Федерации федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Скачать 1.47 Mb.
|
3.6 Методы санации трубопроводов водоснабжения и водоотведенияМетоды санации трубопроводов стали развиваться около 50 лет назад в связи с интенсивным ростом городов и одновременным старением инфраструктуры. Особенно востребованы в настоящее время технологии бестраншейного ремонта, что связано со стесненными городскими условиями и большой насыщенностью городских территорий различными коммуникациями. Применение открытых способов ремонта и перекладки трубопроводов в этих случаях стало почти невозможным или требует больших капиталовложений. Сегодня в России имеется более 700 тыс. км трубопроводов, из них более 350 тыс. повреждено внутренней коррозией, а около 56 тыс. находится в состоянии, близком к аварийному. В данной ситуации вопросы ремонта и восстановления трубопроводов актуальны и мы остановимся на самых распространенных методах санации трубопроводов. Применение почти всех методов санации требует предварительной очистки и телеинспекции трубопроводов перед началом работ, а иногда также и после санации. Методы санации можно классифицировать по способу нанесения внутреннего покрытия:
3.6.1 Нанесение набрызговых покрытий Цементно-песчаные покрытия (ЦПП) применяются в мировой практике почти 50 лет и являются хорошим противокоррозионным материалом для стальных и чугунных труб, защищающим внутреннюю поверхность трубопровода и ликвидирующим различного рода дефекты (рисунок 3.27). Этот метод одинаково хорошо подходит как при строительстве трубопроводов из стали и чугуна, так и для ремонта трубопроводов уже подвергшихся коррозии и имеющих инкрустацию на стенках. Прекрасные микробиологические свойства, высокая прочность и сопротивляемость механическим нагрузкам делают цементно-песчаное покрытие незаменимым при строительстве трубопроводов, предназначенных для систем городского водоснабжения.  Рисунок 3.27 - Схема нанесения ЦПП методом центрифугирования на трубопроводы малого диаметра: 1 – насос для временного отвода сточной жидкости; 2 – временный запорный орган (задвижка); 3 – лебедка; 4 – подлежащий обработке трубопровод; 5 – трубопровод транспортировки раствора; 6 – дозировочный насос для цементного раствора; 7 – емкость для цементного раствора; 8 – электрошкаф; 9 – разбрызгивающее устройство; 10 – обработанный участок трубы Область применения метода ЦПП широка – диаметры санируемых трубопроводов могут быть от 150 до 1500 мм, причем величина давления в трубопроводе не ограничена, также не лимитированы глубина заложения и тип окружающих грунтов. При этом толщина покрытия может составлять 3–13 мм в зависимости от материала трубопровода и диаметра. Для приготовления смеси используется портландцемент М 500 и мелкозернистый кварцевый песок. Суть метода состоит в том, что в предварительно очищенный механическим способом участок трубопровода вводится (рисунок 3.28) разбрызгивающее устройство, которое протягивается через трубопровод при помощи лебедки. В устройство равномерно подается цементно-песчаная смесь и посредством вращения головки устройства набрызгивается на стенки старого трубопровода. Такая операция может быть проведена несколько раз для достижения требуемой толщины стенки. Максимальная длина участка составляет около 250 м и ограничивается только длиной рабочих тросов и рукавов подачи воздуха и раствора. Наличие в трубопроводе углов поворота более 11° делает невозможным прохождение рабочего органа и устройств прочистки. В данном случае необходимо дополнительное вскрытие трубопровода, что является недостатком указанного метода.  Рисунок 3.28 – Схема нанесения цементно-песчаного раствора К достоинству метода ЦПП следует отнести простоту выполнения основных и подготовительных работ. Кроме того, метод ЦПП является самым дешевым методом санации трубопроводов, и обычно его стоимость составляет около 30% от стоимости нового строительства. Диаметр трубопровода при использовании данного метода сужается незначительно, а гидравлическое сопротивление снижается. Срок эксплуатации ЦПП при благоприятных условиях может достигать 50 лет. Однако метод ЦПП непригоден для восстановления сильно разрушенных трубопроводов, имеющих сквозные отверстия, повреждения стыков труб, деформации и осевые смещения. Набрызговые покрытия на основе эпоксидных смол, как и предыдущий метод, основан на разбрызгивании смеси при помощи центрифугирования. Однако покрытие состоит из эпоксидной смолы с добавками стекловолокон. Поскольку адгезия эпоксидных смол с металлом возможна только при хорошей очистке и полном высушивании поверхности, для нанесения покрытия очистка производится дольше и тщательнее. Это позволяет добиться лучшей защиты внутренней поверхности трубопровода от абразивного износа и коррозии.Данный метод в основном применяется за рубежом и не нашел широкого распространения в России. Во-первых, само исходное сырье – эпоксидные смолы – дорогое и соответственно смесь для набрызга имеет высокую стоимость. Во-вторых, ввиду того, что трубопроводы в крупных городах, коммунальные службы которых могут позволить себе применение этого метода, расположены в основном ниже уровня грунтовых вод, не всегда удается произвести полное осушение трубопровода: многие трубопроводы имеют свищи, через которые происходит постоянная инфильтрация грунтовых вод. 3.6.2 Нанесение покрытий в виде мягких полимерных рукавов Релайнинг – технология восстановления трубопровода путем размещения внутри старой трубы специального рукава (рукавная технология). Рукава с различными характеристиками подходят для решения большинства задач по восстановлению труб с экономией до 80% по сравнению с прокладкой новой трубы. Покрытия в виде мягких полимерных рукавов получили широкое распространение, как за рубежом, так и в России. Этим методом восстанавливаются напорные трубопроводы сетей водоснабжения и водоотведения, а также безнапорные трубопроводы сетей водоотведения. Материал трубопроводов – сталь, чугун, железобетон, керамика, диаметр – 100–2000 мм.На рынке бестраншейных технологий существует много компаний, работающих по данному методу, применяющих различные виды полимерных рукавов, которые они производят сами либо закупают у поставщиков. Также существуют различные методы установки рукавов – при помощи воды, сжатого воздуха, протаскивания с последующим надуванием или заполнением водой и различные методы их полимеризации – нагреванием воды, подачей пара или воздействием светового излучения. Рассмотрим в качестве примеров несколько типов полимерных рукавов. Рукав «Феникс» зарекомендовал себя на рынке Европы и России. При помощи этого рукава можно санировать трубопроводы диаметрами 100–1200 мм и максимальным давлением до 30 бар, изготовленные из чугуна, стали и железобетона. За одну операцию может быть восстановлено до 800 метров трубопровода, в зависимости от диаметра (таблица 3.4). Таблица 3.4 – Рекомендуемые длины восстанавливаемых участков
Длины санируемых участков обусловлены техническими ограничениями самой машины для установки рукава и возможностями оборудования для прочистки трубопровода перед санацией (рисунок 3.29). Рисунок 3.29 - Схема нанесения внутреннего защитного покрытия методом «Феникс»: 1 – автомобиль с оборудованием для установки рукава; 2 – полимерный рукав; 3 – компрессор; 4 – санируемый трубопровод Рукав выполнен из тонкого нетканого материала, покрытого полиэтиленовой пленкой. Толщина материала с покрытием составляет 3–5 мм. Непосредственно перед установкой рукав пропитывается эпоксидной смолой и, проходя через вальцы, наматывается на бобину, расположенную внутри большого металлического сосуда, находящегося на транспортном средстве, в котором также смонтированы парогенератор, электрогенератор и компрессор. Пропитанный рукав доставляется на место установки, и в сосуд начинает подаваться сжатый воздух, под воздействием которого рукав, намотанный на бобину, начинает выворачиваться из находящегося на конце сосуда фланца так, что пропитанный смолой слой рукава оказывается снаружи, а покрытый полиэтиленовой оболочкой – внутри. Начало рукава заводится в существующую трубу, и он продолжает выворачиваться дальше до самого конца сканируемого отрезка. После того как конец рукава выйдет из второго конца трубы, подача воздуха прекращается и в рукав вставляются концы металлических труб, соединенных шлангами с приемным резервуаром. Постепенно воздух, которым заполнен рукав, начинает прогреваться паром, вырабатываемым парогенератором. Остатки воздуха удаляются через металлические трубки на конце рукава. Происходит прогрев рукава, смола твердеет и приклеивается к старой трубе. Этот процесс занимает от одного до шести часов. Далее рукав медленно остывает и участок готов к подключению. После санации рукавом «Феникс» трубопровод восстанавливает свою герметичность и способен противостоять внешним нагрузкам. Преимущества метода состоят в том, что для установки рукава используется мобильное оборудование, работы проводятся очень быстро, с минимумом земляных работ. В отдельных случаях, при диаметрах трубопроводов до 400 мм, восстановление можно производить через существующие колодцы, только лишь демонтировав запорную арматуру или фитинги. К недостаткам метода можно отнести относительно высокую стоимость материалов и смолы, а также необходимость тщательной очистки трубопроводов перед санацией при помощи дорогостоящих машин гидравлической очистки высокого давления и полного высушивания внутренней поверхности. Так, в случае неполного приклеивания рукава к старой трубе существует опасность его отслоения в дальнейшем, если в этом месте появится или уже существует свищ, через который возможно проникновение грунтовых вод. Мягкий рукав AARSLEFF (рисунок 3.30) используется для реконструкции трубопроводов сточных и дождевых вод, а также для технических и напорных трубопроводов водоснабжения и водоотведения. Трубы могут быть круглого и иного сечения диаметром от 100 до 2000 мм.  Рисунок 3.30 – Установка мягкого рукава AARSLEFF В отличие от рукава «Феникс» он не требует приклеивания к старой трубе, а просто плотно прижимается к ней за счет избыточного давления воды, используемой для его установки. Соответственно при подготовке трубопровода под санацию достаточно очистить трубопровод гидродинамической машиной, полного высушивания не требуется. В случае возможного попадания грунтовых вод в санируемый трубопровод до начала санации в него предварительно укладывается тонкий прелайнер, препятствующий вымыванию смолы из пропитанного рукава. Чулок изготавливают любой длины – от 100 до 1000 м и толщины – от 3 до 42 мм, так что он в точности подходит для конкретного участка трубопровода. Изготавливаются и рукава с переходом диаметра. Кроме того, трубы некруглого сечения, например овального или другого вида сечения, могут быть восстановлены благодаря тому, что используемый для этого материал отличается гибкостью. Рукав AARSLEFF изготавливается из кислотоупорного волокна, пропитанного полиэфирной, эпоксидной или винилестровой смолой. Пропитка рукава осуществляется в заводских условиях или прямо на месте установки. Для равномерной пропитки каждого участка рукава из него удаляется весь воздух через специальные отверстия, которые потом герметизируются. Пока рукав гибкий, он под давлением воды вводится в поврежденную трубу, находит свой собственный путь и проходит изгибы с углом до 90°. В местах, где соединения смещены или небольшие участки полностью отсутствуют, чулок создает плавный переход. После установки в требуемое положение и полимеризации рукав затвердевает и приобретает износоустойчивость, в то время как его внутренняя поверхность остается гладкой, обеспечивая максимальную скорость потока и препятствуя возникновению отложений. Боковые ответвления открываются с помощью трубореза, управляемого компьютером. Данный рукав успешно применяется для санации водопроводных сетей. Для этого в материал рукава дополнительно вводится армирующий слой из стекловолокна, а пропитка рукава осуществляется эпоксидной смолой. Применение этого слоя позволяет изготавливать рукав, способный выдерживать давление в 13 бар. После установки рукава в старый трубопровод на его концах при помощи гидравлического пресса высокого давления закрепляются специальные кольца из нержавеющей стали с резиновой прокладкой, которые герметизируют место примыкания концов рукава к старой трубе. Рукав AARSLEFF применяется для санации дюкеров водоснабжения и водоотведения без их осушения. Длина дюкеров не ограничена, поскольку можно организовать пропитку на месте установки и сшивание отдельных отрезков рукава непосредственно во время установки. Технология санации с помощью мягкого полимерного рукава Aarsleff CIPP. На заводе изготавливается мягкий полимерный рукав, состоящий из нескольких слоев полиэфирного фетра, имеющий защитное полимерное покрытие на внутреннем слое. Рукав пропитывается составом, содержащим полиэфирные или эпоксидные смолы с различными добавками, упаковывается в контейнер со льдом, препятствующим началу процесса полимеризации. Рукав доставляется на место установки в старый трубопровод, который предварительно прошел телеобследование и очистку, и закрепляется на вышке. В рукав начинает подаваться вода, что заставляет его выворачиваться в старый трубопровод. Через некоторое время рукав полностью выворачивается и достигает противоположного конца трубопровода. Вода, заполняющая рукав, нагревается при помощи бойлера и в течение необходимого времени - от 6 до 24 ч - ее температура поддерживается на уровне около 80 °C. По окончании процесса затвердения смолы вода постепенно охлаждается и через некоторое время удаляется. В результате затвердения смолы, которой был пропитан рукав, он приобретает прочность, необходимую для восприятия внешнего и внутреннего (в случае напорного трубопровода) давления.  Рисунок 3.31 – Установка мягкого полимерного рукава Aarsleff CIPP Таким образом, в результате восстановления получается новый самонесущий трубопровод, срок службы которого составляет не менее 50 лет, что доказано научными исследованиями и опытами по искусственному старению. |
Похожие:
 | В федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |