ABC renowacji kapeluszowej. Co warto wiedzieć?

Transkrypt

1 ABC renowacji kapeluszowej. Co warto wiedzieć? Historia Technologię renowacji połączeń przykanalików opracowano w Niemczech w latach jako uzupełnienie liniowych metod bezwykopowej naprawy przewodów kanalizacyjnych. Prace nad jej rozwojem i udoskonaleniem z uwzględnieniem różnych średnic przyłączy i różnych kątów wpięcia przykanalików trwały do roku Jako materiał konstrukcyjny zastosowano matę z włókna szklanego ECR Advantex lub filc techniczny. Odpowiednia gramatura maty lub właściwa grubość filcu (zwykle 3 6 mm) ma za zadanie zapewnić odpowiednią wytrzymałość i sztywność obwodową wkładki renowacyjnej. Od charakterystycznego kształtu wkładek maty czy filcu system nazwano Hütchen- System czyli System kapeluszowy. Opis systemu i jego parametry techniczne System kapeluszowy został oparty na materiałach, które już wcześniej były stosowane do napraw punktowych lub liniowych przewodów kanalizacyjnych. 10 lat doświadczeń w Europie, ale przede wszystkim na największym rynku napraw bezwykopowych jakim były i są Niemcy potwierdziło, że stosowanie mat, tkanin filcowych oraz specjalnie dobranych żywic jest skuteczną i trwałą techniką renowacji przewodów kanalizacyjnych. Mata z włókna szklanego ECR oraz filc techniczny to podstawowe materiały konstrukcyjne. Zmieniając gramaturę maty lub grubość filcu można uzyskiwać żądane parametry wytrzymałościowe takie, jak np. sztywność obwodową. Jednocześnie oba te materiały można łatwo impregnować żywicą, która po utwardzenia usztywnia je, utrzymuje kształt i odpowiada za przyklejenie do podłoża. Rodzaj zastosowanej żywicy ma też wpływ na stopień odporności kapelusza na czynniki agresywne, jakie mogą znaleźć się w danej kanalizacji. Do impregnacji używa się żywic 2 lub 3 składnikowych na bazie poliuretanów lub silikatów (żywice krzemianowe). Najczęściej są to żywice chemoutwardzalne, czyli takie które same się utwardzają jako wynik wymieszania składników. Żywice termoutwardzalne, czyli utwardzające się na skutek czynnika zewnętrznego jakim jest ciepło, są rzadko stosowane. Impregnacja wkładki kapeluszowej rozpoczyna się bardzo dokładnym wymieszaniem składników żywicy. Następnie gotową żywicą impregnuje się, poprzez wcieranie, zarówno stronę zewnętrzną jak i wewnętrzną wkładki. Do impregnacji filcu technicznego potrzeba zwykle dużo większej ilości żywicy niż do impregnacji maty szklanej Adwantex ECR. Właściwe i pełne nasączenie kapelusza żywicą jest bardzo istotne, ponieważ to żywica zapewnia szczelność wkładki, a zatem szczelność całego naprawianego połączenia przykanalika z kanałem głównym. Naddatki żywicy zostają w trakcie instalacji wtłoczone we wszystkie pęknięcia, szczeliny czy wolne przestrzenie, sklejając je i wypełniając, co stanowi dodatkowe zabezpieczenie przed infiltracją wód gruntowych. Prawidłowo wykonany kapelusz musi być doprasowany bez fałd na całej powierzchni styku z przewodem kanału głównego i z przewodem przyłącza z jednoczesnym zapewnieniem 100% szczelności połączenia. Prace przygotowawcze jako najistotniejszy element prawidłowo przeprowadzonej renowacji. Najistotniejszym etapem prawidłowego wykonania naprawy kapeluszowej jest właściwe przygotowanie miejsca naprawy miejsca wprasowywania kapelusza. Przygotowanie składa się z następujących elementów składowych, przy czym żaden z nich nie może być pominięty: Inspekcja TV pozwalająca na określenie stanu technicznego przyłącza, sprawdzenie zgodności średnic i kąta wpięcia oraz jego umiejscowienia na obwodzie naprawianej rury. Czyszczenie mechaniczne przykanalika i przewodu głównego w miejscu wprasowania ronda. Wykonuje się je za pomocą robota frezującego uzbrojonego w szczotkę drucianą lub diamentową głowicę frezującą pod kontrolą kamery. W trakcie czyszczenia mechanicznego wycina się korzenie oraz inne przeszkody w postaci przemieszczeń rur, narostów i stalaktytów, ostrych krawędzi, stwardniałych osadów, trudno usuwalnych tłuszczy. Ma to na celu uzyskanie optymalnej, czyli równej i lekko chropowatej powierzchni, która zapewni właściwą przyczepność kapelusza do istniejącej rury. W przypadku instalacji kapelusza w kanale, w którym wykonano wcześniej naprawę metoda rękawa utwardzanego, na miejscu aplikacji (CIPP) należy dodatkowo usunąć z jego powierzchni folię oraz naciąć wykładzinę szczotką. Ma to na celu uzyskanie odpowiednio chropowatej powierzchni i dobrego przyklejenia bezpośrednio do wykładziny z żywicy poliestrowej lub epoksydowej. Czyszczenie hydrodynamiczne kanału głównego i przykanalika ma za zadanie usunięcie piasków, osadów i pozostałości po frezowaniu, jakie powstały w trakcie czyszczenia mechanicznego. Czynność ta ma za zadanie uzyskanie pełnej czystości wewnętrznych powierzchni kanału głównego i przykanalika, a także dobrej przyczepności w czasie wprasowania kapelusza oraz drożności samego kanału głównego potrzebnej do wprowadzenia urządzenia do instalacji kapelusza. Powykonawcza inspekcja TV z zapisem na płycie DVD jest dokumentem potwierdzającym prawidłowość wykonanej naprawy i jednocześnie stanowi podstawę wystawienia protokołu odbioru robót i wystawienia gwarancji (1 3 lat). Prawidłowo wykonana inspekcja powinna ukazywać obraz Adam Wojciechowski Tech-Kan 90 Inżynieria Bezwykopowa październik grudzień 2008

2 całego kapelusza, czyli prawidłowość dopasowania ronda i jego krawędzi w kanale głównym oraz prawidłowość wprasowania w przykanaliku wraz z pokazaniem dobrze doklejonych końców do ściany naprawianego przykanalika. Czasem w trakcie instalacji mogą zaistnieć dwa pozornie niekorzystne zjawiska: Wypływki żywic na krawędziach ronda i wewnątrz przykanalika. Nadmiar żywicy, który na skutek wysokiego ciśnienia powietrza rzędu do 2,5 bara w czasie wprasowywania kapelusza wypłynie poza filc lub matę przylega i dokleja się do powierzchni naprawianej rury. Ponieważ nie jest on związany z nośnikiem, który utrzymuje żywicę, z czasem ulega on degradacji i odpada (żywica poza matą jest krucha i łamliwa). Są to małe kawałki, które nie mają wpływu na eksploatację kanału (nie zamykają jego drożności), jak i nie mają wpływu na jakość i trwałość zasadniczej naprawy kapeluszowej. Końcówki gumek na rondzie kapelusza Czasami zdarza się, że gumki, które trzymały kapelusz zostają pod jego powierzchnią i wystają spod kapelusza na 2 5 cm. W polskich warunkach w kanałach często występują liczne przesunięcia w osi zarówno poziomej, jak i pionowej. Na kanałach o φ200 mm może to dochodzić nawet do 2 cm, dodatkowo montaż kapelusza na ogół jest ostatnim etapem renowacji po wcześniejszej naprawie liniowej długim rękawem. W takich przypadkach nominalna średnica kanału, którym transportuje się kapelusz do miejsca instalacji (a może to być nawet 50 m) ograniczona jest do średnicy 170 mm. Wówczas jedynym sposobem dostarczenia kapelusza o φ150 lub φ200 mm jest jego ściśnięcie przez specjalne gumki ściągające. Po odczekaniu aż nastąpi utwardzenie się kapelusza, czyli po ok min. usuwa się urządzenie instalacyjne z kanału. Na przyłączu pozostaje gotowy wyrób w postaci kapelusza. Jeżeli jednak pozostaną również gumki, to są one bardzo cienkie, z czasem ulegają degradacji i odpadają samoistnie. Uwaga, naddatków żywic i końcówek gumek nie należy usuwać mechanicznie za pomocą robota frezowego wyposażonego w szczotkę drucianą lub tarczę do wycinania, ponieważ zwykle doprowadza się wtedy do uszkodzenia końców kapelusza, co dalej w konsekwencji doprowadzi do wyrwania ronda podczas czyszczenia hydrodynamicznego kanału. Nie ma możliwości wycięcia gumek i naddatków żywic bez naruszenia konstrukcji nośnej ronda kapelusza, ponieważ nie ma tam żadnych wyraźnych krawędzi, a tylko łagodne przejście w strukturę naprawianej rury. Nie wolno zatem dokonywać nacięć konstrukcji nośnej kapelusza w miejscu, gdzie jest ona najbardziej narażona na naprężenia dynamiczne podczas hydrodynamicznego czyszczenia kanału. Podobne zasady obowiązują podczas napraw punktowych kanałów głównych tzw. pakerami metoda krótkiego rękawa. W tej technologii również występują naddatki żywic na końcach. Świadczy to jedynie o prawidłowym procesie nasączania żywicą. Lepsza jest sytuacja, gdy są takie naddatki żywic i wiadomo, że rękaw i kapelusz są prawidłowo nasączone, szczelne i stabilne niż gdy jest bardzo ładny i estetyczny wygląd, ale przy pojawieniu się wód gruntowych rękaw zaczyna się pocić i pojawia się infiltracja wód do wnętrza kanału. Fot. 1. Zainstalowany kapelusz o długości 40 cm dla przykanalika DN150 Fot. 2. Kapelusz tradycyjny na średnicy przyłącza DN150 z rondem o szerokości 12 cm, długość władu cylindrycznego 20 cm Kapelusz czy pakero-kapelusz? Standardowy kapelusz składa się z ronda i części cylindrycznej wprowadzanej i doprasowywanej do wnętrza przewodu przykanalika. Część cylindryczna nie jest narażona na duże obciążenia dynamiczne powstające w czasie czyszczenia hydrodynamicznego kanału i przykanalika. Przylega ona na całym obwodzie do naprawianej rury przyłącza i ma dużą sztywność obwodową, podobnie jak każdy długi czy krótki rękaw. Jednak z rondem sytuacja jest inna. Rondo znajdujące się w kanale głównym jest jedynie doklejonym pierścieniem doszczelniającym o szerokości ok cm wokół przykanalika. Jest ono bezpośrednio narażone na wysokie ciśnienie wody podczas czyszczenia hydrodynamicznego kanalizacji już w trakcie normalnej eksploatacji po wykonaniu renowacji. Ponieważ nie jest ono w żaden sposób dodatkowo zabezpieczone na całym obwodzie zaleca się, na podstawie wykonanych badań i zgodnie z Aprobatą Techniczną COBRTI INSTAL nr AT/ , aby ciśnienie wody z głowicy czyszczącej nie było wyższe niż 70 bar. Stosowanie wyższego ciśnienia grozi oderwaniem ronda i uszkodzeniem kapelusza. Trzeba przyznać, że jest to słaby punkt standardowej technologii kapeluszowej. Na podstawie zebranych doświadczeń z eksploatacji kanałów poddanych kompleksowej renowacji wraz z montażem kapeluszy oraz na podstawie uwag zgłaszanych przez firmy wodociągowe z Niemiec firma Schwalm opracowała system tzw. PAKERO-KAPELUSZY, który eliminuje niedoskonałość zwykłych kapeluszy. Polega on na zabezpieczeniu ronda elementem cylindrycznym z maty szklanej ECR Advantex wzmocnionej, o gramaturze 1486 g/m 2, doklejonym Inżynieria Bezwykopowa październik grudzień

3 do całego obwodu kanału głównego. Firma Tech-Kan jest przedstawicielem firmy Schwalm w Polsce. Zmodyfikowany system naprawczy składa się z dwóch elementów połączonych w jedną całość, czyli pakera krótkiego rękawa i kapelusza. W szczególe jest to wykonane tak, że rondo kapelusza znajduje się pomiędzy warstwami maty szklanej ECR krótkiego rękawa. Takie rozwiązanie techniczne zapewnia stałe zespolenie kapelusza z krótkim rękawem w jedną całość w czasie całego procesu wprasowywania i eksploatacji kapelusza. Mata szklana w części krótkiego rękawa zabezpiecza rondo na całym obwodzie kanału głównego i dodatkowo doszczelnia i stabilizuje połączenie z elementem cylindrycznym wprasowanym do wnętrza przykanalika. Jest to rozwiązanie techniczne dużo bardziej pewne, stabilne i bardziej korzystne dla zamawiającego ze względu na swoją dużą wytrzymałość, trwałość. Nie ma także obawy zerwania takiego pakero-kapelusza w trakcie czyszczenia hydrodynamicznego kanału, ponieważ ciśnienie strumienia wody w głowicy rzędu 150 bar przy wydajności nawet do 400 L/min nie jest w stanie spowodować uszkodzenia. Jedyną niedogodnością w porównaniu do standardowego kapelusza może być aspekt ekonomiczny, ponieważ cena pakero-kapeluszy jest od 30 40% wyższa niż standardowych kapeluszy. Pewną wskazówką, że warto specyfikacje ukierunkować na lepsze rozwiązania techniczne jest fakt, że na pakerokapelusze udziela się 5 i 6-letniej gwarancji, a na kapelusze tylko 3-letniej. Wybierając pakero-kapelusz ma się pewność, że nie będzie żadnych problemów eksploatacyjnych i przykrych niespodzianek przy czyszczenia hydrodynamicznym sieci Co wybrać jako systemy kompleksowej naprawy przykanalików? Kapelusze typu A, B lub C czy Brawoliner? Na rynku niemieckim problem ten w sposób szybki i profesjonalny rozwiązały kompleksowe testy wszystkich dostępnych technologii kapeluszowych wykonane w mieście Götingen. Spośród wszystkich testowanych systemów tylko dwa przeszły wszystkie badania, łącznie z badaniem szczelności i otrzymały ocenę 90% skuteczności naprawczej. Jednym z tych skutecznych systemów była technologia firmy Schwalm, która jako jedyna została także przebadana w Polce i posiada Aprobatę Techniczną COBRTI INSTAL nr AT W Polsce funkcjonuje też Polska Norma, która zawiera klasyfikacje systemów kapeluszy na klasy A, B lub C. Niestety w tym miejscu trzeba stwierdzić, że zaproponowana klasyfikacja zupełnie nie bierze pod uwagę realiów technicznych naszych sieci kanalizacyjnych oraz możliwości aktualnie produkowanego sprzętu do wykonywania tego typu napraw. Została stworzona teoretycznie bez wiedzy na temat realiów wykonawstwa. Klasa C kapelusz o długości 50 mm. Można stwierdzić, że taki kapelusz nie spełnia dobrze swojego zadania, ponieważ jest za krótki. Jego zakładka na przyłączach wpiętych np. pod kątem 45 nie jest w stanie sięgnąć do wnętrza przykanalika i być właściwie doprasowana do jego ścianek. Jego funkcje naprawcze są zatem wątpliwe. Klasa B kapelusz o długości do 400 mm i co najmniej 150 mm poza pierwsze złącze. Uzasadnione technicznie jest wykonywanie kapeluszy o długości od 200 do 300 mm, ponieważ takie kapelusze można wykonać prawidłowo, przy odpowiednim ciśnieniu roboczym. Bez zbędnego ryzyka niepowodzenia uzyskuje się optymalny produkt pod względem statyki i szczelności. W przypadku nieudanej renowacji (co zawsze może się zdarzyć, ponieważ instalację wykonuje się zdalnie przy pomocy robotów) wykonawca ma możliwość usunięcia takiego kapelusza za pomocą sprzętu dostępnego na rynku i podjęcia kolejnej próby instalacji nowego kapelusza. Dla kapeluszy o długości od mm nie ma ryzyka, że w przypadku niepowodzenia będzie konieczne odkopanie tego połaczenia! W przypadku dłuższych kapeluszy, czyli kapeluszy o długości powyżej 400 mm, nie ma możliwości przy użyciu aktualnie dostępnych urządzeń wyfrezowania źle zamontowanego kapelusza z przykanalika. Ponadto część przyłączy w Polsce w odległości powyżej 200 mm od kanału głównego posiada kolano po kątem 45 lub 90 w celu zredukowania prędkości zrzucanych ścieków. Tak więc kapelusz o długości powyżej 400 mm miałby swój koniec za kolanem, co w sposób całkowity eliminuje możliwość właściwego doprasowania kapelusza. W razie nieudanej renowacji (np. nie otwarcia się kapelusza, niedoprasowania kapelusza lub jego pofałdowania) zostaje tylko jeden sposób jego usunięcia drogi i czasochłonny wykop! Trzeba mieć świadomość, że do właściwego wykonania takich kapeluszy nie ma aktualnie odpowiedniego osprzętu. Odpowiednie urządzenie musi być w stanie przekazać właściwe ciśnienia konieczne do wprasowania tak długiego kapelusza w jego części cylindrycznej. Nie wystarczy też sama kamera satelitarna do przykanalików, która zapewnia tylko podgląd sytuacji. Potrzebny jest też robot do frezowania z możliwością prowadzenia prac frezowych wewnątrz przyłączy w odpowiedniej odległości od kanału głównego również za kolanami. Niestety takiego robota, który sprawnie działa i jest bezawaryjny jeszcze nie wyprodukowano. Tak więc teoretycznie można wykonać taki długi kapelusz, ale bez możliwości przeprowadzenia jego korekty lub poprawy z zachowaniem systemu bezwykopowego. Klasa A kapelusz o długości 1000 mm lub do punktu powyżej poziomu wody. Przy tym typie kapeluszy można się liczyć z jeszcze większymi problemami, ponieważ w czasie ich wprasowywania jest praktycznie niemożliwe uzyskanie podglądu czy instalacja przebiega prawidłowo. Kamera umieszczona na robocie jest w stanie pokazać tylko początkową fazę procesu wprowadzenia potem jest już zasłonięta wkładem filcowym. Przy tej długości wejścia w przykanalik trzeba się liczyć, że mogą wystąpić nawet dwa kolana. Są one wbudowywane w celu spowolnienia spływu ścieków i zabezpieczenia rury przed uszkodzeniami w miejscu wpływania ścieków do kanału głównego. Ścieki powinny wpływać w sposób łagodny i kontrolowany, a nie uderzać o przeciwległą w stosunku do przykanalika ścianę kanału. Tak więc wkład kapeluszowy powinien zostać zapozycjonowany w przykanaliku na tej odległości, z przejściem dwóch kolan. Do osiągnięcia właściwego dopasowania i pokonania oporów przy przejściu przez kolana niezbędne jest dużo większe ciśnienie powietrza lub wody. Systemy dostępne na rynku oferują wartości do max. 0,5 0,6 bar. Jest to zdecydowanie za mało, 92 Inżynieria Bezwykopowa październik grudzień 2008

4 Inżynieria Bezwykopowa październik grudzień

5 aby taka naprawa była wykonana prawidłowo. Zwykle powoduje to sytuację, w której kapelusz na końcówce w przykanaliku jest niedoprasowany. Łatwo zweryfikować opisaną powyżej sytuację. Należy wykonać inspekcję TV kamerą satelitarną do przykanalików z głowicą obrotową lub, jeżeli przykanalik posiada studnię rewizyjną od strony budynków, wykonać z tej strony powykonawczą inspekcję TV. Wtedy można zobaczyć efekt końcowy tej naprawy nie zawsze będzie on jednak zadowalający! Reasumując, z kapeluszami klasy A jest jak z grą w Totolotka. Wszyscy grają, bo mają nadzieję, że wygrana będzie ich, naprawdę wygrywa się bardzo rzadko i to przez przypadek. Bez odpowiednich narzędzi przy wykonaniu takich renowacji można liczyć tylko na łut szczęścia. W tym obszarze nie ma jeszcze pewnej, sprawdzonej technologii, popartej doświadczoną ekipą wykonującą prace w oparciu o wysokiej jakości materiały. A problemy mogą być widoczne od razu, ale też pojawić się po pewnym czasie. Klasa A to niepewna naprawa związana z dużym stopniem ryzyka i poza tym co może najważniejsze nie jest często uzasadniona technicznie. W wielu przypadkach to cały przykanalik jest rozszczelniony i popękany. Nie tylko na odcinku 1,0 m ale i dalej. Wtedy nawet długi 1,0 m kapelusz nie pomoże. W takiej sytuacji dużo efektywniej jest zastosować system naprawy całego przyłącza typu Brawoliner lub na bazie miękkich rękawów z filców poliestrowych. Wnioski i zalecenia: Najlepsze efekty techniczne daje kapelusz o długości 20 cm do 30 cm jest on bezpieczny w instalacji, pewny, jest nad nim pełna kontrola w czasie procesu instalacji. W sposób właściwy zapewnia on doszczelnienie przyłącza przykanalika z kanałem głównym nawet przy tzw. wpięciach na ostro, gdy istnieją duże ubytki i pęknięcia pomiędzy rurą przykanalika a rurą główną. Ponadto przy tej długości w większości przypadków następuje dodatkowo doszczelnie pierwszego złącza w przykanaliku. W przypadku nieudanej renowacji wykonawca w ciągu godziny może usunąć wadliwie zainstalowany kapelusz i podjąć próbę ponownej instalacji nowego kapelusza. Wszystko to bez konieczności ingerencji z zewnątrz, czyli bez konieczności użycia koparki. W przypadku uszkodzeń całego przykanalika lub uszkodzeń punktowych w różnych odległościach od kanału głównego najkorzystniej jest dokonać naprawy liniowej poprzez zainstalowanie rękawa typu Brawoliner lub podatnych rękawów poliestrowych. Takie wykładziny mają możliwość przechodzenia przez kolana i złamania, a nawet przez kilka kolan. Ze względu na swoją elastyczność układają się wewnątrz kolan bez tworzenia fałd, zgrubień i przewężeń. Idealnie wprowadza się je do przykanalików metodą inwersji z bębna inwersyjnego, wykorzystując studnię rewizyjną lub wykop kontrolny wykonany w poboczu drogi, chodnika lub trawnika w przypadku braku takiej studni. Po zakończeniu procesu utwardzenia do kanału głównego wprowadza się robota frezującego w celu odcięcia końcówki rękawa Brawoliner. Otwarcie rękawa powoduje uzyskanie pełnej drożności przyłącza i można dokonać zrzutu ścieków z istniejących budynków, zatrzymanych na czas renowacji. Ostatnim etapem naprawy jest montaż kapelusza o długości 200 mm w celu uzyskania końcowego, szczelnego połączenia pomiędzy Fot. 3. Pakero-kapelusz na średnicy kanału głównego DN400 i przyłączu DN200 z wkładem cylindrycznym o długości 20 cm Fot. 4. Pakero-kapelusz na średnicy kanału głównego DN350, z wkładem cylindrycznym do wnętrza przykanalika o średnicy DN150, na długości 40 cm rękawem w kanale głównym a rękawem w przykanaliku. Tak wykonaną renowację można nazwać kompleksową renowacją sieci kanalizacyjnej, która spełni oczekiwania każdego klienta co do jakości i trwałości wykonanych prac. Takie podejście jest całkowicie uzasadnione technicznie i ekonomicznie, ponieważ na bardzo długi okres czasu to miejsce sieci nie będzie stwarzać żadnych problemów. Usuwa się zagrożenia związane z awarią sieci oraz zapewnia dobre warunki eksploatacji na przyszłość. Omawiane rozwiązania sprawdziły się przy wykonywaniu renowacji w całej Europie, a szczególnie możemy mówić tu o Niemczech, gdzie co roku instaluje się około 300 km rękawów różnych średnic, ponad 10 tysięcy napraw przykanalików w technologii Brawoliner i około tysięcy sztuk kapeluszy. Pośród kapeluszy dominują te typowe o długości do 30 cm, bezpieczne dla wykonawcy i zamawiającego. Aż 95% wszystkich wykonywanych kapeluszy w technologiach bezwykopowych to kapelusze o długości do 250 mm. Czyli tylko 5% to kapelusze dłuższe, nietypowe, których potrzeba instalacji wynika z jakiegoś specyficznego układu przewodów czy rodzaju uszkodzeń. To o czymś świadczy. Najlepiej więc nie wyważać otwartych drzwi, tylko korzystać z doświadczeń prekursora technologii bezwykopowych jakim są Niemcy i po prostu powielać sprawdzone wzorce. Zamiast tworzyć własne oderwane od praktyki normy, róbmy dobrą robotę z pożytkiem dla poprawy stanu technicznego sieci oraz środowiska naturalnego. Bubel pozostanie bublem nawet gdy jest normalizowany Inżynieria Bezwykopowa październik grudzień 2008