Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2008". Авторы - К.Е. Хренов, В.Н. Штопоров, Т.О. Дудченко, А.А. Пронин (МГУП Мосводоканал, Россия, Москва)
Надежная и эффективная работа системы водоотведения - одна из важнейших составляющих санитарного и экологического благополучия города. Это сложный комплекс инженерных сооружений, состоящий из напорных и самотечных сетей, насосных станций и очистных сооружений. Система канализации Москвы ежесуточно может принимать на свои сооружения более 6 миллионов кубометров сточных вод. В настоящий момент в эксплуатации у МГУП «Мосводоканал» находится около 7000 км самотечных и 600 км напорных канализационных сетей. Особое внимание уделяется каналам и коллекторам большого диаметра.
В настоящее время МГУП «Мосводоканал» использует различные методы реновации канализационных каналов и коллекторов с применением различных материалов и технологий.
Начало было положено в 2004 году при реконструкции шестой нитки дюкера D=1200мм Юго-западного канала методом «труба в трубе» с использованием полиэтиленовых труб ПЭ 80 SDR 21 1000х47,7 мм (PN 6,3).
Рассматриваемый объект реновации является частью системы дюкерных переходов Юго-западных каналов через р. Москва в районе музе –заповедника «Коломенское».
По северной части территории музея проходят три Юго-западных канала, подводящих стоки к старейшим в городе Курьяновским очистным сооружениям.
Переход через реку Москва выполнен в виде дюкера, состоящего из 16 ниток стальных трубопроводов Д=1200-1400мм различных годов постройки, начиная с 1940 и заканчивая 1983 годом. В 2000 году на шестой нитке дюкера ЮЗК, а в 2002 году на четвертой и пятой нитках (1940-1941гг строительства) произошел ряд аварий.
Обследование поврежденных ниток дюкера показали, что причиной аварийных ситуаций является абразивное истирание лотковой части стальных трубопроводов с образованием сквозных продольных трещин длиной 500-1000мм и шириной раскрытия до 50-70мм. Остаточная толщина стенок в боковых и верхней частях трубопровода составляла 6-9мм. Постепенный вывод из эксплуатации сначала шестой, а в последствии пятой и четвертой ниток дюкера ЮЗК привел к росту наполнения в подводящих коллекторах выше допустимых значений в периоды максимального водоотведения.
Специалистами МГУП «Мосводоканал» рассматривались различные варианты восстановления нормальной работоспособности системы дюкерных переходов Юго-западных каналов.
В итоге, за основу было принято проектное решение, предусматривающее реконструкцию нитки дюкера методом "труба в трубе" с применением полиэтиленовых труб марки ПЭ-80.
Подлежащие реконструкции участки трубопроводов работают в напорном режиме за счет разницы гидравлических отметок и начинаются на правом берегу р. Москва от верхних камер дюкеров Юго-западного каналов на территории музея «Коломенское», проходят под судоходным руслом реки Москва и присоединяются на левом берегу к камере напорного - бассейна регулятора. Длина участков по трассе составляет 12х535 м. Дюкера имеют достаточно сложный профиль с углами опуска и подъема до 20 градусов.
Первым этапом работ являлась прочистка. Работы по прочистке нитки дюкера выполнялись при помощи тяговой лебедки и специально изготовленных приспособлений: скребкового снаряда диаметром 700мм и двух снарядов, изготовленных из полиэтиленовых труб, диаметром 700 и 1000мм длиной 4 метра каждый для устранения заусениц и неровностей в местах сварных соединений на внутренней поверхности стального трубопровода, а также удаления из него осадка и мусора.
Прочистные снаряды диаметром 700 и 1000мм были специально изготовлены из полиэтиленовых труб для того, чтобы избежать возможных повреждений стальной нитки дюкера.
Работы по прочистке дюкера проводились под особым контролем специалистов МГУП «Мосводоканал», так как от их качества зависели последующие работы по протаскиванию полиэтиленовой трубы.
Не смотря на то, что шестая нитка дюкера ЮЗК находилась в эксплуатации более 50 лет, объем выбранного мусора и осадка составил не более 2 м. куб., что свидетельствует о правильном высотном расположении дюкера, которое обеспечило его работу с самоочищающейся скоростью.
Далее работы по свариванию полиэтиленовых труб в единую плеть длиной 425 п.м. выполнялись при помощи оборудования фирмы «ROTHENBERGER». Каждое сварное соединение подвергалось ультразвуковому контролю специалистами МГУП «Мосводоканал», выборочные стыковые соединения были испытаны на разрыв в лаборатории ЗАО «Завод АНД Газтрубпласт». По завершении сварочных работ, согласно требований СНиП 2.04.03-85; 3.05.04-85 и СП-40-102-2000 были выполнены первичные гидравлические испытания трубопровода длиной 425 п.м. на давление 0,6 МПа. В процессе проведения испытаний утечек и падения давления зафиксировано не было. Рабочей комиссией трубопровод был признан годным для протаскивания в дюкер. Для этого трубопровод был установлен на роликовые опоры и подсоединен к тяговой лебедке при помощи стального троса.
В сентябре 2004 года было выполнено протаскивание пилотного полиэтиленового трубопровода длиной 425 м с тяговым усилием на лебедке не превышавшим 20 тонн. При обследовании протянутого трубопровода было установлено, что царапины на его внешней поверхности находятся в пределах требований СП-40-102-2000. Обследование внутренней поверхности трубопровода телевизионной установкой и успешное проведение гидравлического испытания подтвердили его целостность. Головной отрезок трубопровода был вырезан и прошел испытания в лабораторных условиях завода – изготовителя согласно требований регламента.
После выполнения испытаний и завершении строительных работ, был произведен успешный пробный пуск трубопровода.
В настоящее время продолжаются работы по реновации дюкерных переходов под Москвой рекой, выполнено 7 ниток из 16 существующих.
На примере реконструкции шестой нитки дюкера ЮЗК было видно, что рабочее сечение трубопровода уменьшается с 1200 до 900 мм. Вследствие этого, ее пропускная способность снизилась на 30-35%. В данном случае, дефицит пропускной способности компенсируется за счет строительства нового дюкерного перехода с использованием щитовой проходки тоннелепроходческим комплексом канадской фирмы «LOVAT» d=4,0м L=1240 м с устройством в щитовом тоннеле железобетонной рубашки.
Однако работа по изучению различных материалов и технологий при реновации канализационных каналов и коллекторов была продолжена, и в результате, в 2006 году, были начаты работы по восстановлению Люблинского канализационного канала с использованием композитных стеклопластиковых модулей.
Люблинский канализационный канал, предназначенный для приема сточных вод от Центральной канализационной насосной станции и их дальнейшей транспортировки на очистные сооружения.
Люблинский канал был пущен в 1937 году. Выполнен из кирпича и имеет шатровое сечение с максимальным размером по высоте – 1650 мм.
Исходными данными для рассмотрения возможных вариантов восстановления канала послужило его техническое состояние, определяемое по результатам регулярно проводимой специалистами МГУП «Мосводоканал» технической диагностики с использованием современных инструментальных методов контроля. По результатам диагностики было установлено, что канал подвержен сильному воздействию биогенной коррозии, имеются разрушения кирпичной кладки, и сильное истирание лотковой части.
Специалистами МГУП «Мосводоканал» рассматривались различные варианты восстановления канала. Учитывая территориальное расположение объекта, близость жилой застройки, насыщенность подземного пространства коммуникациями, наличие проезжей части с интенсивным движением и большое количество зеленых насаждений, предпочтение отдавалось бестраншейным методам ремонта, которые значительно уменьшают неудобства для жителей Столицы, связанные с выполнением большого объема земляных работ и перекрытием проезжей части.
В итоге за основу было принято проектное решение, предусматривающее восстановление канала методом композитных стеклопластиковых модулей.
Сущность метода - протаскивание в старом трубопроводе композитных стеклопластиковых модулей, соединяющихся между собой посредством раструбного соединения на резиновом уплотнении с последующей забутовкой межтрубного пространства.
Существующий размер трубопровода по вертикали составляет 1650 мм, при установке в него стеклопластикового модуля – размер по вертикали составляет 1500мм, что минимизирует потерю пропускной способности канала с точки зрения гидравлики.
Стенка модуля работает как двутавровая балка, т.е. нагрузка приходится на наружный и внутренний слои, а средний слой является связующим, поэтому на его изготовление идет минеральный наполнитель.
Для монтажа элементов используется раструбное соединение на резиновом уплотнении с последующей забутовкой межтрубного пространства.
Трубопровод, построенный из композитных элементов, является самонесущим и может воспринимать все расчетные и нормативные нагрузки. Для этого подбирается необходимая толщина стенки модуля в соответствии со статическим расчетом.
Перед монтажом элементов в старый трубопровод производится обследование и калибрирование трубопровода с целью определения максимально возможного сечения нового трубопровода, смонтированного из композитных элементов, а также длины элементов.
Далее после их изготовления и доставки на объект начинается монтаж.
Монтаж элементов производится через имеющиеся камеры или специально подготовленные монтажные котлованы отрезками длиной, зависящей от размеров имеющихся или подготовленных котлованов.
При монтаже используются электрофицированные тележки для доставки элементов к нужному месту в трубопроводе. Элементы соединяются друг с другом через кольца-раструбы одной частью, жестко закрепленные на первом элементе, а второй частью через резиновую манжету специального профиля фиксирующие второй элемент, вставленный в кольцо.
За одну рабочую смену можно собрать трубопровод длиной до 50 метров.
После монтажа трубопровода пространство между старым каналом и собранным трубопроводом заполняется специальным цементным раствором с высокой степенью текучести.
На сегодняшний день продолжаются работы по реновации Люблинского канала, а реконструируемый участок составляет 3746,9 п.м.
Также параллельно с выполнением работ по реновации Люблинского канализационного канала в 2006 году были начаты работы по реконструкции Ново - Люберецкого канализационного канала с использованием новой технологии – «ЛокПайп», которая заключается в облицовке канала полимербетонными модулями.
Ново - Люберецкий самотечный канализационный канал предназначен для транспортировки сточных вод из Северных и Восточных районов города Москвы и городов Московской области (Зеленоград, Химки, Мытищи) на крупнейшие в Европе Люберецкие очистные сооружения.
Канал был построен в 1963 году методом щитовой проходки и имеет внутренний диаметр 2,8 метра.
Техническое состояние, определяемое по результатам регулярно проводимой специалистами МГУП «Мосводоканал» технической диагностики с использованием современных инструментальных методов контроля, было признано неудовлетворительным. В результате диагностики было установлено, что канал подвержен сильному воздействию биогенной коррозии, в нем происходит разрушения свода, и сильное истирание лотковой части канала.
Специалистами МГУП «Мосводоканал» рассматривались различные варианты восстановления канала. Но, учитывая территориальное расположение объекта, близость природного парка «Кусково», а также городской магистрали с интенсивным движением и большое количество зеленых насаждений, предпочтение было отдано бестраншейным методам ремонта, значительно сокращающим объем земляных работ. За основу было принято проектное решение, предусматривающее восстановление канала с использованием технологии –«ЛокПайп».
Сущность метода – монтаж в старом канале нового трубопровода из полимербетонных сегментов (кислотоустойчивость минимум Рh=1), соединяющихся между собой на клеевой основе. Чтобы собрать полное кольцо, требуется 3 сегмента: лотковый и два боковых. Ширина кольца составляет 1,1 м, внутренний диаметр –2,5 м, толщина стенки – 7 см.
На строительной площадке над камерами устанавливается тепловой контейнер, состоящий из двух, соединенных между собой, морских контейнеров, оснащенных нагнетающим тепловым насосом. Тепловой контейнер служит для обеспечения оптимального температурного режима склеивания сегментов (разогрев до 18-23 °С).
Производство работ начинается с ручной разбивки лотковой части до восстановления полной геометрии тоннеля круглого сечения, для чего прокладывается магистраль сжатого воздуха в виде шлангов от компрессоров, расположенных на территориях строительных площадок. Уборка скола бетона производится с помощью погрузчика на электроприводе.
Подготовленный (очищенный) канал реконструируется полимербетонными сегментами. Из теплового контейнера облицовочные сегменты подаются в камеру при помощи предварительно смонтированного крана-тельфера. Для производства работ в ненастную погоду кран-тельфер накрывается специальным плотным тентом.
Транспортировка для монтажа лотковых сегментов выполняется погрузчиком на электроприводе. Точное позиционирование и юстирование сегментов при монтаже производят за счет предварительно вмонтированных установочных винтов. Монтаж лотковых элементов выполняют по всей длине подземного участка.
Транспортировку элементов для монтажа верхних сегментов осуществляется электромобилем, оснащенным погрузочной площадкой 2470x1250 мм и двумя моторами. На базе электромобиля смонтирован «манипулятор», который производит непосредственно монтаж сегментов верхней части канала.
По окончании монтажа колец по всей длине участка канала производится заделка швов путем нанесения виниловой смолы с 2%-м добавлением «Пероксена» для ускорения процесса твердения и обеспечения кислотоустойчивости РН1. Для доставки смеси к месту производства работ используется «Клебемашина», представляющая собой тележку с двумя емкостями, которая позволяет непосредственно перед нанесением состава смешивать два компонента и равномерно подавать его по шлангам в пистолет для заполнения швов.
По окончании заделки швов зазор между внутренней стороной бетонной оболочки существующего канала и внешней стороной полимербетонной обделки нового тоннеля заполняется специальным высокотекучим тампонажным раствором VG-4 немецкого производства, в результате чего образуется статически-устойчивое кольцо, которое способно выдержать все действующие нагрузки и что, самое важное, не подвергается воздействию биологической коррозии.
Инъектирование выполняется при помощи инъекционного насоса. Контроль за заполнением пространства производится за счет контрольных отверстий. При производстве работ по устройству полимербетонной облицовки необходимо обеспечить температурный режим не ниже 18°С.
В настоящее время данным методом восстановлен участок протяженностью 355 м и 3 камеры на нем.
В свою очередь, большое внимание уделяется не только реновации самотечных каналов и коллекторов, но и реконструкции напорных канализационных трубопроводов.
Так, в 2006 году были выполнены работы по реконструкции участка третьего отводящего водовода от канализационной насосной станции «Черкизовская» методом «композитного чулка».
Отводящие трубопроводы от КНС «Черкизовская» имеют пять стальных ниток Д=1400 мм. 1983 года постройки и предназначены для перекачки сточных вод от Северного, Северо-Восточного районов Москвы, а также г. Долгопрудный и г. Мытищи.
«Композитный чулок» доставляется на место установки в старый трубопровод, который предварительно прошел телеобследование и очистку, и закрепляется на специальной вышке. После этого в «чулок» начинает подаваться вода, что заставляет его выворачиваться в старый трубопровод. Через некоторое время «чулок» полностью выворачивается и достигает противоположного конца трубопровода. После этого вода, заполняющая рукав, нагревается при помощи бойлера и в течение необходимого времени ее температура поддерживается на уровне около 80 °C. По окончании процесса нагревания вода постепенно охлаждается и через некоторое время удаляется. В результате затвердения смолы, которой был пропитан «чулок», он приобретает прочность, необходимую для восприятия внешнего и внутреннего давления.
Это был первый случай использования «композитного чулка» на напорных канализационных трубопроводах большого диаметра.
Методы восстановления канализационных коллекторов композитными элементами, полимербетонными модулями и другие современные бестраншейные технологии восстановления трубопроводов уже нашли свое применение в практике МГУП «Мосводоканал». Такими методами ежегодно восстанавливается более 60 км канализационных сетей. Увеличение объемов этих работ заложено в схему развития систем водоснабжения и канализации города Москвы до 2020 года.
Комментарии 0