Бестраншейные методы восстановления трубопроводов московского водопровода

Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2008". Автор - Е.А. Алёхин (МГУП "Мосводоканал", Россия, Москва).

Современная система водоснабжения г. Москва - это комплекс сложнейших инженерных сооружений, обеспечивающих бесперебойное водоснабжение каждого потребителя. Одна из проблем, стоящих в настоящее время перед МГУП "Мосводоканал" - продление срока службы существующих трубопроводов и восстановление их наиболее экономичным и эффективным способом.  

В последние годы в МГУП " Мосводоканал" при ремонте и реконструкции трубопроводов все более широкое распространение получают методы бестраншейного ремонта трубопроводов, которые являются альтернативой традиционным способам ремонта коммуникаций со вскрытием дорожного покрытия, приводящим к резкому увеличению стоимости работ, сроков ликвидации повреждений и перекрытию движения транспорта. Выбор конкретного метода восстановления трубопроводов и обоснование возможности его применения зависят от состояния трубопровода после прочистки, результатов теледиагностики, а также возможностей размещения и использования соответствующего оборудования и механизмов для реализации метода на месте санации. Составление перспективных планов реконструкции производится на основании программного комплекса, который был разработан институтом "МосводоканалНИИпроект" совместно с АКХ им. Памфилова. В работе данной программы анализируются темпы старения трубопровода с просчетом необходимости и приоритетности его реконструкции тем или иным методом.  

Старение подземных трубопроводных коммуникаций различного назначения вызывает:  

• потерю напора и снижению пропускной способности из-за зарастания труб;  
• ухудшение физико-химических показателей транспортируемой питьевой воды (например, цветности) по причине коррозии;  
• возможность повторного заражения вод (в результате свищей, трещин, нарушения стыковых соединений в случае старения сетей питьевого водоснабжения;  
• загрязнение подземных вод, почв, атмосферы.

Согласно международной классификации, поврежденные трубопроводы подвергаются восстановлению путем нанесения на внутреннюю поверхность стенки трубопровода:  

• сплошных набрызговых покрытий на основе цементно-песчаных растворов;  
• сплошных покрытий в виде гибких полимерных рукавов (оболочек, мембран, рубашек) или труб из различных материалов;  
• сплошных покрытий из отдельных элементов на основе листовых материалов (гибкого полиэтилена или твердого стеклопластика);  спиральных полимерных оболочек;  
• точечных (местных) защитных покрытий.  

Методы восстановления, применяемые в Мосводоканале:  

МЕТОД НАНЕСЕНИЯ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОГО ПОКРЫТИЯ (ЦПП)

Восстановление трубопроводов путем нанесения цементно-песчаных покрытий производится специальными агрегатами (воздушными центрифугами с центробежными головками) и разглаживающими устройствами.

Область применения метода  - стальные трубы. Диапазон наружных диаметров труб  - 150-2000 мм.

Метод целесообразен при следующих видах повреждений: средней коррозия внутренней поверхности труб, абразивный износ и неэффективен при раскрытых стыках труб, смещении труб в стыках и деформации секций труб.  

Минимальная толщина цементно-песчаного слоя составляет 4-16 мм в зависимости от диаметра трубопровода.

В Москве работы по восстановлению трубопроводов бестраншейным методом впервые выполнены в 1970 г. на отечественном оборудовании МФТ (напорный водовод №3 Д=1200 мм протяженностью 100 м по 1-ой Магистральной ул. от Краснопресненской насосной станции), методом нанесения ЦПП восстановлено  475,65 км трубопроводов.

Методом нанесения ЦПП восстановлены:  2-й водовод ССВ, 3-й водовод ССВ, 4-й водовод ССВ, 7-й водовод ССВ, 9-й водовод ССВ, 2-я Северная связка, 4-я Краснопресненская магистраль, Лениногорская магистраль, 4-й водовод ССВ, 4-й водовод ССВ, 4-й водовод ССВ, 1-й водовод НЗСВ, 10-й водовод НЗСВ, 5-й водовод ЗСВ, 1-й водовод ЗСВ, 2-й водовод ЗСВ, 10-й водовод НЗСВ, Су-Соколовская магистраль от водопроводной магистрали "Шина" до Гостиничного комплекса, Новокосинская магистраль.  

В процессе эксплуатации трубопровода проводились периодические осмотры внутреннего состояния ЦПП. Трещин, сколов и отслоения покрытия не выявлено. Поверхность гладкая с тонкой пленкой.

К достоинствам данного метода можно отнести:  

• продление срока службы трубопровода;  
• простоту технического исполнения;  
• доступность и низкую стоимость работ, которая составляет около 30% стоимости нового трубопровода;  
• останавливает коррозию внутренней поверхности трубопровода;  
• снижение гидравлического сопротивления.  

ТЕХНОЛОГИЯ COMPACT SLIMLINER

Метод разработан для восстановления трубопроводов диаметром от 75 до 300 мм. Технология включает пять основных этапов:

1. Производится телеинспекционный контроль трубопровода, определяется его состояние, наличие боковых присоединений и посторонних включений, прямолинейность и эллипсоидность. На основании телеинспекционного контроля дается заключение о пригодности трубопровода к восстановлению данным методом.

2. Прочистка трубопровода от внутренних отложений и посторонних включений, подготовку концов трубы к процессу протаскивания трубы Slimliner, подготовка барабана, присоединение втягивающей головки, установку направляющих вкладышей и фиксирующих колец для концевых фитингов.

3. Протягивание трубы Slimliner в реконструируемый трубопровод.

4. Закрытие концов трубы, подключение входной и вентиляционной линии. Завершается этап расширением трубы в результате наполнения ее водой или воздухом до давления 3 - 4 бар.

5. Установка концевых фитингов, монтаж арматуры в колодцах, опрессовка и пуск линии.

МЕТОД ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ В СТАРЫЙ ТРУБОПРОВОД НОВОГО ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ "ТРУБА В ТРУБЕ"

Суть процесса заключается в протаскивании в очищенный поврежденный трубопровод полиэтиленовой трубы. Однако при реализации этого метода происходит значительное уменьшение живого сечения трубопровода (например, в трубе диаметром  400 мм после реконструкции условный проход составляет 315 мм).

Методом восстановления трубопроводов из полимерных материалов "труба в трубе" выполнено 52,3 км: Каширская магистраль, Островитянова ул., Магистраль по Беловежской ул., Железнодорожная магистраль, Подольский курсантов ул., ЗВС - Родниковая ул., Промышленная ул., Серпуховской Вал ул., Садово-Спасская улица.  

ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ ДАННОГО НЕДОСТАТКА, РАЗРАБОТАНА ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ, ПОЛУЧИВШАЯ НАЗВАНИЕ  SWAGELINING  

Сущность метода: после операции прочистки внутренней поверхности подлежащего обновлению трубопровода в него втягивается полиэтиленовая труба сплющенной U-образной формы, называемая U-Liner. Под давлением пара труба приобретает круглую форму, плотно прилегая к внутренней поверхности трубопровода.

Основные преимущества:  

• обладают повышенными механическими свойствами;  
• снижение гидравлического сопротивления;  
• относительная дешевизна метода;  
• применим при любом техническом состоянии реконструируемого трубопровода.

Основные недостатки:  

• отсутствие методов диагностики (определение места аварии, трассы трубопровода);  
• тщательная подготовка внутренней поверхности реконструируемого трубопровода в связи с тем, что допустимые значения глубины повреждения протаскиваемой трубы должны составлять не более 10%, от толщины стенки (при толщине стенки 10 мм браком можно считать царапину в 1 мм.)  

МЕТОД ПРОТЯГИВАНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ С РАЗРУШЕНИЕМ ИЗНОШЕННОГО ТРУБОПРОВОДА

В начале и в конце участка реконструируемого трубопровода разрабатываются стартовый и рабочий котлован.

В рабочем котловане устанавливается гидравлическая машина с наборными штангами, предназначенная для разрушения изношенного трубопровода и протягивания через образовавшуюся скважину новой полиэтиленовой трубы.

Из рабочего котлована с помощью гидравлической машины в реконструируемый трубопровод проталкиваются соединенные между собой элементы наборной штанги до ее выхода в стартовый котлован.

В стартовом котловане к концу штанги монтируется конус, диаметр которого больше разрушаемой трубы. К хвостовику конуса присоединяется полиэтиленовая труба.

Разрушение трубопровода производится конусом при обратном ходе наборной штанги, приводимой в движение силовыми гидроцилиндрами с тяговым усилием до 80 т.  

«ТРУБА В ТРУБЕ С РАЗРУШЕНИЕМ» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАЛЬНЫХ ИЛИ ЧУГУННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

При выборе метода «труба в трубе с разрушением» используются специальные чугунные и стальные трубы с внутренним защитным слоем из цементно-песчаной смеси, а с внешней стороны защищённые цинком, битумом или цементно-песчаным покрытием. С помощью них можем заменить любые старые трубы на новые чугунные диаметром от 100 до 400 мм и стальные от 100 до 630 мм. Керамические, бетонные, чугунные или асбестоцементные трубы разбиваются на части и выдавливаются в грунт, а трубы из стали или синтетических материалов разрезаются и развальцовываются. В зависимости от профиля трассы возможно протягивание как коротких, так и длинных участков труб.

Отличительные свойства:

• Возможна замена труб на трубы такого же или большего диаметра;
• Возможна замена труб из самых разных материалов;
• Допустимы все ступени давления;
• Замена даёт новый срок службы трубопровода;
• Увеличение диаметра ведёт к повышению пропускной способности трубопровода;
• Нет необходимости в предварительной очистке трубопровода.

Преимущества:

• Высокая производительность, более 100 м трубопровода в день;
• Метод применим при любых видах повреждений;
• Значительная экономия за счёт минимума земляных работ при реконструкции сетей и сооружений;
• Не нарушается движение транспорта, т. е. возможно применение данного метода в условиях плотной городской застройки;
• Использование в нестабильных грунтовых условиях;
• Меньший риск повреждения существующих коммуникаций по сравнению с открытыми способами прокладки трубопроводов;
• Не загрязняет окружающую среду.  

МЕТОД ВНУТРЕННЕГО БАНДАЖИРОВАНИЯ  

Метод применятся при проведении локального ремонта участков чугунного трубопровода путем установки на место повреждения (раструба) внутреннего распирающего кольца с резиновым уплотнителем. Диаметр восстанавливаемого трубопровода при этом составляет в основном от 900 до 1200 мм.

Основным достоинством данного метода является возможность произвести ремонт чугунной трубы изнутри без раскопочных работ. Достаточно выполнить пролаз со стороны ближайшей камеры.

Методом внутреннего бандажирования восстановлено 2,5 км трубопроводов: Страстной бульвар, Боровское шоссе, Серпуховской Вал, шоссе Энтузиастов.  

ТЕХНОЛОГИЯ "ФЕНИКС"

Представляет собой метод облицовки внутренней поверхности трубопровода шлангом-чулком и позволяет производить ремонт трубопроводов в диапазоне условных диаметров от Ду 100 до Ду 900. За одну операцию может быть восстановлено до 500 метров трубопровода, в зависимости от диаметра.

Применяемый для ремонта напорных трубопроводов шланг-чулок состоит из полиэфирных и нейлоновых нитей сотканных вкруговую, на которые нанесено специальное покрытие, соответствующее транспортируемой среде восстанавливаемого трубопровода. Данным методом могут быть, отремонтированы трубопроводы с рабочим давлением до 1,2 МПа.

Работа по восстановлению трубопровода, отключенного от действующей сети и освобожденного от транспортируемой среды, начинается с технического обследования при помощи самоходных видеокамер. Следующей операцией является очистка от отложений и грата при помощи скребков различной конструкции, поршней, пескоструйного и гидроочистного оборудования.

Затем шланг-чулок прочно приклеивается к стенкам ремонтируемого (изношенного) трубопровода с последующим прогревом для активизации процесса полимеризации двухкомпонентного клея.

На этом процесс восстановления трубопровода закончен, остается лишь провести его испытания и подключить к действующей сети.

При использовании данного метода исключается необходимость в разрытии траншей, достаточно выкопать котлованы на определенном расстоянии либо воспользоваться имеющимися колодцами. Это очень важно при проведении ремонта трубопроводов в городских условиях, где имеется большая насыщенность подземных коммуникаций, оживленных автомагистралей, железнодорожные и трамвайные пути и линии метрополитена. Значительный экономический эффект данный метод обеспечивает при капитальном ремонте подводных переходов трубопроводов (дюкеров).

Данный метод очень широко распространен в Европе, но первоначально был изобретен в Японии для сейсмоопасных районов.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. С.В.Храменков, О.Г.Примин, В.А.Орлов, Бестраншейные методы восстановления водопроводных и водоотводящих сетей. Москва, 2000.
2. Справочник "Бестраншейные технологии в России", НП "РОБТ", 2006.