Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водоотводящие сети

Методы прокладки и реконструкции водоотводящих сетей


Методы прокладки и реконструкции водоотводящих сетей

В период строительства новых и развития старых городов и мегаполисов их подземная инфраструктура, в том числе и водоотводящие сети, строились в основном открытым способом, при котором трубопроводы прокладывались на требуемых отметках в открытых траншеях с их последующей засыпкой вынутым грунтом. В последнее десятилетие рост протяженности водоотводящих сетей замедлился (рис. 6.15), что связано с переходом от экстенсивного периода развития городов к их более плотной и многоэтажной застройке, хорошо заметной на примере Москвы.

В этих условиях основной задачей становится не строительство новых водоотводящих линий, а обеспечение надежной эксплуатации уже существующих подземных коммуникаций, что неизбежно связано с заменой, перекладкой и реконструкцией отслуживших свой нормативный срок и аварийных участков сетей.

По имеющимся данным следует, что из 400 тыс. км существующих в России канализационных сетей 108 тыс. км отслужили свой нормативный срок или находятся в аварийном состоянии и их ежегодный прирост составляет 8 тыс. км, в то время как ежегодно перекладывается лишь 2,2 тыс. км. Следовательно, вопросы перекладки сетей и поддержания их в работоспособном состоянии являются наиболее актуальными для коммунальных городских служб.

Из приведенных на рис. 6.16 данных видно, что для крупнейшего мегаполиса – Москвы – 1090 км сетей, что составляет около 17%, старше 60 лет и нуждаются в перекладывании или реконструкции, тогда как строительство новых линий составило лишь около 400 км за последние 10 лет.

Рис. 6.15. Рост протяженности городской канализационной сети в г. Москве

Однако в условиях современных городов, с их уплотненной застройкой, насыщенной подземной инфраструктурой и интенсивным движением автотранспорта, использование открытых способов прокладки трубопроводов становится не только затруднительным, но и практически невозможным. Аналогичная тенденция наблюдается в Европе и США, где в благоустроенных городах около 95% работ по прокладке и восстановлению подземных коммуникаций производится бестраншейным способом.

Рис. 6.16. Удельный вес различных сроков постройки сети в г. Москве

Основными бестраншейными методами прокладки и реконструкции подземных трубопроводов являются: – щитовая прокладка; – микротоннелирование; – горизонтальное направленное бурение; – прокалывание, пробивка и продавливание; – раскатывание.

Щитовая проходка представляет собой закрытый способ прокладывания тоннелей механизированными щитами диаметром 1,5-3,6 м с последующей укладкой в тоннелях труб требуемого диаметра и забутовкой свободного пространства. При проходке щитов в водонасыщенных и слабоустойчивых грунтах требуется проводить дорогостоящие операции по водо-понижению, замораживанию или химическому закреплению. В застроенных городских районах производство щитовой проходки неизбежно связано с необходимостью ограничения движения транспорта.

Рис. 6.17. Микрощиты различных диаметров фирмы «Soltan»

Микротоннелирование осуществляют с помощью дистанционно управляемых комплексов, позволяющих осуществлять 10-15 м проходки в сутки практически во всех горно-геологических условиях, в том числе водонасыщенных грунтах без водопонижения или закрепления грунтов. На рис. 6.17 приведен общий вид микрощитов. Фирма «Херренкнехт АГ» выпускает щиты для технологии микротоннелирования диаметром от 150 мм до 14,2 м, при использовании которых устраняется ручной труд в забое, механизируется процесс прокладки труб, и все управление технологическим процессом осуществляет с централизованного пульта машинист. Допустимый зазор между прокладываемым трубопроводом и расположенными в земле коммуникациями при этом методе составляет не менее 1 м, отклонения от проектных отметок не превышают 10-20 мм.

Рис. 6.18. Схема направленного бурения гидроразмывом с образованием лидерной скважины:
1 – установка направленного бурения; 2 – земляное сооружение; 3 – радиолокатор; 4 – проектная ось коммуникаций; 5 – струя жидкости; 6 – буровая головка; 7 – лидерная скважина; 8 – штанга

Горизонтальное направленное бурение при прокладке труб до 150 мм ведется с использованием раствора на основе бентонита или полимеров (рис. 6.18). Трубы большего диаметра прокладываются с помощью установок горизонтального шнекового бурения (рис. 6.19). Малые установки шнекового бурения с тяговым усилием 4 т позволяют прокладывать трубы диаметром до 300 мм и длиной до 50 м. Установки с тяговым усилием 30 т используют для прокладки труб диаметром до 500 мм на расстояние до 400 м (рис. 6.20).

Рис. 6.19. Установка горизонтального шнекового бурения

Прокалывание и пробивка заключается в проходке горизонтальных скважин и затягивании в них труб (диаметром до 400 мм) с помощью пнев-мопробойников (рис. 6.21). Пневмопробойники имеют обтекаемый корпус, в котором размещены ударник и воздухораспределительный механизм, обеспечивающий как прямой, так и обратный ход пробойника. Проход пробойника происходит с достаточно высокой скоростью, их эксплуатация весьма проста.

Рис. 6.20. Схема направленного шискового бурения

Рис. 6.21. Общий вид пневмопробойников

Продавливание осуществляют путем забивки в грунт стальных трубопроводов диаметром 400-1400 мм с помощью пневмоударных машин. На рис. 6.22 представлены возможные функции пневмопробойников.

Рис. 6.22. Схема прохода (а) и расширения (б) скважин и продавливания (в, г) труб с помощью пневмопробойников

Раскатывание используют для проходки и расширения существующих скважин за счет специальной раскатывающей головки (рис. 6.23), приводимой в движение буровым станком через наращиваемые буровые штанги. При вращении головки грунт вдавливается в стенки скважины и образуется устойчивая цилиндрическая полость, в которую затем при реверсе раскатчика затаскивается трубопровод. Соответствие оси раскатчика оси проектируемого трубопровода контролируют лазерной системой наведения.

Рис. 6.23. Общий вид раскатчика скважин

Разработанные методы закрытой прокладки используют не только при строительстве новых трубопроводов, но и замене старых, аварийных участков сетей на новые. В России разработаны и серийно применяются пневмомолоты, которые используются вместе с расширителями для разрушения подлежащего замене старого трубопровода.

Оборудование размещается в существующих колодцах и не требует устройства дополнительных шахт или котлованов.

Пневмомолоты сконструированы по беззолотниковой схеме, обеспечивающей устойчивую работу, надежный запуск, одновременно позволяющей сделать машину достаточно простой по конструкции и относительно дешевой при промышленном изготовлении. Все машины рассчитаны на рабочее давление сжатого воздуха 0,6 МПа, но устойчиво работают и при падении давления до 0,35-0,40 МПа.

Важным составляющим элементом рабочего оборудования является конус-расширитель. Он состоит из 3-х элементов: расширительной втулки, которая насаживается на коническую головную часть корпуса пневмо-молота; удлинителя, шарнирно прикрепленного к передней части пневмо-молота и к тяговому тросу лебедки; конической втулки с ребрами-ножами, свободно посаженной на удлинитель и опирающейся задней частью в переднюю торцовую поверхность расширительной втулки. Удары пневмомо-лота через коническую поверхность корпуса передаются на расширительную втулку, а от нее через переднюю торцевую поверхность к конической втулке, которая разрушает старый трубопровод. Натяжение тягового троса обеспечивает надежный силовой контакт между всеми элементами рабочего оборудования. К расширительной втулке крепится первая секция заменяющей пластмассовой трубы.

Помимо рабочего органа, в комплект оборудования для бестраншейной замены канализационных трубопроводов входят тяговая лебедка и отклоняющий анкер.
В качестве привода лебедки используют аксиально-поршневой пневматический двигатель типа ДАР. Выбор двигателя определяется тем, что его механическая характеристика обеспечивает постоянство или даже возрастание крутящего момента при снижении угловой скорости, вплоть до полной остановки.

Кроме того, были приняты во внимание такие вопросы, как единый вид энергоносителя (сжатый воздух), безопасность и др. Лебедка развивает тяговое усилие на барабане до 55 кН при скорости навивки каната до 0,03-0,04 м/с. Техническая производительность комплекта составляет 200-210 пог. м в месяц. Отпускная цена – 180-200 тыс. руб. Стоимость зарубежного оборудования, использующего аналогичный принцип, с транспортными и таможенными расходами составляет 40-50 тыс. долл. США, т.е. в несколько раз выше. Средняя стоимость перекладки 1 пог. м трубопровода, в зависимости от конкретных условий, от 1400 до 200 руб., что в два раза ниже, чем стоимость замены традиционным открытым траншейным способом. На технологию и оборудование получен 31 патент, и она была использована при реконструкции канализации на территории Московского Кремля.

В МГП «Мосводоканал» разработаны и успешно применяются технологии восстановления канализационных трубопроводов диаметром от 150 до 500 мм и от 500 до 1000 мм полимерным рукавом. Современная технология бестраншейного ремонта подземных безнапорных трубопроводов диаметром до 500 мм успешно применяется дочерним государственным унитарным предприятием «Сант».

Технология позволяет в сжатые сроки восстановить трубопроводы диаметром от 150 до 500 мм и увеличить срок их службы. Санацию производят без вскрытия грунта и остановки движения городского транспорта. Рукав транспортируют в дефектный трубопровод прямым протаскиванием (с помощью лебедки), отвердение рукава происходит под действием пара. Под давлением пластиковый рукав плотно прилегает к поверхности поврежденной трубы, равномерно покрывая ее высокопрочным армирующим составом. Труба становится гладкой и полностью герметичной. Процесс осуществляется с применением оборудования отечественного производства. Комплексный рукав изготавливают в ДГУП «Сант» из отечественного сырья и материалов. Высокая экономичность и простота восстановления городской канализационной сети привлекает как отечественных, так и зарубежных заказчиков. Метод хорошо зарекомендовал себя не только в Москве, но и во многих городах России.

Однако эта технология имеет ограничения по выполнению санации трубопроводов большого диаметра и значительной длины, так как из-за большого веса очень сложно транспортировать рукавную заготовку в трубопровод прямым протаскиванием.

В крупных городах остро стоит проблема восстановления трубопроводов до 1000 мм с длиной захвата от 100 пог. м и выше. В настоящее время специалисты ДГУП «Сант» разработали технологии восстановления трубопроводов диаметром 400-1000 мм полимерным рукавом.

По данной технологии внутрь ремонтируемого участка вводится предварительно пропитанный рукав, который продвигается по трубопроводу с помощью гидростатического давления, создаваемого водяным столбом высотой от 3 до 8 м (рис. 6.24). Под действием давления воды пропитанный рукав равномерно и плотно прилегает к поврежденным стенкам трубопровода. Таким образом производится восстановление всех повреждений трубопроводов любой формы и материала, из которого они сделаны. Как только рукав введен в поврежденный трубопровод, начинается процесс постепенного нагревания воды внутри него за счет циркуляции через бойлерную установку.

Рис. 6.24. Схема восстановления трубопровода полимерным рукавом

О высоком качестве применяемых в «Мосводоканале» технологий санации трубопроводов свидетельствует тот факт, что его предприятия провели санацию 2,5 км трубопроводов диаметром 200-400 мм в Германии.

Рис. 6.25. Щитовой затвор на коллекторах

При реконструкции, санации и ремонте канализации необходимо оперативно отключать аварийные участки самотечной сети. Для этого используют специально разработанные фирмой АРКО (г. Омск) эластичные надувные пневмозаглушки, а на крупных коллекторах используют щитовые аварийные затворы (рис. 6.25).





Похожие статьи:
Дюкеры

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Водоотводящие сети

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум