Санация трубопровода

Санация трубопровода — это восстановление поврежденного участка трубы без проведения масштабных земляных работ и продолжительного сопутствующего перегораживания дороги. Такой способ требует меньше времени и ресурсов, поэтому он востребован за рубежом, а с недавнего времени набирает популярность и в России.

В нашей стране он часто еще и крайне необходим. Причина в том, что многие инженерные сети и магистрали систем жизнеобеспечения сильно изношены. Большинство коммуникаций были проложены еще в советские времена с расчетом на плановую замену или вообще перестройку района. Поэтому нормативный срок службы труб был ограничен.

Во многих случаях он уже истек, но изношенные и нередко проржавевшие магистрали продолжают работать, что, естественно, рано или поздно приводит к разрушению, протечкам, засорениям и прочим проблемам. Ремонтировать такие трубы классическим способом с рытьем траншеи долго, дорого и не всегда возможно, и санация становится выходом из положения.

Для реконструкции методом санации применяют вставные трубы из полимеров. Чаще всего материалом для них служит полиэтилен низкого давления как наиболее подходящий и долговечный. Для технологических трубопроводов используют также полипропилен, поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид, а также поливинилиденфторид.

Применение санации трубопроводов

Важным преимуществом данной технологии является возможность ее применения для восстановления труб из основных материалов: стали, чугуна, железобетона и более современных синтетических полимеров. Санация подходит не только для восстановления старых трубопроводов, но и для оперативного ремонта более новых.

Санация трубопроводов позволяет решить следующие задачи:

• восстановить трубы после частичного износа вследствие коррозии;
• частично заменить изношенные участки трубопровода без полного демонтажа и масштабных земляных и сопутствующих работ;
• полностью заменить участки трубы, разрушенные до такой степени, что их восстановление уже не представляются возможными.

Все потенциальные проблемы с коммуникациями — прямые следствия химических и физико-технических характеристик материалов, из которых сделано большинство старых труб: стали или чугуна, бетона или железобетона. Среди их недостатков — высокая пористость, низкая устойчивость к гидроударам, а также естественная подверженность коррозии. Санационные технологии позволяют компенсировать перечисленные изъяны старых труб.

Способы бестраншейного ремонта

Зарубежный опыт убедительно доказывает, что санация трубопроводов бестраншейным методом — удобная, выгодная и эффективная альтернатива традиционному подходу. Активно применяются следующие способы его воплощения:

• Технология «труба в трубе». Внутри поврежденного стального, железобетонного или чугунного участка закрепляют полимерный фрагмент. Предварительно старые магистрали промывают водой под давлением: напор сбивает со стен отложения. Такая технология подходит и для водопроводных, и для канализационных сетей.
• Защитный слой полимеров. Этот способ также называется U-line. Он заключается во введении в трубу готового полимерного вкладыша в форме рукава или кишки. Затем в магистраль пускают обычный для нее теплоноситель. Его движение по трубопроводу создает напор, распрямляющий полимерный рукав на его участке.

Преимущества санации трубопроводов

Помимо небольшой массы полимерных труб, большого ассортимента их типоразмеров, долговечность и возможности вести работы в холодное время года, бестраншейная санация трубопроводов обладает следующими преимуществами:

• сводит к минимуму земляные работы, что значительно сокращает расходы на специальную автотранспортную технику (экскаваторы, самосвалы и прочее);
• существенно упрощает составление технических проектов и смет, потому что все действия производятся на ограниченном участке инженерных коммуникаций;
• продлевает срок нормальной эксплуатации санированной трубы на многие годы;
• не затрагивает смежные коммуникации и проложенных поблизости магистралей;
• сокращает необходимое для ремонта время в три, а иногда даже в пять раз по сравнению с открытой прокладкой;
• предоставляет доступ к внутренней поверхности участков на поворотах, сгибах, ветвлениях основной трубопроводной магистрали;
• не всегда требует доступа экскаваторов и другой спецтехники, что позволяет применять метод на ограниченных по площади участках и привлекать минимум сотрудников;
• допускает продолжение движение транспортного потока по дороге, проложенной над поврежденным участком санируемой инженерно-технической магистрали;
• повышает качество и скорость движения транспортируемой трубопроводом среды благодаря гладкой внутренней поверхности полимерного вкладыша;
• дает возможность проводить работы без остановки стоков.

Таким образом, после санационных работ трубопровод сохраняет нормальную пропускную способность, а иногда даже улучшает ее за счет гладких стен и чистого просвета. При этом затраты на реконструкцию магистрали значительно сокращаются.

Сферы применения бестраншейного метода

Санационная реконструкция трубопроводных систем возможна на различных объектах. В первую очередь, это водопроводные и канализационные сети бытового назначения. Они изношены наиболее серьезно, при этом их эксплуатация ведется в интенсивном режиме. Ремонтировать их обычным траншейным способом обычно крайне неудобно.

Следующая сфера применения санационной технологии — реконструкция дренажных и ливневых систем на придомовых городских и загородных участках, при общественных и производственных зданиях и сооружениях. Бестраншейный способ в целом универсален: подходит не только для бытовых коммуникаций.

Метод освоен и промышленными предприятиями — применяется для реконструкции общих и технологических инженерных сетей, проложенных на их территории. Также санация подходит для реконструкции городской инженерно-технической и коммунально-хозяйственной инфраструктуры: труб фонтанов, общих участков коммуникаций и т .д.

Технология удобна, когда нежелательно или невозможно ограничить доступ к участку со старыми трубами. Другая распространенная ситуация — физическое ограничение рабочей площади смежными зданиями и сооружениями. Это особенно актуально для населенных пунктов, где произошло уплотнение застройки.

Особенности проведения санации

Санация трубопровода требует предварительного обследования поврежденной магистрали и плана по восстановлению. Работу большинства инженерных коммуникаций нужно приостановить на время ремонта, но для канализационных систем это необязательно. При заказе санационных работ необходимо учитывать специфику их осуществления.

Так, возможно восстановление труб диаметром от 150 до 1500 мм в напорных и до 3500 в безнапорных системах. Новые полимерные трубы могут иметь диаметр от 100 до 2800 мм. Расстояние между колодцами при проведении санации не должно превышать 500 метров.

Общие правила

Проведение восстановления несколько различается для напорных и безнапорных сетей.

• В напорных магистралях. Это инженерные сети, в которых рабочая среда перемещается под давлением. Для восстановления таких сетей чаще всего используют трубы из полиэтилена низкого давления со стандартным размерным коэффициентом SDR 17. Обозначение марки материала — ПНД ПЭ 100 SDR 17). Чем выше рабочее давление, тем ниже должен быть этот коэффициент. Например, для напора в 25 атмосфер нужен SDR порядка 6. Допустимый диаметр санируемых ПНД ПЭ 100 труб составляет от 150 до 1200 мм.
• В безнапорных магистралях. Это инженерные сети, в которых прохождение среды не требует повышенного давления. Для их восстановления также использует тот же полиэтилен низкого давления ПНД ПЭ 100. Допустимый диаметр труб в безнапорных магистралях выше, чем в напорных конструкциях, и составляет от 150 до 2800 мм.

Диаметр просвета

Если диаметр просвета составляет более 50 см, необходимо использовать полимерные вкладыши, показатель кольцевой жесткости которых относится к классу SN 2 и выше. Такие конструкции рассчитаны на прокладку на глубине от 1 метра. Класс кольцевой жесткости определяется в зависимости от глубины залегания трубопровода.

При санации магистралей, проложенных под дорожным покрытием, применяют полиэтиленовые вставки с кольцевой жесткостью класса SN 8. Для промышленных и коммунальных сетей, залегающих на большой глубине, нужны особо прочные трубы класса SN 16.

Этапы

Технически правильная последовательность действий при санации такова. Сначала запускается самоходный робот с камерой и лампой для оценки состояния внутренней поверхности трубы. Он находит проблемный участок, который затем очищают от налета песка, кальция, карбонатов и ржавчины. При этом возможно истончение стенки вплоть до перфорации.

Очистка осуществляется механическим и гидравлическим методами. После нее проводят повторную ревизию и замеряют диаметр просвета. Далее следует протяжка трубы.

В заключение в отремонтированный участок снова запускают робота для контрольного осмотра трубы. Производственная компания «Новис» выполняет санацию инженерных сетей с соблюдением всех правил.

Методы санации трубопроводов водоснабжения и водоотведения

К самым распространенным на сегодняшний день в России методам можно отнести, прежде всего, цементно-песчаное покрытие (ввиду его простоты и дешевизны), покрытие различными типами полимерных рукавов и протяжку полиэтиленовых труб в существующий трубопровод различными способами.

Традиционный способ — нанесение покрытий в виде труб из различных материалов, т.е. как введение труб различными способами в старый трубопровод, так и разрушение труб с одновременным протаскиванием новых. Самый распространенный способ — протаскивание нового, предварительно сваренного полиэтиленового трубопровода в старый с последующей забутовкой межтрубного пространства, метод «труба в трубе». Однако этот способ существенно уменьшает диаметр трубопровода, снижая его пропускную способность. Во избежание этого были разработаны другие методы установки труб в старый трубопровод. Рассмотрим четыре из них.

«Свейджлайнинг». При санации трубопроводов данным методом введенная в существующий трубопровод новая полиэтиленовая труба способна выдержать полную нагрузку окружающего грунта, а также внутреннее рабочее давление независимо от состояния существующей трубы. Полиэтиленовые трубы свариваются вместе на поверхности и протягиваются внутрь имеющегося трубопровода с помощью гидравлической лебедки.

Система «Свейджлайнинг» позволяет провести восстановление разрушенного трубопровода, не оставляя зазоров между старой и новой трубой. Проходя перед введением в старый трубопровод через специальную матрицу, диаметр которой меньше диаметра новой полиэтиленовой трубы, обжатая до меньшего диаметра полиэтиленовая труба легко протягивается внутри старой.

После отсоединения тянущего троса лебедки новая полиэтиленовая труба приобретает свой изначальный объем, чем и достигается плотное прилегание. Данным методом можно восстанавливать напорные трубопроводы диаметром до 800 мм. В Москве в 2000–2001 гг. было отремонтировано около 5 км сетей водопровода диаметрами 200, 300 и 400 мм.

Методы У-лайнер и Омега-лайнер. Оба метода предполагают использование полиэтиленовой трубы с предварительно измененной формой. В профиле труба в сжатом виде похожа или на латинскую букву U (У-лайнер), или на греческую букву Ω (Омега-лайнер). Труба У-лайнер, изготавливаемая из полиэтилена высокого давления, применяется в основном для трубопроводов водоснабжения диаметрами 100–400 мм.

Труба Омега-лайнер изготавливается из комбинации ПВХ/ПЭ и используется для систем водоотведения диаметрами 150– 450 мм. Длина санируемого участка может быть до 600 м в зависимости от диаметра и ограничена возможностью намотки лайнера на барабан. Оба метода очень просты и эффективны. Труба, намотанная на барабан, доставляется на объект и при помощи лебедки протаскивается в существующую трубу.

Затем на концы полиэтиленовой трубы крепятся заглушки, через которые в нее подается под давлением пар, вырабатываемый парогенератором. Под воздействием температуры труба, имеющая «эффект памяти», восстанавливает свою первоначальную круглую форму и плотно прижимается к старой трубе. Процесс восстановления закончен. При санации трубопроводов методом У-лайнера для последующего соединения трубопровода и установки запорной арматуры и гидрантов требуется применение фитингов нестандартного диаметра, что существенно удорожает этот метод в комплексе.

Профиль У-лайнер широко применяется в США, его использование в России началось в Хабаровске около 15 лет назад, но на территории европейской части России метод не получил широкого распространения. В Европе Омега-лайнер применяется в Скандинавских странах, а в России небольшой участок канализации отремонтирован при помощи этого лайнера в порядке эксперимента в городе Красный Бор Ленинградской области.

Все три метода («Свейджлайнинг», У-лайнер и Омега-лайнер) требуют предварительной очистки и удаления всех острых предметов в старой трубе, которые могут повредить материал лайнера. Иногда этот процесс занимает достаточно много времени и требует материальных затрат, поскольку, особенно если старая труба сварена из стальных труб, в них могут попадаться концы электродов, оставшихся от сварочных работ, или острые наплывы сварки.

Метод разрушения старого трубопровода с одновременной протяжкой нового. Для работы этим методом предназначены машины — разрушители труб, которые бывают двух типов: пневматические и гидравлические. Пневматические разрушители при работе создают вибрацию, которая может повредить расположенные поблизости коммуникации. Более прогрессивными и широко используемыми являются гидравлические разрушители, предназначенные для разрушения труб из любых материалов — чугуна, стали, железобетона, керамики.

В зависимости от типа материала и тягового усилия, создаваемого машиной, гидравлические разрушители могут работать с трубопроводами диаметром 100–700 мм. Основа разрушителя — рама с гидроцилиндрами, устанавливаемая в приемный котлован непосредственно перед концом старого трубопровода. Через раму в старую трубу проталкиваются штанги длиной 60–100 мм, соединенные между собой при помощи резьбового соединения.

Длина трубопровода может достигать 150 м. После того как конец первой штанги выходит в котлован на противоположном конце участка трубы, к нему присоединяется режущая головка с ножом, к которой в свою очередь присоединена тянущая головка. Последняя закреплена на конце нового полиэтиленового трубопровода, сваренного заранее и размещенного на поверхности. Теперь штанги начинают движение в обратную сторону, и режущая головка начинает разрушение старой трубы, при этом она тянет за собой всю сваренную плеть.

Так продолжается до тех пор, пока режущая головка не выйдет с другой стороны участка трубы, там, где размещается рама. Таким образом, вместо старой трубы устанавливается новая. В качестве примера можно привести такой случай применения — в 2002 г. в городе Гатчина Ленинградской области на участке водопровода, находящегося под одной из главных магистралей города, при помощи разрушителя с усилием 125 т в короткие сроки была произведена установка полиэтиленовой трубы диаметром 500 мм с разрушением старой стальной такого же диаметра общей длиной 2 км.

Большим преимуществом данного метода является то, что при его использовании, во-первых, не требуется никакой очистки и телеинспекции, во-вторых, новый трубопровод может быть проложен большего диаметра, чем старый. Например, вместо старой трубы диаметром 400 мм можно установить новую диаметром 500 мм. Этот метод хорошо зарекомендовал себя ввиду простоты и дешевизны.

Ведь сама полиэтиленовая труба недорогая, а стоимость оборудования, применяемого для прокладки, не так велика по сравнению, например, с комплектами оборудования для установки полимерных рукавов. Нанесение покрытий из отдельных элементов на основе листовых материалов. Этот метод представлен системой «Тролайнинг», которая используется для санации коллекторов водоотведения диаметрами 200–4000 мм.

В основе системы — листовой материал из ПЭВД с зубчатой скрепляющей структурой. Из него изготавливается лайнер, который в сжатом состоянии протягивается через коллектор, а затем расширяется водой, плотно прилегая зубцами к стенкам старой трубы. Далее в пространство, ограниченное стенкой старой трубы и новым лайнером, в середине которого находятся зубцы, закачивается цементирующий раствор. После схватывания раствора трубопровод готов к эксплуатации через 24 часа. В России известны отдельные случаи применения этого материала в Санкт-Петербурге и Москве.

Установка покрытий из композитных элементов. К этому виду санации можно отнести установку стеклопластиковых труб различных диаметров и длин в существующие коллекторы водоотведения диаметрами 1000–4000 мм с последующей забутовкой межтрубного пространства. Эти трубы выпускаются различными производителями и поставляются на место установки. Рассмотрим кратко этот вид санации на примере композитных элементов AARSLEFF.

Композитный элемент представляет собой несущую стеклопластиковую конструкцию в виде трубы длиной 1–5 м с расчетной толщиной стенки. Для облегчения доставки на объект и снижения транспортных издержек труба может быть предварительно разрезана на заводе в продольном направлении на две полутрубы, которые будут склеены непосредственно перед установкой. Стенка трубы работает как двутавровая балка, т.е. нагрузка приходится на наружный и внутренний слои.

Средний слой является связующим, поэтому для его изготовления используется минеральный наполнитель. Трубопровод, построенный из композитных элементов, является самонесущим и может применяться как для прокладки в уже существующих коллекторах, так и для новой прокладки в грунтах любой сложности на любых глубинах. Для этого нужно подобрать необходимую толщину стенки и произвести статический расчет на основании компьютерной математической модели, принятой в странах ЕС и являющейся общеевропейским стандартом.

Расчеты по этой модели могут быть проверены независимым сертификационным органом. Толщина стенки зависит от: уровня грунтовых вод; глубины заложения; наличия динамической нагрузки; условий эксплуатации трубопровода. Таким образом, вопрос о толщине стенки специалисты решают для каждого конкретного случая. Эксплуатационные свойства композитных элементов таковы: низкое гидравлическое сопротивление по сравнению со сталью и бетоном; шероховатость менее 0,01 мм; высокое противостояние абразивному износу; способность противостоять газовой коррозии.

Перед монтажом элементов в старый трубопровод производится обследование и калибрование трубопровода с целью определения максимально возможного сечения нового трубопровода, смонтированного из композитных элементов, а также длины элементов. После изготовления их и доставки на объект начинается монтаж, производимый через имеющиеся камеры или специально подготовленные монтажные котлованы отрезками, длина которых зависит от размеров имеющихся или подготовленных котлованов.

При монтаже используются электрифицированные тележки для доставки элементов к нужному месту в трубопроводе. Для монтажа применяется муфтовое соединение на резиновом уплотнении с одного конца муфты на первой трубе и приклеенное с другого конца муфты на второй трубе. После монтажа трубопровода межтрубное пространство заполняется цементным раствором с высокой степенью текучести. За одну рабочую смену можно собрать трубопровод длиной до 30 м. Как пример использования данного метода заслуживает внимание проект, выполненный в Мумбае (Индия).

В рамках этого проекта было отремонтировано 8,4 км канализационного коллектора диаметрами 2000 и 1900 мм, причем часть этого коллектора имела яйцевидный профиль, что потребовало изготовления элементов соответствующего сечения. В России до настоящего времени стеклопластиковые трубы для санации коллекторов больших диаметров применяются эпизодически. Это связано с высокими ценами на трубы на условиях поставки на стройплощадку из Европы.

Ведь к цене на погонный метр трубы добавляется стоимость транспортировки — а это еще 5000 евро на 6–8 п.м. трубы при диаметре 2000 мм. Поэтому большое преимущество в продвижении своего продукта будут иметь те производители, которые смогут организовать производство труб европейского качества непосредственно в России, максимально приблизив его к месту установки.

Установка спиральных полимерных оболочек. Этот метод используется для восстановления коллекторов водоотведения диаметром до 1200 мм. Он представлен продуктами Rib-loc и ExpandaPipe производства Австралии. Оба материала — лента, изготовленная из поливинилхлорида шириной 10–15 см, имеющая на боках канавки определенного профиля для фиксации ленты между собой. Лента подается в станок, установленный непосредственно перед входом в санируемый участок, и, проходя через него, закручивается спиралью, образуя гладкую трубу круглого сечения.

Лента Rib-loc навивается сразу необходимого диаметра, что иногда затрудняет прохождение изготавливаемой трубы через старый трубопровод. Лента ExpandaPipe навивается меньшего диаметра, что позволяет ей легко проходить в старый трубопровод, а затем из нее удаляется проволока и лента разжимается до необходимого диаметра. В обоих случаях межтрубное пространство в дальнейшем забутовывается. К сожалению, данный метод пока не нашел распространения в России, хотя по цене он вполне конкурентоспособен. В Москве метод Rib-loc применялся в качестве эксперимента для санации участка канализации.

Заключение

При выборе конкретного метода санации кроме его стоимости следует обращать внимание на срок службы трубопровода после санации, а также на уменьшение его диаметра (значительное или не очень). Также необходимо учитывать стоимость подготовительных работ — очистки трубопровода и устройства разрытий для возможности проведения санации.

Рассмотрим пример. Стальной напорный трубопровод диаметром 1000 мм можно санировать четырьмя методами: ЦПП; полимерным рукавом; протягиванием в старый трубопровод новой полиэтиленовой трубы; установкой стеклопластиковых труб. При этом самым дешевым способом будет ЦПП, однако он будет и самым недолговечным — максимум до 20 лет. Также его применение будет ограничено состоянием старой трубы: сквозные отверстия в ней делают невозможным применение метода ЦПП.

Самым дорогим будет применение стеклопластиковых труб, но это будет одним из наиболее долговечных вариантов — наряду с полиэтиленовыми трубами и полимерным рукавом. Однако при использовании стеклопластиковых и полиэтиленовых труб диаметр санируемого трубопровода уменьшается на 100 мм в отличие от полимерного рукава, после санации которым диаметр старого трубопровода уменьшится только на 18 мм. Поэтому в каждом конкретном случае специалисты по эксплуатации сетей должны решать, что для них важнее — стоимость, долговечность или пропускная способность, и, обладая информацией о методах, принимать верное решение.

Итак, мы рассмотрели наиболее значимые методы санации, применение которых позволит специалистам ЖКХ уверенно решать вопросы ремонта инженерных сетей. К самым распространенным на сегодняшний день в России методам можно отнести, прежде всего, цементно-песчаное покрытие (ввиду его простоты и дешевизны), покрытие различными типами полимерных рукавов и протяжку полиэтиленовых труб в существующий трубопровод различными способами.

Хорошее развитие может получить метод покрытия полимерным рукавом также для санации напорных трубопроводов как водопроводных, так и канализационных, больших диаметров (1200–2000 мм) и для санации дюкеров. Также автор полагает, что санация коллекторов водоотведения диаметром 1500–3000 мм методом установки стеклопластиковых труб получит широкое развитие после налаживания производства качественных труб в России.