Безизкопни технологии за рехабилитация на водопроводи

Bъв всички градове по света има подземни тръбопроводи, които достигат края на своя полезен живот. Спукването им е предпоставка за възникването на недопустими проблеми като загубата на вода или замърсяването на почвата поради изтичането на отпадъчните води от канализационните тръби. Обикновено най-остарялата инфраструктура е в скъпите, гъсто населени градски зони.

Разходите за подмяната на тези тръбопроводи често са прекомерно високи, а прекъсването на услугите по водоснабдяване и канализация за извършването на ремонта невинаги се толерира от обществото. Безизкопните технологии за рехабилитация на водопроводи обаче решават тези проблеми, като позволяват възстановяването им да се извърши с минимални изкопни дейности.

Техниките за обновяване на повредени тръбопроводи могат да бъдат класифицирани в две групи – неструктурни и структурни. Неструктурната рехабилитация включва поправката на тръбите с цел предотвратяване на по-нататъшното влошаване на състоянието им. Типични примери за такова обновяване са епоксидното облицоване и уплътняването на спуквания. Структурната рехабилитация включва облицоването с цел обновяване на структурния и хидравличния капацитет на тръбопроводите.

През последните няколко десетилетия се забелязва голям напредък в разработването на облицовки, които са с висока ефективност и в същото време са икономически изгодни и лесни за полагане. Вече съществуват нови техники за структурно облицоване на големи тръбопроводи.

В миналото такива тръби представляваха голяма трудност за дружествата от водния сектор, като те често прибягваха до краткосрочни ремонти, докато рискът от разрушаването на водопровода не станеше прекалено висок. Предлагат се и ефективни и рентабилни системи за облицоване на обслужващи къщи тръби, които свеждат до минимум необходимостта от изкопни дейности.

Тръба в тръба

Технологията “тръба в тръба” е най-опростеният начин за реновиране на тръбопроводи. Тя включва избутването или издърпването на нова тръба в старата. Концепцията за ползването на два малки изкопа за полагането на новата тръба в старата вече се е утвърдила, като през годините тя е прилагана за различни видове тръбопроводи – глинени, от стоманобетон и др. Въпреки че на практика за новата тръба могат да бъдат използвани всякакви материали, днес полиетиленът е най-честият избор, особено за тръбите с по-малки диаметри.

Това се дължи на факта, че материалът е широко прилаган във водоснабдяването, относително устойчив е на износване и е достатъчно гъвкав, за да позволи леки огъвания по време на монтажа. Освен това, предоставя възможност за съединяване на късите участъци от тръбата преди полагането й в стария тръбопровод с помощта на изтеглящ механизъм. В повечето случаи, за да се осигури стабилност, е нужно пространството между двете тръби да бъде запълнено с циментов разтвор.

Намаляването на площта на напречното сечение може да е съществено, особено ако диаметърът на тръбата трябва да се редуцира заради деформации и разместени свързвания в старата тръба. В резултат на тези ограничения методът “тръба в тръба” вече не е толкова разпространен в сравнение с метода “спирално навита тръба” например, но все още може да е най-доброто решение за определени случаи.

Сред предимствата на технологията е това, че тя е приложима за разнообразие от тръби и диаметри, както и това, че е процесът е относително евтин и лесен. Недостатъците са значителната загуба на вътрешен диаметър, необходимостта от изкопаването на две шахти за тръбата и за изтеглящия механизъм. В допълнение, ако се налага рехабилитацията на странични връзки, те трябва да бъдат изкопани и изградени наново.

Облицовка с втвърдяване на място

Облицоването с втвърдяване на място е алтернатива на технологията “тръба в тръба”, която се прилага в световен мащаб в продължение на повече от 30 години. Съществуват няколко разновидности на метода, като общото между тях е използването на текстилна тръба, импрегнирана с полиестерна или епоксидна смола. Тя се вкарва в съществуващия тръбопровод и се прилепя към стените му благодарение на пропускането на гореща вода или пара през нея. В някои варианти на метода за втвърдяването се използва ултравиолетова светлина.

Системите за облицовка с втвърдяване на място осигуряват плътно прилепяне между двете тръби и висока структурна якост на тръбопроводи с различни натоварвания. Облицовките за втвърдяване на място могат да бъдат изработени така, че да съответстват на всякакви форми тръби, което ги прави подходящи за облицоване на тръбопроводи с елипсовидно напречно сечение например.

Понякога се използва материал, който е разтеглив в известна степен и може да позволи малки вариации в сечението. Тъй като облицовките са гъвкави преди втвърдяването и прилепват към съществуващия тръбопровод под силата на налягането, прецизното измерване на вътрешната обиколка на тръбата е от критично значение. След полагането на облицовката страничните връзки могат да бъдат отворени повторно от разстояние, като при монтажа трябва да се избягва навлизането на излишни количества смола в отклоненията.

Тази технология обикновено изисква съществуващата тръба да не се експлоатира по време на инсталацията и втвърдяването. При гравитачни водопроводи, където дебитите са много ниски, може и да е възможно полагането на облицовката, докато тръбата се използва. В другите случаи обаче е необходимо отклоняване на потока или изпомпване.

Въпреки че се прилагат главно за тръбопроводи, в които не може да влезе човек, някои от системите за облицовка с втвърдяване на място може да са подходящи за реновирането на канализационни тръби с големи диаметри. Основните ограничения на метода са свързани с дебелината на облицовката, теглото й и разходите.

Щателната подготовка е ключова за успеха на рехабилитацията посредством облицоване с втвърдяване на място. При планиране на процеса следва да се отчетат следните фактори: трябва да бъдат премахнати пречещите свързвания и да бъдат отстранени твърдите отлагания; необходимо е цялостно почистване на тръбопровода от мазнини и наноси; ако облицовката ще е с кръгло напречно сечение, преди полагането й може да е нужно да се извърши предварително облицоване; следва да се организира отклоняването на потока или байпасното изпомпване на водата по време на монтаж и втвърдяване.

Когато се използва полиестерна смола, при втвърдяването й се отделят изпарения на стирен, което налага да бъде предвидена подходяща вентилация на мястото на монтаж.

Повечето термично втвърдяващи се облицовки за гравитачни водопроводи са изградени от нетъкан текстил, импрегниран с полиестерна смола. Понякога за целта се използват и композитни материали като филц и стъклени влакна. Съставът на смолата може да бъде адаптиран така, че да е подходящ за различни режими на втвърдяване и характеристики на водните потоци.

Външната повърхност на облицовката обикновено е покрита с мембрана от полиестер, полиетилен, PVC или полиуретан, в зависимост от приложението. Тази мембрана има няколко функции – задържа смолата по време на импрегниране и транспортиране, задържа вода (или въздух) по време на обръщане и осигурява хидравлично ефективна вътрешна повърхност с нисък коефициент на триене.

Импрегнирането обикновено се извършва в заводски условия под вакуум, за да се постигне равномерно разпределение на смолата. В зависимост от характеристиките на смолата, облицовката може да бъде транспортирана до мястото за извършване на рехабилитацията в хладилно превозно средство, за да се избегне предварителното й втвърдяване.

Предимствата на метода включват: плътно прилепяне на облицовката до съществуващия тръбопровод, което минимизира загубата на сечение; не са нужни мащабни изкопни дейности; подходящ е за тръбопроводи с различна форма на сечението; справя се с повечето от извивките на тръбите.

Като недостатъци на облицовката с втвърдяване на място могат да бъдат посочени необходимостта от байпасно изпомпване, ограничената възможност за рехабилитация на водопроводи с различни диаметри и рискът от нагъване на материала при недостатъчно предварително облицоване.

Спирално навита тръба

Технологията включва полагането на лента от PVC в тръбопровода, която е спирално навита чрез специална машина, разположена на дъното на съществуваща ревизионна шахта. Ръбовете на лентата са със специални заключващи елементи, които при спиралното навиване на лентата оформят непрекъснатата облицовка в стария тръбопровод. Посредством механичен процес облицовката се разширява радиално до плътното й прилепяне до стената на тръбопровода.

Този метод на рехабилитация е подходящ за тръби с вътрешен диаметър от 150 до 750 mm. На пазара се предлага разнообразие от пластични ленти с различна твърдост, които да отговорят на структурните спецификации.

Процесът на реновиране по тази технология започва с почистването на тръбопровода от наноси и инспектирането му със CCTV камери. Следва отбелязване на всички странични отклонения. Машината за спирално навиване се спуска на дъното на ревизионната шахта, а PVC лентата се подава в горната й част.

Профилът се навива спирално с диаметър, по-малък от този на тръбопровода, като ръбовете се заключват и по този начин поддържат желания диаметър. Навиването се прекратява, когато навитата лента достигне следващата ревизионна шахта. Тогава се пристъпва към срязване на заключващите елементи и разширяване на лентата до плътното й прилепяне до стената на тръбопровода. Краищата на облицовката се уплътняват с епоксидна смола и при двете ревизионни шахти така, че да са напълно загладени спрямо тръбопровода.

Страничните отклонения могат да бъдат възстановени веднага с помощта на режещи роботи.
С технологията “спирално навита тръба” рехабилитацията на тръбопровода се осъществява по-бързо, отколкото с някой от другите методи, като рядко се изисква байпасно изпомпване. Качествата на облицовката са постоянни и не зависят от успешното й втвърдяване или термична обработка. Недостатъците на метода включват неприложимост за тръби с елипсовидно напречно сечение и ограничена възможност за облицоване около извивките на тръбопровода.

Безизкопни технологии за полагане на нови водопроводи

В случай че водопроводът е повреден до такава степен, че не подлежи на рехабилитация, се налага полагането на нови тръби. С все по-ограниченото пространство за строителство на ВиК инфраструктура, безизкопните технологии за полагане на нови тръбопроводи стават все по-разпространени. Освен гъстото застрояване, причина за търсенето на “невидими” решения за изграждането на водоснабдителни и канализационни тръбопроводи, е натовареният трафик в големите градове.

Най-често прилаганите безизкопни технологии за изграждането на нова ВиК инфраструктура са две – управляемо хоризонтално сондиране и микротунелиране. Управляемото хоризонтално сондиране се състои от три етапа. По време на първата фаза пилотна пробивна глава прави сондаж от началния до крайния изкоп по предварително определена траектория.

Вторият етап включва разширяването на сондажа, а третият – полагането на новата тръба. Управляемото хоризонтално сондиране обаче е приложимо единствено за тръбопроводи с висока якост на опън.

Микротунелирането представлява монтаж на нов тръбопровод в изкопан тунел с помощта на микротунелна машина, състояща се от пробивна глава и хидравлична преса. Разстоянието между началния и крайния изкоп може да достигне 2000 метра или повече, в зависимост от номиналния диаметър, геологията и материала на водопровода. След монтажа на първия участък от тръбата, хидравличната преса се свива и се спуска нова тръба, като този процес продължава до достигането на крайната шахта.