Бестраншейные методы санации трубопроводов

Министерство  образования Российской Федерации

Тульский государственный  университет

Горно-строительный факультет

Кафедра: «Строительство подземных сооружений»

 

 

 

 

 

            

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине: «Подземное пространство городов»

на тему:

«Бестраншейные методы санации трубопроводов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                                    __________________     

магистр гр.                                           (подпись)

 

Принял:                                         __________________     

доцент, к.т.н.                                         (подпись, дата)

 

 

 

 

 

 

 

 

Тула 2003 г

 

Содержание

 

Стр.

 

Введение

 

Многие коммуникационные трубы были уложены еще в начале столетия, однако время и природа (корни деревьев) оказывают воздействие  на материал этих давно уложенных труб, приводя к протечкам и разрушениям. Более того, даже если их состояние было превосходным, большая часть трубопроводов на сегодняшний день имеют несоответствующие размеры. Поэтому ремонт и замена труб – недостаточно эффективные меры, и единственным решением зачастую становится увеличение размеров труб.

Работы по ремонту  и реконструкции подземных сооружений, систем водоснабжения, канализации, выполняемые  с помощью традиционных технологий, чаще всего дорогостоящи, длительны  и неэкономичны. В прошлом муниципальные власти владельцы коммуникаций не имели другой альтернативы ремонта, но теперь традиционные технологии ремонта постепенно устаревают под влиянием растущих требований современного общества.

Замена труб может  быть дорогостоящим, длительным и создающим неудобства мероприятием. Только в одном городе переустройство водопроводной сети может стоить десятки миллионов долларов. К этому добавляется недовольство жителей, являющихся свидетелями ведущихся в течении длительного времени работ по разрушению сооружений, удалению с помощью экскаватора существующих труб и укладки вручную новых. Альтернатива таким способам существует.

 

 

1. Существующие методы  бестраншейного ремонта

 

Использование полимерного рукава. Восстановление напорного трубопровода для соленой воды. В середине 1999 года в Германии решили восстановить водопровод длиной 27 км с напором 40 бар, который соединяет завод с соляной шахтой. Разработки вела компания HOW.

Стальной трубопровод диаметром 400 мм должен был транспортировать соленую воду в шахту. Планировалось с помощью обделки защитить трубопровод от коррозии и предотвратить фильтрацию соленой воды в грунт. Старый трубопровод был проложен еще в 1971 и проходил через жилые районы, под р. Unwise, под железными и автомобильными дорогами. Открытый способ восстановления трубопровода был слишком дорогостоящим, и поэтому компания HOW начала изучать бестраншейные технологии. После тщательных проработок была выбрана технология с применением ковочной обделки.

Процесс протяжки полиэтиленового трубопровода

 

1 - нагревательное устройство, 2 - уменьшающая  диаметр матрица 3 - гидравлический  толкатель, 4 - новая полиэтиленовая  труба 5 - входной приямок, 6 – направляющая, 7 - старая стальная труба, 8 -  конус, 9 -  выходной приямок, 10 -  лебёдка

Рисунок – 1

Протяжка. Технология ремонта поврежденных трубопроводов методом обжатия была разработана фирмой для реабилитации своих собственных газопроводов. Эта технология успешно применялась в нефтепроводах водопроводах, газопроводах и напорных коллекторах диаметром 75 900 мм. Технология предполагает использование полиэтиленовой трубы, внешний диаметр которой немного больше внутреннего диаметра дефектного трубопровода (рисунок 1).

Подрядная фирма HP Rocbo GmbH (Германия) начала работы по восстановлению трубопровода в октябре 1999. Поскольку работы должны были проводить зимой, встал вопрос о предварительном нагреве полиэтиленового трубопровода. Были подготовлены входной и выходной приямки. Всего было сооружено 47 приямков через каждые 350 м, длина одной протяжки - 950 м. В процессе укладки обделки новый трубопровод пропускается через матрицу, которая временно уменьшает его диаметр. После протяжки трубопровод возвращает первоначальный диаметр, плотно примыкая к стенкам дефектного трубопровода. Небольшое уменьшение диаметра реабилитированного трубопровода компенсируется площадью поверхности обделки, что ведет к увеличению пропускной способности трубопровода.

Полная замена трубопровода увеличила бы расходы в 2 раза. Были обследованы все участки старого трубопровода. После его очистки через него от входного до выходного приямков был пропущен кабель от 20-тонной лебедки. Кабель должен был протянуть полиэтиленовую обделку через дефектный трубопровод. Полиэтиленовый трубопровод длиной 20 и 24 м поставлялся на стройплощадку для последующей сварки. После сварки сварные швы снаружи и внутри полиэтиленового трубопровода удалялись.

 Затем передний  конец полиэтиленового трубопровода был надсечен и согнут в виде конуса, который прикреплялся к кабелю лебёдки. При движении лебедки полиэтиленовый трубопровод протягивался через нагревательную камеру затем через уменьшающую диаметр матрицу, затем в старый трубопровод (рисунок 1). Кроме того, трубопровод подталкивало вперед специальное захватывающее гидравлическое устройство. Силы протягивания и подталкивания продвигали полиэтиленовый трубопровод вперед со скоростью 1 м/мин.

Соединения. По мере продвижения секции полиэтиленового трубопровода они соединялись е помощью сварки.

Специальные электросварные муфты располагались в приямках для соединения звеньев полиэтиленовых труб. Для сварки труб диаметром 400 мм поверх сварных муфт одевался стальной рукав. Зазор между рукавом и муфтами заполнялся трещиностойким цементным раствором, который контролирует уровень давления в трубопроводе.

После завершения процесса восстановления трубопровода обделка сохранялась монолитной. Она не имела следов швов или соединений на всей протяженности в 27 км. Готовый трубопровод был исследован с помощью телеинспекционной камеры, в нем было также замерено давление.

Обделка рассчитана на 30 лет эксплуатации, однако она может сохраняться и дольше. Если вновь возникнет необходимость ее замены, она легко снимается отдельными частями после протаскивания через неё режущего инструмента.

Использование пакеров при ремонте Московского водопровода. Водопроводная сеть является одним из наиболее важных элементов системы водоснабжения, с момента поступления воды в сеть экологическая безопасность питьевого использования полностью зависит от правильной эксплуатации и санитарного исполнения трубопроводов.

В данной технологии используется процесс полимеризации бандажированной температурной обработки, которая продолжается несколько часов. Примерно через сутки, труба готова к эксплуатации.

Для выполнения работ по бандажированию АО «Мосводопровод» применяет ремонтный робототехнический комплекс «Рокот» производства НПО ТАРИС. Этот комплекс отлично зарекомендовал себя за 3 года работы в трубопроводах «Мосводоканала». В состав комплекса входят колесный самоходный робот с цветной поворотной телекамерой и фрезерной головкой, кабельный барабан с кабелем-тросом и электроприводом намотки кабеля, пост управления с цветным ментором и системой документирования информации на базе промышленного компьютера. Набор пакеров для установки внутренних бандажей в трубах различных диаметров, набор сменных колес для различных диаметров трубопровода.

Возможность использовать сменные головки (фрезерную и бандажную) на одном транспортном модуле и электрические приводы вращения и подачи фрезы вместо механических позволяем значительно сократить стоимость робота по сравнению с зарубежными аналогами. В первое время ремонтный робот был оснащен пакером только одного диаметра (200 мм) и работы по установке бандажей носили экспериментальный характер. Убедившись в эффективности метода, руководство МГП «Мосводоканал» приняло решение, дооснастишь робот пакерами для всех диаметров в диапазоне от 200 до 300 мм. С 1999 г работы по установке бандажей стали проводиться регулярно в широком объеме.

В сентябре 1994 г в трубопроводе под Боровским шоссе была обнаружена утечка воды. В результате телеинспекции выяснилось, что под проезжей частью в трубе диаметром 300 мм образовались два свища на расстоянии 30 см друг от друга. Из-за большой глубины залегания трубопровода под магистралью (от и до 8 м) ввод робота в трубу осуществлялся на расстоянии 50 м от предполагаемого места расположения свищей. Через сутки трубопровод был введен в эксплуатацию.

В районе Ленинского шоссе  была зарегистрирована утечка воды Наличие теплосети и электрических кабелей непосредственно над трубопроводом исключало возможность проведения раскопочных работ. На расстоянии 9 м от колодца в результате был обнаружен свищ в трубе диаметром 400 мм. Именно близкое расположение электрических кабелей вызвало электрохимическую коррозию, которая способствовала образованию свища. Бандажирование в этом случае удалось провести быстро.

В 1999 г непосредственно  под проезжей частью Профсоюзной улицы в трубопроводе был обнаружен свищ. Для ремонта открытым способом пришлось бы перекрыть улицу как минимум на день и вскрывать дорожное покрытие, поэтому ремонт был произведен с помощью робота «Рокот», что позволило сэкономить значительные средства.

Установка бандажей производится не только в аварийных ситуациях, но и при подготовке к цементно-песчаной облицовке. В этих случаях устанавливается временный бандаж, который может быть установлен из дешевого металла, он перекрывает воду, поступающую из грунта, и цементное покрытие застывает.

Поскольку работникам «Мосводоканала» приходится чуть ли не ежедневно сталкиваться с необходимостью телеипспекции и ремонта, работы проводятся в два этапа предварительный телеконтроль с помощью комплекса Р-200, предназначенного для телеинилекции труб диаметром 150 — 1200 мм (колесного, самоходного с цветной поворотной видеокамерой и постом управления в автомобиле) и ремонтные работы с помощью комплекса «Рокот». Хотя робот «Рокот» способен выполнять полный комплекс работ   и фрезерование, и заделку бандажами, и телеинспекцию,   для крупных городов с большим объемом работ имеет смысл проводить телеконтроль при помощи более простого в эксплуатации и дешевого осмотрового робота. Предварительная телеинспекция позволяет определить, есть ли необходимость использовать ремонтный робот или в данном случае целесообразно проводить восстановительные работы открытым способом.

Метод установки бандажей при помощи пакеров зарекомендовал себя за 3,5 года работ, как надежный и эффективный способ устранении локальных дефектов на водопроводе. Высокая рентабельность данного метода определяется, в том числе и использованием высококачественного оборудования и расходных материалов, стоимость которых в несколько раз ниже стоимости зарубежных аналогов.                       

 Использование пластиковых труб. Начиная с 1978 г, в Москве ведется строительство канализационных сетей из пластиковых труб (ПВХ) отечественного производства. Основным производителем этих труб является московский завод НПО Пластика, выпускающий грубы диаметрами 160 и 200 мм. Трубы ПВХ используются главным образом при строительстве дворовой канализации новой жилой застройки. По состоянию на сегодняшний день построено более 200 км канализационных сетей из пластиковых труб.

Двадцатилетний опыт эксплуатации таких трубопроводов показал, что пластиковые трубы надежны в работе. Обладают высокими гидравлическими свойствами, однако имелось восемь случаев разрушения этих трубопроводов. Анализ разрушений показал, что все они связаны со строительными дефектами, в том числе с некачественной подготовкой основания под трубы, некачественной заделкой стыков, некачественной обратной засыпкой труб

В соответствии с соглашением, заключенным между МГП «Мосводоканал», Промышленно-строительной компанией «ПИКС» и компанией «Вавин» (Дания), в Москве был реализован проект по реконструкции участка канализационной сети с использованием пластиковых труб и инспекционных колодцев. Целью данного проекта было определение возможности и целесообразности применения в условиях г. Москвы пластиковых (ПВХ) труб и колодцев, широко используемых за рубежом.

Работы выполнялись  в ноябре 1994 г фирмой «ПИКС» по технологии и под надзором специалистов компании «Вавин» в жилом микрорайоне Митино.

Технология прокладки  канализационной сети включает подготовку основания под трубы, монтаж трубопровода и пластмассовых колодцев, обратную засыпку трубопровода песком и грунтом с послойным уплотнением. Сеть прокладывалась в сложных гидрогеологических условиях (в водонасыщенных грунтах) с использованием ПВХ труб диаметром 200—250 мм, ПВХ гофрированных необслуживаемых колодцев диаметром 310 мм и одного полиэтиленового обслуживаемого колодца диаметром 1000 мм Подключение к действующей канализационной сети выполнено непосредственным вводом пластиковых труб в бетонные колодцы через герметичный раструб.

По окончании строительно-монтажных работ было установлено, что канализационная сеть построена с незначительными отклонениями от прямолинейности как по горизонтали, так и по вертикали. В связи с этим для мониторинга динамики отклонения груб и колодцев от первоначального положения производственным аварийным управлением канализационной сети (ПАУКС) проводился ежемесячный теледиагностический осмотр построенной канализации, а также контролировалась динамика деформации стенок трубопроводов и колодцев от давления грунта. Кроме того, проводилась периодическая прочистка сети каналоочистительной машиной