Приоритеты при выборе технологического оборудования и материалов для бестраншейного ремонта инженерных сетей в регионах Российской Федерации

Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2008". Автор - О.А. Продоус (ООО «Компания «ИНКО», Санкт-Петербург, Россия)

В данный момент прослеживается обоснованная тенденция перехода организаций, занимающихся эксплуатацией и ремонтом инженерных сетей, от традиционного раскопочного ремонта коммуникаций к их бестраншейной замене или прокладке.

Однако прежде чем приступить к рассмотрению приоритетов при выборе технологий для бестраншейного ремонта водопроводных сетей, считаем необходимым обратить особое внимание на главный приоритет, который определяет надежность водоподачи – это существующий гидравлический потенциал водопроводной сети и каждого его участка в отдельности.

Хорошо известно, что водопроводные сети большинства городов России эксплуатируются более 40-50 лет и выработали свой технически доступный амортизационный срок, гарантирующий их надежную и бесперебойную эксплуатацию. В результате имеет место тенденция ежегодного увеличения количества аварий, прорывов и отключения потребителей с потерей большого количества воды питьевого качества. Во многих случаях это приводит к серьезным техногенным последствиям, на длительное время нарушающим работу системы водоснабжения города, оставляя население без питьевой воды.

Правильно оценить причины возникновения аварийных ситуаций и принять самое рациональное с технической и экономической стороны решение для многих инженерных служб предприятий «Водоканал» - задача крайне сложная.

Это связано с отсутствием или неполной информацией по оценке технического состояния эксплуатируемых трубопроводов. Обычно критерием оценки технического состояния водопроводных сетей и сооружений на них являются статистические данные о количестве повреждений или аварий и возрасте трубопроводов или сооружений. По этим данным и принимаются решения о необходимости проведения капитального ремонта или реконструкции водопроводной сети. Причем не выборочного ремонта отдельных участков, требующих неотложного ремонта, а полной замены или реконструкции трубопровода.

Обычно эксплуатационный персонал «Водоканалов» не располагает или неправильно использует данные о гидравлических возможностях водопроводной сети. Это крайне важно при обосновании технических условий на присоединение новых потребителей воды к действующим водопроводным сетям.

Особый акцент нужно сделать на том, что совсем немногие «Водоканалы» имеют гидравлическую модель городского водопровода, позволяющую оптимизировать расчеты по выбору диаметра труб для обоснования применения бестраншейных способов ремонта. Как следствие, применяемые решения не всегда технически и экономически обоснованы, не отражают перспективных направлений развития городских водопроводных сетей с учетом современных инновационных технологий и решений, минимизирующих капитальные и эксплуатационные затраты предприятий «Водоканал», серьезно влияющих на их прибыль и динамику роста тарифов.

Так, например, в процессе своей работы предприятие “Водоканал” обязано решать вопрос о выдаче технических условий новым абонентам на присоединение к действующей водопроводной сети в конкретной точке. Обычно, вопрос о выдаче технических условий, так же как и вопрос о проведении ремонтных работ на водопроводной сети, решается интуитивно, исходя из личного опыта и практики конкретного сотрудника или нескольких сотрудников предприятия “Водоканал”. При этом оценка гидравлических возможностей водопроводной сети никак не производится.

Практическую сторону данного вопроса можно представить так.

Исторически на территории бывшего СССР в послевоенные 1946 – 1948 годы большинство металлургических заводов, ранее ориентированных на выпуск военной продукции, были переориентированы на выпуск продукции из стали и чугуна для восстановления и интенсивного развития коммунального хозяйства разрушенных войной городов и в большей части, водопроводных и канализационных сетей.

В эти годы вода как естественный природный ресурс не участвовала в товарно-денежных отношениях, да и ее стоимость была чисто символической и составляла примерно 0,2 коп/м3. В соответствии с действующим в этот период нормами все разводящие магистрали системы водоснабжения конкретного города проектировались из металлических труб из расчета нормы водопотребления на одного человека около 500 – 550 л/чел. в сутки. Что в соответствии с нормами СНиП обеспечивало экономические скорости движения воды в трубах в диапазоне 0,7 – 1,5 м/сек.

С 1990 года в связи с распадом СССР и переходом России на рыночные товарно-денежные отношения в обществе – вода, как природный продукт, принадлежащий государству, приобретает качества товара и постепенно начинает участвовать во взаиморасчетах. Новые экономические отношения в стране заставили всех без исключения потребителей услуг предприятий “Водоканал” пересмотреть прежнее отношение к воде и, в том числе, сократить норму удельного потребления воды на одного человека с 300–420 л/чел. в сутки в 1962 году до 230–350 л/чел. в сутки в настоящее время.

К сведению: в Германии и Франции эта норма – 130 л./чел. в сутки, в Голландии – 110 л./чел. в сутки.

Столь значительное уменьшение водопотребления позволяет иначе взглянуть на создавшуюся ситуацию в городах с целью оценить скрытые резервы городской водопроводной сети, особенно в части ее ремонта современными прогрессивными бестраншейными способами.

Для этого проведем конкретный анализ на примере города с населением 350 – 400 тыс. жителей, в котором разводящие водопроводные магистрали были запроектированы и построены из металлических труб диаметром 500 мм при норме водопотребления 500 л./чел. в сутки. При этом экономичные скорости движения воды для данного диаметра 1,14 – 1,49 м/сек., а расходы воды 238 – 312 л./сек.

По истечении 40 – 50 лет эксплуатации данного магистрального участка естественно возникает необходимость его замены или ремонта наиболее прогрессивным и экономичным способом “труба в трубе” – релайнингом (затяжкой внутрь старого трубопровода плети полиэтиленовых труб конкретного диаметра, который должен обеспечивать прохождение требующегося расхода с экономичными скоростями, согласно требованиям СНиП).

Какой же диаметр труб для этого потребуется?

Учитывая, что удельная норма водопотребления населения за этот период снизилась практически в 3,8 раза (с 500 л./чел. в сутки до 130 л./чел. в сутки), соответственно изменится и расход воды в протянутом в стальную трубу новом полиэтиленовом трубопроводе с 238 – 312 л./сек. до 60 -78 л./сек.

Для этого вполне очевидно использование одного из 4-х возможных диаметров полиэтиленовых труб, которые будут затянуты в предварительно промытый стальной трубопровод диаметром 500 мм. Это трубы диаметром 400 мм, 355 мм, 315 мм и 280 мм.

В таблице приведены расходы и скорости движения воды, обеспечивающие экономичные режимы работы системы водоснабжения из полиэтиленовых труб.

 Данный пример показывает, что полиэтиленовая труба диаметром 315 мм полностью обеспечивает требуемую водоподачу при экономичных скоростях движения воды, отвечающих оптимальному гидравлическому режиму в трубопроводе. При этом никаких разрушающих способов ремонта не требуется.

В настоящее время на основе многолетнего практического опыта разработан и опробован современный методический регламент по учету гидравлического потенциала водопроводной сети города для обоснования затрат на ее реконструкцию и развитие.

Учет гидравлического потенциала позволит:

1. выявить и предупредить возникновение на городских водопроводных сетях аварийных ситуаций, в том числе техногенного характера;
2. установить и проанализировать причины, которые привели к изменению гидравлических характеристик водопроводной сети и разработать рекомендации по устранению этих причин в кратчайший срок;
3. выявить участки водопроводной сети с недопустимо низкими скоростями движения воды, приводящими к вторичному загрязнению питьевой воды за счет образования застойных зон и разработать рекомендации по скорейшему устранению этого недостатка;
4. разработать методику выдачи технически обоснованных условий на присоединение новых потребителей к действующей водопроводной сети с учетом ее гидравлического потенциала, в том числе в конкретной точке сети;
5. обосновать очередность проведения капитального ремонта участков городской водопроводной сети с определением диаметров и материала труб, а также способа бестраншейного ремонта;
6. разработать перспективный план диверсификации (перераспределения) подачи воды потребителям по зонам водоснабжения с учетом фактических характеристик пьезометрических линий, установив эффективные режимы работы насосных станций для обеспечения рационального гидравлического режима работы городской водопроводной сети и обоснования финансирования эксплуатационной деятельности предприятия «Водоканал».

Достижение данной цели основано на выполнении следующих практических мероприятий:

1. проведение натурных фактических измерений на водопроводной сети (по определенной методике!) с целью установления ее технических характеристик и для выявления участков с нестандартным гидравлическим режимом работы
2. проведение анализа и оценки технического состояния водопроводной сети на основе статистических данных по аварийности. Такими данными располагает каждый “Водоканал” РФ.

Таким образом, учет гидравлического потенциала водопроводной сети конкретного города позволит объективно и обосновано принимать решение по ее реконструкции и развитию с учетом использования прогрессивных бестраншейных технологий ремонта.

В настоящее время общепризнанными являются шесть технологий (или способов) бестраншейного ремонта инженерных сетей. Подтверждено на практике в условиях регионов России, что удельный вес использования отдельных способов ремонта составляет:

1. релайнинг (протяжка) полиэтиленовой плети без разрушения изношенного участка – 68 – 72 %;
2. релайнинг с разрушением изношенного участка – 18 – 22 %;
3. протяжка и полимеризация пропитанного «чулка» - 28 – 32 %;
4. цементно-песчаная облицовка подготовленной внутренней поверхности участка сети - 3 – 5 %;
5. протяжка полимерных (композитных) лайнеров – 2 – 4 %;
6. локальный (местный) ремонт дефектного участка – 1 – 2 %.

Каждая технология имеет ряд методов для решения какой-либо задачи по ремонту конкретного объекта инженерии. Четыре из них основаны на использовании труб, изготовленных из полимерных материалов: полиэтилена, полипропилена, их композитов и др.

Все шесть технологий обеспечивают достижение конечного результата путем использования в комплекте оборудования достаточно большого набора специальных приспособлений. Предусмотреть наличие таких приспособлений в комплекте поставки достаточно сложно, т.к. производителю работ не всегда известны некоторые детали трубопровода, подвергаемого бестраншейному ремонту. Например, изменение диаметра и материала труб (сталь – чугун), наличие коротких вставок или муфт из другого материала и т.п. Поэтому учесть эти нюансы при заказе оборудования практически невозможно.

С учетом гидравлического потенциала водопроводной сети – основного приоритета при выборе технологий бестраншейного ремонта, а также анализа нашего многолетнего опыта внедрения бестраншейных технологий ремонта в разных регионах страны можно выделить шесть основных приоритетов при выборе технологического оборудования и материалов для этих целей.

Такими приоритетами являются:

1. гидравлический потенциал водопроводной сети города;
2. технологическая простота в достижении конечной цели;
3. соотношение “цена - качество” технологического оборудования и материалов для бестраншейного ремонта трубопроводов;
4. простота технического обслуживания оборудования; срок службы оборудования и материалов без изменения технических характеристик;
5. количество персонала, обслуживающего оборудование.

Любое оборудование для бестраншейного ремонта – это сложный технологический комплекс, в состав которого входят разные технические устройства для протаскивания (с разрушением или без разрушения) новой полиэтиленовой плети труб на расстояние 100 – 150 метров, в зависимости от диаметра труб. Естественно, что такой технологический комплекс должны подбирать только обученные производителем специалисты.

Во всем мире оборудование такого уровня выпускают три известных фирмы — американские компании «Vermeer» и «Ditch - Witch» и немецкая компания «Tracto-Technik». Не так давно на рынке производителей гидравлических машин для статического разрушения трубопроводов появилась еще одна датская компания “Scandinavian NO-DIG Centre”. Однако выбор оборудования даже у двух производителей - задача совсем непростая и ее должны решать также специалисты.

В отличие от американских производителей, которые выпускают подземную спецтехнику наряду с бульдозерами, экскаваторами и другими строительными машинами и механизмами, «Tracto-Technik» специализируется исключительно на производстве технологического оборудования для прокладки подземных трубопроводов и их ремонта бестраншейными способами. Причем, как показал опыт использования в разных регионах страны, в большинстве случаев (80 – 90% из 100% возможных) предпочтение отдается продукции фирмы “Tracto-Technik”, полностью отвечающей шести вышеназванным приоритетам.

Показатель “цена - качество” такого технологического оборудования – так же наиболее важный приоритет, т.к. получить максимальное качество оборудования при его разумной цене – основная задача покупателя для любой из шести технологий. Однако важно уточнить, что следует понимать под “качеством”. Прежде всего, это соответствие оборудования международным стандартам качества по системе ISO –9001:2001. И еще одно, это период эксплуатации оборудования без изменения его технических характеристик. Например, виброударное оборудование – пневмопробойники импортного производства - при полной нагрузке в условиях Сибири эксплуатируются не менее 5–6 лет, а отечественные при тех же условиях - не более 2-3 лет. Это положение и характеризуется показателем “цена - качество”. Другие приоритеты особых пояснений не требуют.

Таким образом, при выборе технологического оборудования и материалов для бестраншейного ремонта инженерных сетей всегда следует стремиться к тому, чтобы при прочих равных условиях выбранное технологическое оборудование отвечало шести вышеназванным приоритетам. Это будет бесспорной гарантией долгой и надежной работы такого оборудования и материалов.