-60 m kanału dziennie.

Technologie przebudowy kanałów

Do tej grupy metod zalicza się technologię najczęściej zwaną Berstlining , w której istniejący

kanał jest kruszony w kierunku na zewnątrz do gruntu, a na jego miejsce wprowadza się nowy

przewód, wykonany z dowolnego materiału.

http://technologie-bezwykopowe.raport.xtech.pl/artykul.aspx?id=technologie_bezwykopowe_wiedza2&pg=print

2010-05-19 22:41:56

Technologie bezwykopowej renowacji podziemnej infrastruktury wod-kan

Strona 5

Istniejący przewód niszczy się urządzeniem wyposażonym w głowicę rozpierającą, która

rozkrusza rurociąg, przemieszczając się wzdłuż jego osi. Głowicę kruszącą wprowadza się do

kanału z wykopu wykonanego w tym celu lub przez studzienkę (Rys. 8).

Rys. 8. Schemat technologii bezodkrywkowego zastępowania istniejących rurociągów nowymi

o znacznych długościach: 1) nowo budowany rurociąg już oddany do eksploatacji, 2) rura

ochronna lub nowy przewód, 3) wykop początkowy, 4) tuleja rozpierająca, 5) pneumatyczne

urządzenie niszczące, 6) głowica tnąco-rozpierająca, 7) lina systemu wciągającego, 8)

przyłącze domowe, 9) wykop końcowy, 10) dotychczasowy przewod w trakcie eksploatacji, 11)

urządzenie wciągające, 12) tymczasowy przewód łączący przyłącze domowe z przewodem

eksploatowanym (3.38)

Głowica krusząca może być wyposażona w napęd hydrauliczny, może być też przemieszczana

w kierunku studzienki docelowej przez przeciąganie, bądź jej przemieszczanie przez napęd

może być wspomagane przeciąganiem. Nowe rury są wciągane przez głowicę.

Technologie Bersting stosuje się do renowacji rur o średnicach 60-630 mm, zależnie od

parametrów posiadanych urządzeń. Nowo wbudowany rurociąg może mieć średnicę do 50%

większą od pierwotnego.

Maksymalna długość wciąganego rurociągu wynosi 100-120 m. Aby umożliwić remont

wyznaczonego odcinka, zamyka się odpowiednie przyłącza. W celu zapewnienia odpływu

ścieków z remontowanego kanału na czas wykonywania prac tworzy się tymczasowy przewód

na powierzchni terenu.

Druga z tej grupy, totechnologia Pipe Eating (znana też pod nazwami Pipe Replacer,

Uberfahren ) : istniejący kanał jest niszczony i usuwany hydraulicznie przez urządzenie

wyposażone od czoła w tarczę kruszącą (Rys.9). Średnica urządzenia jest większa od

średnicy remontowanego przewodu.

Na jego miejsce wprowadza się nowe rury, o średnicy większej od usuniętego przewodu. Są

one wciągane przez urządzenie drążące.

Rys. 9. Schemat technologii Pipe Replacer: 1) pilot, 2) kanał przebudowywany, 3) urządzenie

z tarczą kruszącą, 4) kanał wbudowywany, 5) rurociąg odprowadzający ścieki, 6) pompa, 7)

sterownicze urządzenie laserowe, 8) rurociąg odprowadzający zawiesinę, 9) pompa do

zawiesiny, 10) zbiornik regulacyjny, 11) instalacja do odkładania gruntu, 12) rurociąg

odprowadzający ścieki bez zawiesiny, 13) pompa rurociągu, 14) blok siłowy, 15) główny

element dźwigniowy, 16) prowadnica, 17) pulpit sterowniczy (3.43)

Odnowa przykanalików

Zależnie od rodzaju uszkodzenia, odnowę przykanalików można wykonać z zastosowaniem

wcześniej opisanych:

metod lokalnych napraw i uszczelnień kanałów: z zastosowaniem robota kanalizacyjnego;

technologii renowacji kanałów: z wykopu lub z zastosowaniem robota kanalizacyjnego;

metod wymiany kanałów: z wykopu wykonanego w miejscu przyłączenia przykanalika do

kanału.

W trakcie renowacji kanału można wykonać podłączenie przykanalika do kanału. Często

odnawia się nieszczelne lub uszkodzone podłączenia przykanalików do kanałów.

W razie utrudnionego dostępu do przykanalików, np. z terenów prywatnych, renowację

przykanalików przeprowadza się z miejsca ich włączenia do kanału. Technologie te są

opisane poniżej.

Wykonywanie podłączeń do przykanalików podczas

renowacji kanałów

Firma Hemscheid Maschinenfabrik opracowała metodę wykonywania podłączenia do

przykanalika podczas renowacji kanału. Stosuje się ją podczas rekonstrukcji kanałów w

technologii „krótkiego Reliningu".

Rura przeznaczona do rekonstrukcji odcinka z wlotem przykanalika jest fabrycznie

wykonywana z owalnym otworem przyłączeniowym, większym od uszczelnianego otworu

przykanalika. Na obrzeżu otworu umieszcza się matę z otworem zlokalizowanym centralnie.

http://technologie-bezwykopowe.raport.xtech.pl/artykul.aspx?id=technologie_bezwykopowe_wiedza2&pg=print

2010-05-19 22:41:56

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: