infrastruktura GEOINŻYNIERIA drogi mosty tunele 01/2009 (20)

Transkrypt

1 65

2 ininfrastruktura Autor Rehabilitacja infrastruktury podziemnej Piotr Dmowski - Insituform sp. z o.o. Najlepsze systemy i technologie INSITUFORM od lat są stosowane w bezwykopowych naprawach wszelkiego rodzaju rurociągów na całym świecie F irma Insituform powstała w 1971 r. Obecnie jest liderem na rynku światowym w bezwykopowych naprawach wszelkiego rodzaju rurociągów, zarówno grawitacyjnych jak i ciśnieniowych, transportujących wszelakiego rodzaju media. Ponad 35-letnie doświadczenie plasuje nas w ścisłej czołówce firm zajmujących się tą tematyką. Ze względu na najwyższy wskaźnik wykonanych prac dający nam ogromne doświadczenie inżynierskie, ale przede wszystkim ze względu na stałą pracę nad innowacyjnością produktów oraz ich pozytywnym wpływem na ochronę środowiska, możemy pochwalić się szeroką gamą produktów gwarantujących rozwiązania dla wszystkich gałęzi przemysłu oraz sektora publicznego. Sztandarowy produkt firmy to technologia INSITU- FORM, która służy do bezwykopowej renowacji sieci kanalizacyjnych rur (przewodów rurowych) wykonanych z gliny, żelbetonu, betonu, żeliwa, stali i tworzyw sztucznych o temperaturze mięknięcia powyżej 90 C. Podstawowym elementem systemu INSITUFORM jest elastyczny rękaw, wykonany z poliestrowej włókniny o strukturze filcowej absorbującej żywicę, pokryty elastyczną powłoką poliuretanową (PU), polietylenową (PE) lub polipropylenową (PP). Włóknina o strukturze filcowej pokryta jest powłoką polietylenową i wypełniona (nasączona) żywicą poliestrową. Renowacja kanału polega na utworzeniu na jego wewnętrznej powierzchni wykładziny wykonanej z rury nasączonej żywicą, dopasowanej do kształtu remontowanego kanału. Utwardzona wykładzina pełni rolę zastępczego przewodu, pokrywa pęknięcia, uszczelnia kanał oraz zapobiega infiltracji wód gruntowych oraz eksfiltracji ścieków. Proces INSITUFORM zaprojektowany jest do renowacji kanałów o średnicach od 75 mm do 3000 mm. Grubość rękawa waha się od 3 mm do 50 mm i otrzymywana jest poprzez zwiększanie ilości warstw włókniny o strukturze filcowej. Ilość stosowanych warstw wynosi od 1 do 7. Rękaw jest odmierzany i zszywany na miarę dla odcinka, który ma być poddany renowacji, a następnie, w kontrolowanym procesie w warunkach fabrycznych, nasączany przy użyciu podciśnienia, żywicami. Fot. 1. Przygotowanie rękawów do nasączenia w fabryce Rys. 1. Schemat procesu nasączania Metodologia prac Odcinek poddawany renowacji powinien być dokładnie oczyszczony przy zastosowaniu metod mechanicznych lub hydrodynamicznych. Następnie przy pomocy kamery TV, wprowadzonej do oczyszczonego kanału, dokonuje się inspekcji umożliwiającej ocenę stanu kanału stopień oczyszczenia powierzchni kanału, liczby oraz rozmiaru ubytków oraz pęknięć ścianek. Renowacja kanału z zastosowaniem metody INSITUFORM rozpoczyna się od wprowadzenia do oczyszczonego kanału, przy pomocy sprężonego powietrza lub wody pod ciśnieniem, cienkiej folii wykonanej z polietylenu, nylonu lub poliestru, o odpowiedniej średnicy, ażeby zapobiec napływowi wód gruntowych do remontowanego kanału. Kolejnym etapem jest wprowadzenie do kanału odpowiedniej rury INSITUFORM, nasączonej żywicą. Rura INSITUFORM jest instalowana wewnątrz remontowanego kanału poprzez istniejący właz lub tymczasowo zainstalowany odcinek pionowy, w którym umieszczono pierścień pozwalający na wywrócenie rury na zewnątrz. Przymocowana do pierścienia rura, pod wypływem ciśnienia wody dostarczanej z hydrantu lub innego źródła, podlega odwróceniu, przylegając stroną nasączoną żywicą do ścianki remon- 66

3 towanego kanału. Po przeprowadzeniu pełnej inwersji, woda znajdująca się w środku, zostaje podgrzana do temperatury około 80 C w celu wywołania termicznego utwardzenia żywicy, którą został nasączony rękaw. Po przeprowadzeniu procesu utwardzania i schłodzeniu wody obniża się ciśnienie wewnątrz kanału, a koniec rękawa zostaje odcięty. Inwersja rury może się odbyć również przy użyciu sprężonego powietrza. Wówczas utwardzanie dokonywane jest przy pomocy pary lub w chłodnych warunkach. W miejscach, w których zamknięte zostały uprzednio istniejące podłączenia, wycina się odpowiednie otwory, wykorzystując do tego celu roboty zdalnie sterowane, pracujące pod nadzorem kamery TV. Renowacja podłączeń sieci kanalizacyjnej może zostać wykonana poprzez wycięte otwory, przy użyciu krótkich rękawów lub kształtek rurowych o kształcie kapelusza. Po wykonaniu badań kontrolnych stanu wewnętrznej powierzchni kanału przy użyciu kamery TV, kanał oddawany jest do eksploatacji. Rys. 2. Ilustracja etapu 1. ETAP 1 Zamontowanie rękawa nasączonego żywicą wewnątrz kanału poprzez właz lub inny punkt dostępu, w którym zamontowano pierścień pozwalający na odwrócenie rękawa. Przymocowanie rękawa do urządzenia inwersyjnego powoduje powstanie systemu zamkniętego pozwalającego na rozpoczęcie procesu odwrócenia rękawa pod wpływem wody. ETAP 2 Wypełnienie przewodu wodą z pobliskich hydrantów lub innego dostępnego źródła wody. Ciśnienie hydrostatyczne słupa wody powoduje wywrócenie rękawa, który następnie przylega stroną nasączoną żywicą do ścianki remontowanego kanału. W trakcie przemieszczania się rękawa wprowadzana jest woda w celu utrzymania stałego ciśnienia. Ciśnienie wody sprawia, iż rękaw przylega ściśle do ścianek remontowanego przewodu. ETAP 3 Po przeprowadzeniu pełnej inwersji rękawa, woda wymuszająca ten proces przechodzi przez bojler, gdzie jest podgrzewana i ponownie wprowadzana do rękawa. Podgrzana woda powoduje utwardzenie żywicy i w ten sposób powstaje bezszwowa rura w rurze, rura utwardzana na miejscu Insitupipe. ETAP 4 Po utwardzeniu i schłodzeniu rury Insitupipe, obniża się ciśnienie hydrostatyczne we wnętrzu rękawa i odcina końcówki. Przyłącza serwisowe otwierane są przy użyciu zdalnie sterowanych robotów frezujących lub po wejściu obsługi do nowej rury przez właz. Proces Insituform zakończono i nowo zainstalowana rura jest gotowa do eksploatacji. Wszystko to zostaje osiągnięte bez jakichkolwiek wykopów. Zestaw INSITUFORM może być stosowany do naprawy kanalizacji przemysłowej, ogólnospławnej, sanitarnej lub deszczowej, jak również przykanalików. Nawet przy rozległych ubytkach lub pęknięciach remontowanej sieci, utwardzana rura zastąpi miejsca przewodu rurowego, w których owe ubytki lub pęknięcia się pojawiły. Rurę INSITUFORM należy stosować zgodnie z tablicami określającymi chemiczną wytrzymałość, opracowanymi przez producenta. Rys. 3. Rys. 4. Rys. 5. Ilustracja etapu 2. Ilustracja etapu 3. Ilustracja etapu 4. Parametry eksploatacyjne przewodów (rur) po renowacji (dla żywicy poliestrowej) to: ciśnienie do 0,4 Mpa oraz temperatura do 30 C i ph od 5,5 do 8,5. Po wykonaniu renowacji uzyskujemy niżej wymienione korzyści z zastosowania technologii INSITUFORM : poprawa parametrów hydraulicznych sieci kanalizacyjnej Zgodnie z badaniem przeprowadzonym przez Sverdrup Corporation technologia Insituform zazwyczaj przyczynia się do 67

4 ininfrastruktura Fot. 2. Rękaw INSITUFORM podczas procesu inwersji Fot. 3,4. Rzeka Onga (Japonia). Zakres φ2750. Grubość ścianki 31,5 mm poprawy przepustowości kanału dzięki łagodnym przejściom na przesunięciach łączy, braku połączeń między poszczególnymi rurami oraz gładkiej powierzchni. Dla obliczenia określonych natężeń przepływu przed i po zastosowaniu technologii Insituform stosuje się tradycyjne równanie Manninga. Współczynnik Manninga (n) o wartości 0,010 został przedstawiony w raporcie Sverdrup, jako średnia wartość dla nieczyszczonych, zaszlamionych rur Insitupipe, które były używane przez kilka lat. Dla rur Insitupipes o szorstkich i pofałdowanych ścianach przewiduje się wyższy współczynnik n. Dla rur grawitacyjnych różnice w natężeniach przepływów przed i po zastosowaniu technologii Insituform przedstawiają się następująco: k nowy Q = po renowacji Qprzed n 100 = n istniejace Insituform D D Insituform istniejace (% ) Materiał, z którego wykonana Insitupipe SDR jest rura oraz wartość n Rura kamionkowa n = % 114% 117% 119% Rura betonowa n = % 131% 135% 137% * zakładana wartość Insitupipe n = 0,010, * istniejący przepływ przez przewody = 100%. Tab. 1. Porównanie wielkości przepływów (Nowa przepustowość Q po /Q x100 = n istniejące/n Insituform przed [D Insituform /d ] x 100) istniejące gdzie: k = nowy przepływ w %, n = współczynnik Manninga, D = wewnętrzna średnica rury, w calach, Q = natężenie przepływu, w stopach sześciennych na minutę. Tab. 1. przedstawia wzrost przepustowości po zastosowaniu technologii Insituform i wzięciu pod uwagę materiału, z którego wykonana jest rura oraz różne współczynniki wymiaru rury (SDR). Przepływ istniejącej rury wynosi 100%. wytrzymałość konstrukcji na zniszczenie Rura Insituform jest zaprojektowana, by wytrzymać wszelkie obciążenia związane z obciążeniem naziomem gruntu, zwierciadła wód gruntowych lub ciężarem użytkowym przy założeniu, że istniejąca już rura jest całkowicie zniszczona i nie współdziała w nośności. Obliczenia dokonywane są zgodnie z wytycznymi europejskimi dla każdego przypadku. Projektowana żywotność rury INSITUFORM wynosi ponad 50 lat. iplus najnowsze rozwiązanie W celu sprostania coraz wyższym wymaganiom klientów został stworzony materiał iplus Composite. Bazą tego produktu jest regularny rękaw Insituform, który został wzmocniony od strony wewnętrznej Fot. 5. Wycinek rękawa iplus po utwardzeniu oraz zewnętrznej włóknami węglowymi lub włóknami szklanymi. Spowodowało to znaczny wzrost parametrów technicznych rękawa przy jednoczesnej redukcji kosztów żywic, co w znacznym stopniu obniża wydatki niezbędne przy naprawach, zwłaszcza przewodów wielkogabarytowych oraz przepustów drogowych. Rękaw ten oferuje doskonałą integralność strukturalną i może być stosowany do renowacji przewodów o przekrojach kołowych, dzwonowych, prostokątnych, jajowych, gruszkowych słowem do wszystkich kształtów. Rękaw posiada polipropylenową powłokę na powierzchni wewnętrznej, zwiększającą gładkość powierzchni rękawa oraz zmniejszającą współczynnik chropowatości. Producentem dostarczanych włókien węglowych jest ADVANTEX Owens Corning. Insituform jest posiadaczem trzech patentów związanych z technologią kompozytową. Fot. 6. Fragment rury PCV wraz z zamontowanym w niej rękawem iplus 68

5 Konstrukcja rękawa iplus Insituform charakteryzuje się tym, że grubość ścianki może być dwukrotnie mniejsza od standardowego rękawa Insituform. Rękaw kompozytowy nie wymaga specjalnej linii produkcyjnej. Wykorzystuje się tutaj tę samą linię produkcyjną do szycia rękawów, co przy standardowym Insituform. Elementem dodatkowym jest specjalna maszyna pozwalająca na wszywanie w obwód materiału wiązek z włókna szklanego lub węglowego. W zależności od rodzaju zbrojenia jaki zostanie przyjęty, rękaw uzyskuje odpowiednią nazwę. Gdy mamy zarówno w warstwie zewnętrznej, jak i wewnętrznej włókna węglowe, rękaw nosi nazwę Carbon Karbon. Jeśli warstwa wewnętrzna wykonana jest z włókien szklanych a zewnętrzna z włókien węglowych, wówczas rękaw nosi nazwę Glas Carbon itd. iplus Insituform renowacja W przypadku rękawa kompozytowego stosuje się inną metodę wprowadzenia rękawa. Zamiast inwersji następuje jego przeciągnięcie, a reszta działań utwardzanie i chłodzenie wykonywana jest identycznie, jak w tradycyjnej technologii Insituform. Aby zapobiec uszkodzeniu rękawa podczas przeciągania, wprowadza się najpierw warstwę filcu stanowiącą podkład dla właściwego rękawa kompozytowego. Nasączony rękaw kompozytowy przeciągany jest poprzez kanał przy użyciu wyciągarki, a następnie utwardzany przy użyciu pary wodnej bądź wody. Rękaw przeznaczony jest dla aplikacji grawitacyjnych, ale ma też wytrzymałość na ciśnienie wewnętrzne do 0,4 MPa. Przygotowane rozwiązanie ma służyć aplikacjom drogowym, tj. do renowacji przepustów drogowych, dużych kanałów deszczowych czy wylotów do rzek, ale że przeznaczony jest do renowacji dużych rurociągów przemysłowych. Pierwsze renowacje w Polsce przy zastosowaniu rękawów kompozytowych iplus Composite miały miejsce w Zielonej Górze i Poznaniu. Zakończyły się pełnym sukcesem i zadowoleniem klienta. Fot. 7. Fot. 8. Renowacja przepustu Tego chcemy uniknąć Renowacja przepustów drogowych Jedną z ciekawszych możliwości zastosowań rękawa iplus Composite jest naprawa przepustów drogowych. Wszyscy doskonale zdajemy sobie sprawę, że wszelkie roboty drogowe są uciążliwe dla ruchu drogowego i mieszkańców przebywających w pobliżu owych prac. Technologia napraw przepustów jest wyjątkowo prosta i bezpieczna. Ponadto eliminuje całkowicie prace ziemne w drogach, co ogranicza koszty naprawy i znacznie przyspiesza czas trwania robót. Gładka, jednolita powierzchnia wewnętrzna rury Insituform zwiększa przepływ, co znacznie poprawia parametry hydrauliczne i wytrzymałościowe istniejących przepustów drogowych. Długoterminowe rozwiązania dla przepustów drogowych zapewniają prawidłowe działanie przy niskich kosztach eksploatacyjnych, zwiększając bezpieczeństwo użytkowników dróg. Zapobiegają również ewentualnym naprawom awaryjnym poprzez eliminację nieszczelności. Zastosowanie nowoczesnych metod renowacji przepustów gwarantuje szybkie rozwiązanie problemu, naprawy bez konieczności częściowego lub całkowitego zamykania pasa drogi i długotrwałych objazdów. Gwarantuje to minimalny czas naprawy w stosunku do technologii tradycyjnych oraz możliwość opracowania kompleksowego planu napraw przy stosunkowo niskich kosztach dla całego systemu drogowego. Fot. 9. Przepusty po renowacji Zakres średnic DN600 do DN2400 Zakres ph 0,5 do 10,5 Temperatura ścieków do C Stan rury całkowicie zniszczona Stan rury częściowo zniszczona Łuki Przesunięcia osiowe rur Typowa długość odcinka montażowego 60 do 240 m Kształt remontowanego rurociągu Wszystkie kształty Materiał remontowanego rurociągu Wszystkie kształty Tab. 2. Parametry techniczne rękawa iplus Composite 69