Реконструкция водопроводных сетей

       Содержание 
 

Введение

       По  официальным данным, из 700 тыс. км трубопроводов, действующих в России, более 50 тыс. км находятся в предаварийном состоянии. Это сопровождается потерями напора и снижением пропускной способности вследствие зарастания водопроводов. В результате трещин или нарушений стыковых соединений ухудшаются физико-химические показатели транспортируемой воды (например, цвет) и появляется возможность повторного заражения вод (в случае старения сетей питьевого водоснабжения), а также загрязнения подземных и поверхностных вод, почв, атмосферы. Утечки воды из водопроводных сетей являются причиной поднятия уровня грунтовых вод, что способствует интенсивному разрушению фундаментов, подвальной части, а впоследствии и самих зданий и сооружений. Проблема восстановления водопроводов в крупных городах Российской Федерации с их высокоплотной застройкой приобретает в этой связи все большее значение. Использование для этого традиционных методов, т. е. открытой перекладки, связано с большими капитальными затратами, длительными сроками строительства, разрытием городских территорий, нарушением движения транспорта, сносом зеленых насаждений и т. п.

Описание методов реконструкции  водопроводных сетей

      В Англии, Германии, Франции, Италии, Дании, США и других странах накоплен значительный опыт по реконструкции подземных трубопроводов бестраншейными методами. Они позволяют существенно сократить сроки строительных работ, исключить на 80-90% разрытие территорий, получить большую экономию металлических труб, горюче-смазочных и строительных материалов. К ним следует отнести: протяжку в существующий трубопровод полимерных труб, облицовку внутренней поверхности трубопроводов цельнотянутыми тканевыми шлангами, изготовленными из полиэфирных и нейлоновых нитей, и т. п.

      Мосводоканалом  при реабилитации водопроводных  сетей в Москве успешно используется собственная бестраншейная технология. К сожалению, применение ее ограничено, т. к. в ней используется отечественная рукавная заготовка, которая сшивается из синтетического полотна вручную в недостаточных объемах.

      Для восстановления работоспособности  изношенных стальных подземных газопроводов диаметром от 100 до 1 000 мм отечественные газовики применяют технологию облицовки внутренней поверхности труб по методу «Феникс», используя лицензию немецкой фирмы Preussag Wasser und Rohrtechnik GmbH.

      Анализ  опыта газовиков убеждает в том, что эту бестраншейную технологию можно вполне успешно использовать и для реконструкции водопроводов не только из стальных, но и из чугунных и асбестоцементных труб.

      Реконструкция водопроводов должна производиться  с помощью машин, оборудованных  специальными устройствами и приспособлениями (барабаном реверс-машины, реверсивной головкой, валиками, баком для воды, скоростным парогенератором, электрогенератором и распределительным устройством).

      Для реконструкции водопроводов, которые  сильно изношены, и на прочностной ресурс которых в длительной перспективе нельзя рассчитывать, и/или для которых имеется острая необходимость в увеличении их пропускной способности, следует применять полимерные трубы.

      Применение  для реконструкции метода протягивания возможно только при условии, когда наружные размеры нового трубопровода меньше минимальных размеров поперечного сечения полости старого водопровода. Полимерные трубы поэтому выбирают из действующих сортаментов по максимальным значениям средних наружных диаметров. Учитывают также габариты соединений, которые предполагаются к использованию. При сварке встык - максимальные размеры получаемого грата с внешней стороны сварного шва. При сварке враструб и склеивании - наружный диаметр раструбов. При соединении раструбами на резиновых кольцах - наружные диаметры желобков.

      Тип труб (SDR) выбирают на основании прочностных  расчетов, как и для новой подземной прокладки водопровода, либо с учетом работы полимера в трехслойной конструкции, состоящей из оболочек нового и старого трубопроводов и находящегося между ними заполнителя.

      Выбранные по типу и диаметру полимерные трубы  проверяют гидравлическим расчетом на соответствие реконструированного участка действующей водопроводной сети другим участкам. При необходимости увеличения пропуска расходов по реконструированному участку повышают напор в водопроводной сети, если прочность остальных ее участков достаточна для восприятия увеличенного сверх проектной величины напора.

      Выбор труб по длине (в отрезках или бухтах) связан с принимаемым к реализации технологическим способом прокладки нового трубопровода в старом.

      Выбор типовых технологических схем производства реконструктивных работ на ветхих водопроводных сетях, на базе которых должны разрабатываться конкретные технологические схемы, определяется принятыми способами размещения новых трубопроводов в старых. По одним схемам предусматривается протягивание гибких полимерных трубопроводов сматыванием с барабанов через камеры переключения. При хорошем состоянии камер переключения, когда не предполагается производить их замену, барабан размещается прямо над камерой переключения. При недостаточных размерах камеры переключения, когда допустимый радиус изгиба R для труб больше ширины (длины) камеры переключения по ходу реконструируемого трубопровода, трубы протаскивают через образуемый для этого в ее стенке проем.

      По  другим схемам, связанным с использованием трубных плетей, необходимо разрабатывать котлованы (траншеи). Их размеры и профиль принимают обычно с учетом направлений, откуда будут вводиться трубные плети в реконструируемую сеть. Место проведения работ, а также расположение плетей могут совпадать с направлением трассы реконструируемого трубопровода или находиться под некоторым углом к указанному направлению. Это зависит от характера расположения над трубопроводной сетью зданий, сооружений, строений и т. п.

      В первом случае трубная плеть при  вводе в старый трубопровод будет изгибаться только в вертикальной плоскости, переходя с уровня поверхности земли на уровень ложа восстанавливаемого трубопровода. Свободный переход трубной плети с уровня поверхности земли на уровень ложа старого трубопровода возможен под действием силы тяжести труб.

      При прокладке принудительно изогнутой  трубной плети между направляющими опорными и прижимными роликами, монтируемыми по направлению протягивания, в одних и тех же условиях требуемая длина будет в 3-5 раз меньше, чем в предыдущем случае.

      Ширина  котлованов (траншей) принимается в  зависимости от диаметра протягиваемых труб - должны быть обеспечены нормальные условия для удобной установки опорных и прижимных направляющих роликов.

      При больших глубинах заложения трубопроводной сети, а также в стесненных условиях и поверхности земли применение способа прокладки трубных плетей не всегда возможно из-за отсутствия свободного достаточного пространства для размещения плетей, оборудования и оснастки и невозможности создания надлежащих условий для манипулирования с ними. В таких случаях для проведения работ по реконструкции трубопроводов следует использовать другие типовые технологические схемы, связанные с прокладкой длинных труб.

      Использование таких технологических схем предполагает сборку нового трубопровода непосредственно  в котловане. При этом применяют  трубы длиной, определяемой условиями промышленного изготовления, либо специально заготовляемые на некотором отдалении от места проведения реконструктивных работ секции, включающие 2, 3 и т. д. трубы. Котлованы (траншеи) разрабатываются с плоским дном, устраиваемым ниже основания старого трубопровода с тем, чтобы можно было разместить средства механизации для сборки и проталкивания труб (трубных секций) по оси cтapoгo трубопровода, часть которого предварительно удаляется. Длина удаляемой части принимается из расчета обеспечения надлежащих условий для введения нового трубопровода в старый. При необходимости стенки котлована (траншеи) крепят, а также организуют водоотлив.

      В котлован (траншею) трубы (секции труб) подаются вручную, с помощью подъемного крана, автокрана, трубоукладчика и  т. п. в зависимости от их массы.

      Перед началом проведения восстановительных  работ необходимо также осуществить диагностирование камер переключения, выявить наличие просадок, смещений, а затем по возможности определить наличие и место обвалов, просадок труб и т. п.

      При подготовке к проведению диагностирования, которое выполняется из камер  переключения, прекращается подача воды и разъединяются задвижки и тройники.

      Наиболее  ценную и достаточно полную информацию дает обследование трубопровода изнутри с помощью телевизионных малогабаритных камер.

      В случае сильного обрастания стенок водопровода  изнутри перед проведением собственно реконструктивных работ производят очистку его внутренней полости методами, выбираемыми в зависимости от размеров трубопровода и видов отложений на его стенках.

      Стенки  очищают от грязи, ржавчины, заусенцев, наплывов (от сварных соединений стальных труб), различных отложений, появившихся в период эксплуатации. Это делается прежде всего в связи с тем, чтобы предотвратить малейшую вероятность повреждения полимерных труб в процессе протягивания.

      Для ведения реконструкции по схемам, основанным на технологических способах прокладки трубных плетей и длинных труб, обычно разрабатывают 2 котлована: входной и приемный. Входной котлован служит для обеспечения ввода протаскиваемой плети в старый трубопровод или ведения работ по сборке нового трубопровода. Через приемный котлован организуется тяжение нового полимерного трубопровода. Если позволяют местные условия, тяжение можно осуществить через камеру переключения - в этом случае приемный котлован не разрабатывается.

      Место для разработки котлованов выбирают с учетом конкретной обстановки: застроенности территории, наличия подземных и надземных инженерных и транспортных коммуникаций, удобства расположения оборудования и размещения протаскиваемых труб, а также состояния элементов восстанавливаемого водопровода.

      Котлованы с целью уменьшения объемов земляных работ следует разрабатывать в местах наименьшего заглубления водопроводов либо в местах, где имеются просадки на сети. Располагать входной котлован целесообразно в местах, удобных для проведения протягивания в обе стороны сети. Такими местами чаще всего являются ветхие камеры переключения. Их следует также реконструировать или заменить. Входные котлованы по профилю должны обеспечивать плавный переход протягиваемой трубной плети с уровня поверхности земли к ложу восстанавливаемого водопровода. В связи с этим их следует разрабатывать в виде траншеи с пологими передними и задними стенками.

      При разработке котлованов с вертикальными  боковыми стенками, в неустойчивых грунтах, а также при глубине больше 1,5 м в любых грунтах должны устанавливаться крепления стенок котлована. В местах, где имеются хорошие условия для производства работ, допускается разработка стенок котлованов с углами естественного откоса. При разработке входного приемного котлована необходимо освободить от грунта только верхнюю половину водопровода, которую нужно разбить или срезать и затем удалить. Нижняя половина старого трубопровода при этом сохраняется и служит в дальнейшем основанием для протягиваемого нового полимерного трубопровода.

      Для предохранения полимерного трубопровода от повреждения вход в реконструируемый трубопровод оснащают специальным колпаком. Для сборки полиэтиленового трубопровода используется сварка встык. После сборки трубная плеть прямо на поверхности земли испытывается на герметичность и прочность. Затем она присоединяется на сварке к новому трубопроводу и затягивается в реконструируемую сеть.

      В местах обвалов или непроходных  участков на реконструируемой сети необходимо произвести вскрышные работы для выравнивания и освобождения трубопровода от засоров и завалов.

      Протягивание  трубных плетей в реконструируемый трубопровод производится с использованием тракторов и строительных машин, имеющих ременную передачу. Оно должно производиться плавно, без заметных на глаз рывков, со скоростью, позволяющей визуально контролировать вхождение нового полимерного трубопровода в водопроводную сеть.

      Нередко затаскивание полимерного трубопровода небольшого диаметра осуществляется вручную  либо с помощью домкратов. Трубные  плети значительной протяженности иногда протаскиваются насквозь через несколько камер переключения подряд. Впоследствии они разрезаются в них, раздвигаются и затем сопрягаются с использованием металлических узлов, включающих тройники (крестовины) и задвижки так, как требуется для конкретного водопровода.

      По  завершении реконструктивных работ  на заменяемом водопроводе котлован и часть трубопровода, попавшую в зону котлована, восстанавливают трубами из традиционных материалов и засыпают грунтом.

      Для замены с разрушением изношенных водопроводов следует использовать полиэтиленовые трубы, которые могут поставляться без соединений на барабанах (кассетах).

Список литературы