Ремонт и реконструкция наружных сетей водоснабжения и водоотведения

В статье рассмотрены вопросы по технологии строительства при ремонте и реконструкции наружных сетей водоснабжения и водоотведения

В зависимости от особенностей, степени повреждений канализационной сети, системы водоснабжения и очистных сооружений, а также от трудоемкости ремонтных работ производят техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты и реконструкцию.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание – это комплекс операций по поддержанию работоспособности оборудования при его эксплуатации, при ожидании (если оборудование в резерве), хранении и транспортировании. В техническое обслуживание включен следующий комплекс работ:

• поддержание в исправном (или только в работоспособном) состоянии оборудования;
• очистка, смазка, регулировка и подтяжка разъемных соединений, замена отдельных составных частей (быстроизнашивающихся деталей) в целях предупреждения и прогрессирующего износа, а также устранение мелких повреждений.

В объеме технического обслуживания могут выполняться работы по оценке технического состояния оборудования для уточнения сроков и объемов последующих обслуживаний и ремонтов. Результаты технического обслуживания заносятся в Журнал технического обслуживания, находящийся на рабочем месте ответственного за безопасную эксплуатацию очистных сооружений, систем водоснабжения и канализации.

Реконструкция

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).

Перед началом работы внутренняя поверхность предварительно отключенного участка водопровода должна подвергаться тщательной очистке. После продувки подлежащий ремонту участок должен быть тщательно обработан с целью ликвидации отложений с внутренних стенок и сварочного грата (для стальных труб) с помощью скребков, щеток, поршней и пескоструйной очистки с последующим удалением загрязнений из внутренней полости трубопровода.

Следует помнить, что производить реконструкционные работы с использованием синтетических материалов при температуре ниже 5 °C не допускается.

Тканевый шланг, соответствующий внутреннему диаметру подготовленного участка водопровода, поставляется на стройплощадку на специальном барабане, закрепленном на оси тележки. Клей и катушки (барабаны) со шлангами при хранении должны всегда находиться в отапливаемом помещении. Синтетические шланги следует защищать от воздействия солнечного излучения, которое может снизить их качество. Заготовка тканевого шланга должна соответствовать длине реконструируемого участка водопровода.

На объекте ремонта в приподнятый конец тканевого шланга заливается предварительно подготовленный смешиванием на стройплощадке клей в количестве, зависящем от диаметра и длины трубопроводного участка. Компоненты клея должны перемешиваться в строго определенных пропорциях (в соответствии с паспортными данными). Конец шланга надежно завязывается и прикрепляется к ленте, с помощью которой, проходя между двух валиков, он будет втягиваться в барабан реверс-машины. Защитную оболочку на синтетическом шланге следует предварительно удалить. При втягивании в барабан реверс-машины подготовленного шланга должно быть обеспечено равномерное распределение клея по всей его длине, что достигается подбором определенных расстояний между валиками машины. Конец намотанного на барабан реверс-машины шланга прикрепляется к реверсивной головке с подключением ее к барабану реверс-машины. Реверсивная головка, используя сжатый воздух от компрессора, обеспечивает процесс инверсии вводимого в трубопровод покрытого клеем шланга. Скорость подачи шланга в трубопровод не должна превышать 2,5 м/мин, что обеспечивается поддержанием соответствующего давления воздуха в барабане и контролируется с помощью маркировки длины на внешней поверхности шланга.

После втягивания в реконструируемый водопровод шланга для инициирования процесса отверждения клея внутрь него насосом из парогенератора подается паровоздушная смесь под давлением 0,1–0,3 МПа и при температуре 105 °C. Избыток пара на другом конце трубопровода через регулирующее сбросное устройство отводится в конденсационную емкость или атмосферу. Продолжительность отверждения клея зависит от диаметра и протяженности восстанавливаемого участка и может составлять от 4 до 5 часов. После отверждения клея, во избежание отклеивания шланга от внутренних стенок водопровода, он должен быть охлажден подачей в трубопровод воздуха под давлением не выше 0,3 МПа. Время охлаждения зависит от диаметра и температуры наружного воздуха и может составлять от 2 до 6 часов. Окончание охлаждения определяется температурой, измеренной на дальнем конце восстановленного участка водопровода. Она должна составлять 30 °C.

В завершение процесса отверждения клея температура пара должна быть постепенно снижена примерно до 30 °C. После этого отключается парогенератор и производится продувка воздухом под давлением 0,3 МПа и при температуре 30 °C на удаленном конце восстанавливаемого участка с целью удаления из водопровода основного объема конденсата.

Восстановленный водопровод после продувки проверяется на качество выполненных работ строительной организацией в присутствии представителей эксплуатационной организации. Проверка осуществляется при помощи видеокамеры. При обнаружении любого видимого дефекта (вздутие и/или разрыв тканевого шланга, наличие гофр и др.) шланг извлекается из трубы.

Используются следующие технологические процессы. К одному из концов испорченного шланга присоединяется трос от лебедки; шланг по всей длине нагревается паром при температуре 100–105 °C и затем медленно вытягивается лебедкой из трубопровода. После этого повторяется весь процесс реконструктивных работ. Полное удаление конденсата может быть осуществлено в процессе промывки восстановленного участка водопровода. После испытания, промывки и приемки восстановленный трубопроводный участок подключается к действующей системе водоснабжения.

В рассмотренных технологиях используются технологические процессы (подготовка внутренней поверхности ветхого трубопровода и процесс отверждения клеевой композиции в условиях пропаривания), качество выполнения которых трудно контролировать. В то же время от их качественного выполнения зависят как прочность самой оболочки, так и адгезионная связь со стенкой восстанавливаемого водопровода. Для обеспечения долговременной эксплуатации (как заявляют разработчики – 50 лет) обязательным является использование прочностного ресурса труб.

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 другие бестраншейные технологии.

Применение для реконструкции метода протягивания возможно только при условии, когда наружные размеры нового трубопровода меньше минимальных размеров поперечного сечения полости старого водопровода. Поэтому полимерные трубы 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.

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.

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 на 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 две-три трубы и более. В котлован (траншею) трубы (секции труб) подаются вручную с помощью подъемного крана, автокрана, трубоукладчика и т. д. 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. д. При подготовке к проведению диагностирования, которое выполняется из камер переключения, прекращается подача воды и разъединяются задвижки и тройники.

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.

Для ведения реконструкции по схемам, основанным на технологических способах прокладки трубных плетей и длинных труб, обычно разрабатывают два котлована – входной и приемный. Входной котлован служит для обеспечения ввода протаскиваемой плети в старый трубопровод или для 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 с учетом состояния элементов восстанавливаемого водопровода.

С целью уменьшения объемов земляных работ котлованы следует разрабатывать в местах наименьшего заглубления водопроводов либо в местах, где имеются просадки на сети. 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.

Окончание статьи читайте в следующем номере журнала.

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Навигация:
Главная → Все категории → Реконструкция застройки

Инженерное жизнеобеспечение современного города предназначено для создания необходимых санитарно-гигиенических условий и высокого уровня комфорта жителям городов. Городские инженерные сети обслуживают промышленность и культурно-бытовые предприятия. Все это представляет собой комплексную систему, состоящую из инженерных коммуникаций, сооружений и специальных устройств. В крупнейших городах система инженерного обеспечения — сложная отрасль городского хозяйства, удельный вес стоимости объектов и сооружений которой превышает 30 % общей стоимости городской застройки.
Инженерное обеспечение города состоит из систем водоснабжения, канализации, электро-, газо- и теплоснабжения. Кроме того, в отдельную систему выделяют организации сбора, переработки, транспортировки и обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО). Перечисленные выше системы, хотя и не исчерпывают перечень имеющихся в городах сетей и устройств (не рассматриваются телефонные и радиолинии, пневмосистемы, продуктопроводы и т. д.), но формируют до 90 % всех затрат по инженерному обеспечению объектов.

На выбор стратегии реконструкции городской застройки большое влияние оказывают инженерные системы. Их технические параметры, в частности физический износ, мощность и пропускная способность, предопределяют допустимую степень трансформации и модернизации объектов без кардинальной перекладки этих сетей.

Вместе с тем и сама система инженерного обеспечения нуждается в постоянном развитии и совершенствовании. Необходимость в реконструкции инженерных сетей и сооружений возникает в следующих принципиальных ситуациях:
• при проведении ремонтно-восстановительных работ на сетях или сооружениях в ряде случае эффективнее оказывается реконструкция с применением новых материалов, технологий и оборудования и в результате получения нового качества в системах инженерного обеспечения, чем просто ремонт и латание дыр;
• при изменении характера представляемых услуг населению или предприятиям, например, отказ от газа и переход на электричество;
• при изменении функционального состава застройки территорий и как следствие новых требований к инженерному обеспечению;
• при строительстве объектов или сооружений, а также реконструкции имеющихся с изменением объемов или требуемого качества инженерного обеспечения.

Основная сложность проведения реконструктивных мероприятий заключается в значительной изношенности сетей и сооружений инженерных систем в городах, а также отставании мощностей и пропускных способностей от потребностей. Так, дефицит мощностей водопровода в целом по городам России составляет около 15%, дефицит мощностей в энергетике—40%. Уровень надежности работы инженерных сетей в 2,5—3 раза ниже, чем в странах Восточной Европы. Срок службы наружных трубопроводов горячего водоснабжения из-за ускоренной коррозии в 2—4 раза ниже нормативного. Велики утечки воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. Только 3 % твердых бытовых отходов перерабатываются промышленными методами.Износ основных фондов систем инженерного обеспечения достигает 60 %, и в условиях недостаточного финансирования он продолжает увеличиваться.

По данным Госстроя в России, на начало 1999 г. около 50 тыс. км подземных коммуникаций находились в аварийном состоянии, 300 тыс. км инженерных сетей требуют безотлагательного капитального ремонта. Положение осложняется тем, что в течение десятков лет питьевая вода, газ, электроэнергия и горячая вода для населения стоили так мало, что по существу никаких ресурсосберегающих технологий не внедрялось.

Комплекс жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) городов, существовавший на дотации из государственного бюджета, также не был по-настоящему заинтересован в рациональном использовании имеющихся мощностей и налаживании эффективного экономического механизма реализации оказываемых населению услуг. Сегодня в ЖКХ сосредоточено 1/4 основных фондов страны, потребляется у3 общего объема всех российских энергоресурсов. Большинство предприятий ЖКХ являются монополистами на соответствующих рынках услуг, что затрудняет развитие конкурентной среды, а следовательно, повышение качества представляемых ими услуг и снижение производственных издержек. Это не в последнюю очередь обусловило техническое отставание инженерного оборудования, сетей, сооружений от мирового уровня.

Рассмотрим некоторые принципиальные моменты, возникающие при необходимости реконструкции инженерных сетей и сооружений.

Система холодного водоснабжения — комплекс сооружений, обеспечивающий забор воды из источника, очистку, хранение и подачу к местам потребления.

В России 98% городов и 84% поселков городского типа имеют системы централизованного водоснабжения. Мощность водопроводов достигла 90 млн. м3/сут., дефицит составляет более 14 млн. м3/сут. Очень важен еще один фактор: общая протяженность водопроводных сетей в населенных пунктах страны составляет 456 тыс. км и более Уз всех сетей требуют замены. Свыше 13 % поданной в сеть воды попросту теряется, не доходя до потребителей.

Ранее при строительстве городских водопроводов вследствие незначительных расходов воды использовали подземные источники. Сегодня 68 % воды поступает из поверхностных источников, на долю подземных приходится лишь 32%.

Одним из крупных потребителей питьевой воды в городах являются промышленные предприятия, причем в ряде случаев на их нужды может расходоваться 50—70 % общего суточного расхода воды города. Поэтому важнейшим направлением реконструкции системы водоснабжения должно быть частичное, а лучше полное исключение пользования воды коммунального водопровода промышленностью.

Хозяйственно-питьевые сети объединяют с противопожарными, а иногда и с поливочными сетями. В ряде засушливых районов поливочные водопроводы образуют самостоятельную систему часто мелкого заложения. Для хозяйственно-питьевых водопроводов следует шире использовать подземные воды при условии, если они удовлетворяют требованиям ГОСТа.

По начертанию в плане водопроводные сети бывают кольцевые, тупиковые и комбинированные. Для надежного водоснабжения при реконструкции следует стремиться к созданию кольцевых или комбинированных сетей.

Долгие годы в нашей стране существовала практика проектирования и строительства инженерных коммуникаций, основанная на нормативной базе, главным принципом которой была минимизация капитальных затрат без должного учета стоимости эксплуатации, надежности и ремонтопригодности. Использование некачественных и недолговечных материалов и оборудования привели к современному плачевному состоянию водопроводных коммуникаций в городах Российской Федерации.

Например, в условиях Москвы водопроводная сеть на 71% состоит из стальных труб, большинство из которых не имеет защитного антикоррозийного покрытия. Лишь 7% защищены от электрохимической коррозии станциями катодной защиты. Наиболее часто встречающимися повреждениями на стальных трубах водопровода являются свищи (96 %), на чугунных — нарушения герметичности раструбных соединений (50 %) и переломы (43 %).

Основные причины повреждения трубопроводов — значительные сроки их службы, без профилактических ремонтов, низкие темпы обновления труб, резкие колебания напоров в сети, интенсивная внешняя и внутренняя коррозия, плохое качество строительства трубопроводов. Анализ ситуации, создавшейся в водопроводном хозяйстве страны, показывает, что главная из этих причин кроется в нерациональном использовании применяемых для труб материалов. Более 70 % труб, используемых в строительстве и ремонте инженерных коммуникаций,— стальные, хотя в мировой практике 70 % составляют пластиковые трубы и только менее 20 % —стальные.

Системы из поливинилхлорида (ПВХ) для холодной воды изготавливают уже четверть века и их применение имеет ряд значительных преимуществ. Трубы из ПВХ устойчивы к осаждению на их внутренних поверхностях минеральных примесей, имеющихся в воде, загрязнению, к коррозии, блуждающим токам. В отличие от стальных они не шумят и не «потеют» от холодной воды.

Срок службы трубопроводов из ПВХ оценивается в 50 лет. Они легкие, прочные, не горят, нейтральны в физиологическом и микробиологическом отношении. Однако широкого использования в отечественном коммунальном водопроводном хозяйстве трубопроводы из ПВХ до сих пор не получили.

При реконструкции ветхих трубопроводов одним из наиболее прогрессивных методов является ремонт бестраншейным способом с помощью комбинированного рукава. Основу технологии восстановления работоспособности трубопроводов составляет принцип формирования из комбинированного рукава новой композитной трубы внутри изношенного трубопровода. Пропитываемая синтетической смолой тканевая основа рукава помещается в старую трубу, затем подается сжатый воздух или вода и под тепловым воздействием происходит отверждение материала. Этот метод нашел широкое применение при восстановлении подземных коммуникаций, работающих под давлением (водо- и газопроводы), а также канализационных трубопроводов. В зависимости от протяженности ремонтируемого участка, диаметра трубопровода и его назначения изменяется технология протаскивания рукава и состав пропитки армирующего материала.

С середины 70-х годов в системе ЖКХ РСФСР для санации трубопроводов большого диаметра стали применять цементно-песчаную облицовку. В настоящее время на Московском водопроводе ежегодно восстанавливается около 30 км действующих трубопроводов диаметром от 100 до 1400 мм, а вновь строящиеся стальные трубопроводы укладываются только с внутренним цемен-тно-песчаным покрытием.

Двадцатилетний опыт применения труб с внутренней цементно-песчаной облицовкой показал, что аварии из-за коррозии практически прекратились.

Трубопроводы имеют стабильную пропускную способность на 10—20 % выше, чем трубы без облицовки, при одновременном снижении на 10—20 % энергозатрат на перекачку воды. Стоимость работ по санированию изношенных трубопроводов методом цементно-песчаной облицовки не превышает 50 % затрат на прокладку новых труб, а с увеличением диаметра трубопровода эти затраты снижаются до 18—20%.

Данная технология реконструкции трубопроводных сетей широкого распространения в российских городах не получила из-за отсутствия отечественного технологического оборудования. Однако, начиная с 1997 г. фирма «Доркомтехника» приступила к изготовлению и поставкам такого оборудования. Оно позволяет производить обработку труб с длиной ремонтных участков до 180 м и диаметром от 100 до 2000 мм.

Системы водоотведения стоков (канализации) представляют собой совокупность инженерных сетей и сооружений, служащих для приема жидкостей, их транспортировки к очистным сооружениям, очистки и обеззараживания, сброса очищенных вод в водоемы и утилизации полезных веществ в осадке.

Различают три вида сточных вод. Это ливневые и другие атмосферные осадки, хозяйственно-бытовые и производственные жидкие отходы. Особенности отвода поверхностных осадков отражены в § 6.3, поэтому здесь не рассматриваются. Однако совместную работу всех видов водоотведения необходимо осветить особо.

Исторически сложилось так, что во всех городах России (за исключением Санкт-Петербурга) ливневая канализация отделена от остальной. В ряде малых городов закрытых систем не существует вовсе и атмосферные воды отводят по открытым лоткам и кюветам. Между тем ливневые расходы довольно велики. Так, в Москве за год выпадает примерно 150 дождей. При среднем дожде образуется примерно 100-—150 м3 воды на гектар водонепроницаемых территорий (асфальтовые и бетонные покрытия, крыши зданий и др.). Стоки в условиях слабопересеченного рельефа достигают нескольких м3/с
В сложившейся экологической обстановке водосборные бассейны загрязнены. Это заставляет решать проблему очистки ливневых стоков, выпадающих весьма неравномерно. В центральных зонах крупных городов нет территорий для очистных сооружений и эти стоки приходится перегонять на большие расстояния, кроме того, строить пруды-отстойники и другие резервуары временного хранения воды. Все это требует больших инвестиций, поэтому в настоящее время проблема далека от своего разрешения.

В градостроительной практике используют три типа канализационных систем. В случае, когда все виды стоков отводят по единым трубопроводам, система является общесплавной. Если же существуют две системы трубопроводов, по одной из которых отводят хозяйственно-бытовые или производственные стоки, а по второй —ливневые, то такую систему называют раздельной.

Существуют системы частично объединенного отвода хозяйственно-бытовых и ливневых вод. Их называют полураздельными. Они позволяют сбрасывать на очистные сооружения только первые загрязненные порции поверхностных вод при сильных ливнях или весь сток при малых дождях.

В хозяйственно-бытовой канализации важнейшими являются сооружения очистки. Этот процесс выполняют, применяя следующие методы:
— механический (позволяет довести степень очистки сточных вод до 60 %);
— биологический (степень очистки доходит до 92 %, а с доочисткой —98 %).

Очищенные стоки обеззараживаются в основном хлором, уничтожающим большинство болезнетворных бактерий. Весьма опасный для здоровья человека хлор постепенно будет заменяться другими дезинфектантами, такими, например, как озон, ультрафиолетовое излучение, радиация. Только после этого сточная вода возвращается в поверхностные водоемы.

Технологии по очистке сточных вод довольно хорошо отработаны, и при наличии финансовых средств проблем не вызывают. Хуже обстоит дело с переработкой и утилизацией образующихся при очистке сточных вод осадков, количество которых, например, на московских станциях аэрации составляет более 50 тыс. м3 в сутки.

В большинстве городов такие осадки после обработки в течение нескольких суток в метатенках выливают на поверхность земли и дожидаются их подсушки за счет отстаивания, фильтрации воды в грунт и испарения с поверхности. Такие сооружения называют иловыми площадками. Занимают они довольно много места и не отвечают требованиям охраны окружающей среды. Применение различных механизмов для высушивания осадка позволяет уменьшить его объем в 7—20 раз, но, во-первых, это довольно дорого, а во-вторых, химический состав даже обезвоженного осадка больших городов показал наличие, в нем железа, цинка, хрома, свинца, ртути и других загрязнений, попадающих со сточными водами промышленных предприятий. В качестве удобрений на полях (как это делалось раньше) осадок использовать нельзя, да и просто захоронить в отработанном карьере нежелательно из-за опасности загрязнения подземных вод. Проблема эта, пожалуй, одна из самых сложных в системе канализования застройки городов и она ждет своего технического решения.

Значительные сложности в организации канализования отдельных территорий возникают в городах с расчлененным рельефом, когда сточные воды нужно подавать на одну-две имеющихся станции очистки.

В этих случаях перспективным направлением в развитии канализационного хозяйства города является строительство локальных очистных сооружений. Это позволяет значительно сократить протяженность коммуникаций.

Характерной особенностью таких сооружений является малая обводненность очищенного сброса. Поэтому должны быть ужесточены санитарные требования к качеству очистки воды, попадающей в поверхностные водотоки и водоемы.

Для канализации одного из районов Москвы — Южного Бутова — была применена технология «Сим Био» немецкой фирмы «СХВ Хельтер Вассертех-ник». Проект станции очистки сточных вод был адаптирован Мосводока-налНИИпроектом с учетом действующих российских нормативов. Основные параметры работы станции в Южном Бутово: эквивалент населения —250 тыс. ч., среднесуточный приток — 80 тыс. м3/сут • средний часовой приток —- 3300 м3/ч; максимальный часовой приток — 5300 м3/ч. Качество очищенных сточных вод, мг/л: взвешенные вещества