Od samego początku działalność firmy WIR koncentruje

Transkrypt

1 Bezwykopowe renowacje i wymiany kanałów sanitarnych doświadczenia firmy WIR Fot. 1. Urządzenie do podciągania liny wraz z podstawą i klatką wyciągową we wnętrzu studni o średnicy 1 m Od samego początku działalność firmy WIR koncentruje się na bezwykopowych technikach rehabilitacji przewodów kanalizacyjnych wykorzystujących krótkie moduły rurowe. Pierwszą zaproponowaną technologią była renowacja kanałów metodą shortliningu. W metodzie tej wykorzystywane są nieskomplikowane urządzenia, a i ryzyko związane z jej stosowaniem jest relatywnie niskie. W miarę zdobywania doświadczeń i możliwości finansowych firmy dopracowano sprzęt i szczegóły bezwykopowej wymiany przewodów kanalizacyjnych metodą kruszenia rur (znanej również pod nazwą burstlining, pipe cracking lub pipe bursting). Wraz z realizacją kolejnych projektów konieczne było rozwiązywanie różnych problemów, jakie czasami utrudniały skuteczne wykonanie zadania. W tym celu konstruowane były przyrządy, które znajdują zastosowanie również podczas rutynowych prac eksploatacyjnych na kanałach. W niniejszym artykule zostaną przedstawione doświadczenia firmy WIR zgromadzone w ciągu kilku lat działalności. Renowacja kanałów metodą Shortlining WIR Shortlining WIR jest techniką renowacji rurociągów grawitacyjnych za pomocą krótkich modułów rurowych, dla której stosowane są również nazwy: krótki relining, luźny relining lub rura w rurę (to ostatnie określenie nie powinno być używane, ponieważ może odnosić się również do innych technik renowacyjnych). W technice tej wykorzystywane są moduły rurowe o średnicy zewnętrznej nieco mniejszej od średnicy wewnętrznej odnawianego przewodu np. do renowacji kanału DN300 można zastosować moduły φ280 mm lub φ250 mm. Renowacja polega na sukcesywnym dołączaniu kolejnych modułów rurowych i jednoczesnym wsuwaniu tak montowanej wykładziny do wnętrza starego rurociągu. Moduły systemu WIR posiadają długość całkowitą 58 cm, a ich długość montażowa jest zależna od średnicy modułów i wynosi od 50 do 53 cm (wymiary modułów podane są w tab. 1). Niewielka długość całkowita modułów umożliwia prowadzenie prac we wnętrzu studni kanalizacyjnej i dzięki temu możliwe jest odnawianie kolejnych odcinków kolektora bez wykonywania jakichkolwiek prac ziemnych. Moduły rurowe WIR są krótkimi odcinkami rur z PVC-U (moduły o φ125 mm i φ140 mm wykonywane są z rur PE), w których metodą obróbki wiórowej jeden koniec formowany jest w kielich, drugi w odpowiednio uformowaną część bosą. Połączenie dwóch modułów następuje poprzez wsunięcie bosego końca jednego modułu w część kielichową drugiego. Szczelność połączenia zapewniają dwa pierścienie typu O-ring zakładane w dwa oddzielne rowki usytuowane na odcinku bosego końca modułu. Konstrukcja połączenia modułów (koniec bosy, kielich i uszczelki) mieści się w grubości ścianki modułu, co sprawia, że po połączeniu dowolnej ilości modułów średnica zewnętrzna wykładziny w dowolnym miejscu nie jest większa niż średnica nominalna rury, z której moduły są produkowane. Połączenia modułów są podatne i umożliwiają odgięcia kątowe dochodzące do 3 o (ok. 6 o /m). Dzięki temu wykładzina złożona z modułów zachowuje szczelność także i w tych przypadkach, gdy instalowana jest we wnętrzu kanału, którego poszczególne rury doznały dość znacznych przemieszczeń. Doświadczenie pokazuje, że na odcinkach między studniami rury nie zawsze są ułożone prostoliniowo (fot. 2). Stąd pewna elastyczność nowego przewodu jest pożądana. Andrzej Roszkowski PPHU WIR s.c. 62 Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2006

2 Wybór PVC jako materiału do produkcji modułów nie był przypadkowy. Jest to materiał o większym niż PE czy PP module Younga, dzięki czemu przy tej samej średnicy zewnętrznej i sztywności obwodowej moduł rurowy wykonany z PVC będzie miał cieńszą ściankę niż moduły wykonane z PE lub PP. W związku z tym stopień redukcji przekroju kanału po jego renowacji będzie odpowiednio mniejszy. Ponadto długotrwała sztywność obwodowa rur z PVC w porównaniu do rur z PE czy PP o tej samej wartości krótkotrwałej sztywności obwodowej jest znacząco wyższa. Np. dla rur o krótkotrwałej sztywności obwodowej 8 kpa długotrwała sztywność obwodowa rur z PVC wynosi 3,5 kpa, rur z PE 2,0 kpa a rur z PP nieco poniżej 2,0 kpa. Na rynku spotykane są różne sposoby wprowadzania modułów renowacyjnych do wnętrza odnawianego rurociągu. Niektóre firmy proponują wpychanie modułów za pomocą siłowników hydraulicznych, inne wciąganie ich za pomocą wciągarki (połączenia modułów muszą w takim przypadku być w stanie przenosić siły wzdłużne). W systemie WIR moduły są wciągane, ale lina nie jest zaczepiana za pierwszy moduł, lecz przechodząc przez wnętrze zmontowanych już modułów, jest za pośrednictwem tzw. zabieraka zaczepiana za ostatnio dołożony moduł. W metodzie Shortlining WIR wciągarka ustawiana jest nad studnią końcową znajdującą się na końcu odnawianego odcinka. Do wciągarki dołączany jest maszt o regulowanej wysokości. W dolnej części masztu znajduje się krążek linowy, na którym lina wciągarki zmienia kierunek z pionowego na poziomy. Rozwijana z bębna lina jest zakładana przez krążek linowy masztu i dalej przeciągana przez wnętrze odnawianego rurociągu, by w końcu pojawić się w studni startowej znajdującej się na początku odnawianego odcinka. Sterowanie pracą wciągarki odbywa się ze studni startowej za pomocą kasety zdalnego sterowania (system przewodowy). W kasecie znajdują się trzy przyciski: rozpoczęcie nawijania liny (zatrzymanie nawijania jest automatyczne), rozpoczęcie odwijania liny (zatrzymanie odwijania jest automatyczne) i awaryjne zatrzymanie pracy wciągarki. Przewód łączący kasetę zdalnego sterowania z wciągarką jest prowadzony po powierzchni drogi, a kaseta opuszczana do studni startowej na taką głębokość, aby jej używanie przez montera było jak najwygodniejsze. W kinecie studni startowej ustawiana jest rynna startowa ułatwiająca montaż modułów przygotowywanych i opuszczanych na dno studni startowej przez pomocnika montera (rys. 1). W metodzie Shortlining WIR stosowane są rozwiązania techniczne, z których część jest objęta ochroną patentową, między innymi konstrukcja bosego końca modułu zapewniająca podatność połączenia z kielichem, czy pryzmatyczny rowek na zewnętrznej powierzchni modułu zlokalizowany w sąsiedztwie części kielichowej modułu. Rowek ten jest wykorzystywany do blokowania modułu w urządzeniu montażowym (rynnie Rys. 1. Schemat ideowy renowacji kanału metodą Shortlining WIR Fot. 2. Kanały poddawane rehabilitacji często nie są proste Średnica zewnętrzna Grubość ścianki całkowita montażowa SDR [-] Min. wartość krótkotrwałej sztywności obwodowej [kpa] Min. średnica nominalna DN odnawianego przewodu 125 7, , , , , , , , , , , , , Tab. 1. Parametry nominalne modułów rurowych wykorzystywanych w metodzie Shortlining WIR Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec

3 startowej) na czas wykonania połączenia z innym modułem i umożliwia automatyczne zwolnienie blokady po zakończeniu fazy ich łączenia, co pozwala osiągać prędkość montażu modułów dochodzącą do 60 m/h. Ma to wpływ na szybkość i efektywność wykonania prac renowacyjnych. Przed przystąpieniem do prac renowacyjnych z kanału należy usunąć wszelkie ciała obce (osady, cegły itp.), które utrudniałyby montaż modułów. Najlepiej jest wyczyścić kanał metodą hydrodynamiczną, np. za pomocą wozu WUKO, chociaż doświadczenie uczy, że nie zawsze jest ona skuteczna w przypadku kanałów o większych średnicach (na fot. 3 przedstawiono kamień, jaki głowica wypchnęła z kanału DN600). Przy okazji czyszczenia można przeciągnąć przez kanał linkę pomocniczą. Do linki pomocniczej należy doczepić sprawdzian wymiarowy, a do końca sprawdzianu linkę asekuracyjną. Przeciągając sprawdzian przez przewidziany do renowacji kanał, uzyskujemy odpowiedź, czy w najwęższym miejscu jego przekrój poprzeczny jest wystarczający do swobodnego przeciągnięcia modułów (fot. 4). Przeciągnięcie sprawdzianu jest warunkiem koniecznym do szybkiego i sprawnego wykonania prac renowacyjnych. Doświadczenie uczy, że pominięcie tej operacji mści się na wykonawcy podczas realizacji prac renowacyjnych czas ich wykonania znacznie się wydłuża, a nieraz oznacza konieczność zmiany technologii (zamiast shortliningu stosowana jest metoda kruszenia rur). Sprawdzian wymiarowy należy przeciągać ręcznie. Stosowanie wspomagania w postaci wciągarki lub koparki nieraz już doprowadziło do utknięcia sprawdzianu w kanale i komplikacji z koniecznością wykonywania wykopu punktowego włącznie. Często zdarza się, że przekrój poprzeczny kanału jest zawężony przez wrośnięte korzenie drzew (fot. 5). Aby umożliwić montaż modułów w takim przypadku, został wykonany wycinak (fot. 6), który podczas przeciągania przez kanał wycina wrośnięte korzenie. Nie są one wycinane na równo z powierzchnią wewnętrzną rurociągu, ale w stopniu umożliwiającym przeciągnięcie sprawdzianu wymiarowego, a później wprowadzenie nowego przewodu złożonego z modułów rurowych. Jeżeli konstrukcja istniejącego kanału jest mocno osłabiona lub przez istniejące dziury w rurach do wnętrza rurociągu dostaje się grunt (zwłaszcza kamienie), to czyszczenie hydrodynamiczne może dramatycznie pogorszyć stan kanału, łącznie z jego całkowitym zawaleniem i zarwaniem nawierzchni jezdni. W takim przypadku należy czyścić kanał mechanicznie z wykorzystaniem wciągarki i wiaderka. Jeżeli przez odnawiany kanał udaje się przeciągnąć sprawdzian wymiarowy, to wykonywanie dodatkowo inspekcji Średnica zewnętrzna Grubość ścianki całkowita montażowa 64 Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2006 Fot. 3. Kamień wypchnięty przez głowicę z kanału DN600 Fot. 4. Przeciąganie sprawdzianu wymiarowego Fot. 5. Przekrój poprzeczny kanału zawężony przez wrośnięty korzeń SDR [-] Min. wartość krótkotrwałej sztywności obwodowej [kpa] Min. średnica nominalna DN odnawianego przewodu 160 9, , , , , , , , , , Tab. 2. Parametry nominalne modułów rurowych wykorzystywanych w metodzie Burstlining WIR

4 CCTV nie jest konieczne. Autor przyznaje się do jednego przypadku, gdzie sprawdzian wymiarowy udawało się przeciągnąć, ale powtórzenie tego z nowym przewodem złożonym z modułów rurowych kończyło się niepowodzeniem mniej więcej w połowie długości kanału. Brak kamery nie pozwolił na ustalenie przyczyny niepowodzenia. Kiedy po pewnym czasie wprowadzono do kanału kamerę, to okazało się, że w miejscu blokowania się modułów znajduje się ślepa studnia kaskadowa, o której istnieniu nikt w miejscowym zakładzie wodno-kanalizacyjnym nie wiedział. Prawdopodobieństwo powtórzenia się takiej sytuacji jest jednak bardzo małe. Dużą zaletą technologii Shortlining WIR jest możliwość cofnięcia wprowadzanej wykładziny z całkowitym jej wyjęciem z kanału włącznie. Sytuacja taka zdarza się wówczas, gdy pomimo przeciągnięcia sprawdzianu wymiarowego pierwszy moduł z głowicą jest blokowany z dala od studni końcowej. Cofnięcie wykładziny mniej więcej o 0,5 m pozwala na wypłukanie końcowego odcinka kanału i dokończenie pracy. W ekstremalnym przypadku możliwe jest nawet całkowite wyciągnięcie wykładziny i zastosowanie innej technologii rehabilitacji kanału. Bezwykopowa wymiana kanałów metodą kruszenia rur Burstlining WIR jest bezwykopową metodą wymiany kanałów metodą kruszenia rur. Polega ona na przeciąganiu przez stary rurociąg głowicy kruszącej, która kruszy kanał od środka i jego fragmenty wraz z otaczającym gruntem rozpycha na boki. W tak powstałą przestrzeń za głowicą wciągany jest nowy przewód złożony z krótkich modułów rurowych sukcesywnie dołączanych w miarę przemieszczania się głowicy. Urządzeniem ciągnącym jest hydrauliczne urządzenie do podciągania liny (pełni funkcję wciągarki), które dzięki zwartej budowie mieści się we wnętrzu studni kanalizacyjnej (fot. 1). Siła ciagu jest przyłożona do głowicy za pośrednictwem liny stalowej o specjalnej konstrukcji (lina swaged). Aby podczas przeciągania głowicy moduły rurowe podążały bezpośrednio za nią, są one dociskane do głowicy za pomocą hydraulicznego napinacza i stalowego łańcucha zaczepionego w jej wnętrzu. Do bezwykopowej wymiany kanału stosowane są zazwyczaj moduły o średnicy nominalnej odpowiadającej średnicy nominalnej starego rurociągu. Tylko w przypadku mniejszych średnic możliwe jest zwiększenie średnicy o jedną dymensję szczegóły zawarto w tab. 2. Wykorzystywane w tej technologii moduły rurowe różnią się od modułów rurowych wykorzystywanych w metodzie Shortlining WIR jedynie większą grubością ścianki i brakiem pryzmatycznego rowka na zewnętrznej powierzchni w okolicy części kielichowej modułu. Niewielka długość całkowita modułów również w tej technologii umożliwia prowadzenie prac we wnętrzu studni kanalizacyjnej i dzięki temu możliwa jest wymiana kolejnych odcinków kanałów bez wykonywania jakichkolwiek prac ziemnych. Schemat ideowy bezwykopowej wymiany przewodów kanalizacyjnych metodą Burstlining WIR przedstawiono na rys. 2. Realizacja wymiany rurociągu metodą bezwykopową wiąże się z większym ryzykiem, niż ma to miejsce w przypadku renowacji. Ryzyko to wynika najczęściej z braku wiedzy na temat bezpośredniego otoczenia kanału i ewentualnych wykonywanych wcześniej napraw. Czasem jest to brak pełnej wiedzy w zakresie zastosowanych materiałów (nieodpowiednich dla technologii kruszenia) i sposobu ułożenia rurociągu (np. w betonowym fundamencie), ale tę wiedzę zdobywa się wraz z rozpoczęciem prac. Bezpośrednie otoczenie kanału ma wpływ na przebieg prac Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec

5 i występujące siły ciągu. Lokalizacja kanału w gruncie mało podatnym (np. żwirowym) może oznaczać wzrost siły ciągu do maksymalnej wartości i zatrzymanie głowicy. Na wielkość siły ciągu ma też wpływ różnica pomiędzy średnicą zewnętrzną głowicy i średnicą wewnętrzną starego rurociągu. Im większa ta różnica, tym większej siły trzeba użyć do rozepchnięcia na boki skruszonych fragmentów rurociągu i otaczającego je gruntu. W bezpośrednim otoczeniu kanału mogą też znajdować się większe kamienie (fot. 7), płyty żelbetowe, a nawet fragmenty konstrukcji stalowych. Autorowi znany jest również przypadek, kiedy końcowy fragment wymienianego rurociągu przechodził przez niezaznaczony na żadnej mapie fundament. W takich przypadkach najczęściej konieczne jest wykonanie wykopu punktowego. Ryzyko wystąpienia takich przypadków także należy uwzględnić. W zależności od rodzaju materiału, z którego wykonany jest stary rurociąg, konieczne jest zastosowanie odpowiedniej głowicy. Generalnie, do materiałów kruchych (np. kamionka, beton) stosowane są głowice kruszące. Do materiałów podatnych (np. stal, PE) konieczne jest stosowanie głowic tnących. Problematyczne jest niszczenie rur żelbetowych, których zbrojenie jest podatne, a beton kruchy. W przypadku wymiany kanału, na którym występują znaczne odchyłki od linii prostej, należy brać pod uwagę możliwość pojawienia się nadmiernych ugięć kątowych w połączeniach modułów, które w połączeniu z większymi siłami wzdłużnymi wynikającymi z występującego tarcia na zewnętrznej powierzchni modułów i siły dociskającej moduły do głowicy mogą prowadzić do ich uszkodzeń i pęknięć. Można temu zapobiec poprzez zastosowanie głowicy o nieco większej średnicy zewnętrznej, która zapewni modułom większy luz we wnętrzu tworzonej przez nią przestrzeni. Wiąże się to jednak ze wzrostem siły ciągu. W technologii Burstlining WIR siła ciągu głowicy wywołuje siły reakcji, które za pośrednictwem podstawy urządzenia do podciągania liny i dołączonej do niej klatki wyciągowej są przenoszone na kinetę i ścianę studni (fot. 1). Kiepski stan techniczny studni może być przyczyną pękania kręgów studziennych, co w ostateczności może utrudnić zakończenie prac w sposób bezwykopowy. Kiedy zachodzi obawa o wystąpienie takiego przypadku lub w bezpośrednim sąsiedztwie studni spodziewane są pustki powietrzne wywołane jej nieszczelnością, wskazane jest wykonanie iniekcji. Podsumowanie Realizacja projektów renowacji przewodów kanalizacyjnych lub ich bezwykopowej wymiany zawsze związana jest z ryzykiem. Jest ono odpowiednio mniejsze w przypadku renowacji kanałów metodą Shortlining WIR, ale jej stosowanie wiąże się z redukcją przekroju poprzecznego. Większe ryzyko związane ze stosowaniem bezwykopowej wymiany kanałów można obniżyć dzięki zebraniu jak największej ilości informacji na temat samego rurociągu i jego bezpośredniego otoczenia. W obu metodach istotne jest przestrzeganie procedur i kolejności realizacji operacji. Sprzęt i moduły rurowe przystosowane są do prowadzenia prac w studniach o średnicy wewnętrznej co najmniej 1 m. W przypadku technologii kruszenia rur istotna jest również głębokość studni nie powinna być ona płytsza niż 1,5 m. W przypadku studni płytszej może zajść konieczność demontażu jej zwieńczenia. Przy realizacji projektów renowacji kanałów metodą Shortlining WIR czasem dochodzi do sytuacji, gdzie na jednym lub Fot. 6. Kompaktowa wciągarka hydrauliczna, wycinak i korzenie wycięte z kanału DN200 Rys. 2. Schemat ideowy bezwykopowej wymiany kanału metodą Burstlining WIR Fot. 7. Kamień spoczywający na kanale DN150 powiększanym do średnicy DN200 kilku odcinkach niemożliwe jest przeciągnięcie sprawdzianu wymiarowego. W takiej sytuacji na problematycznych odcinkach stosowana jest technologia Burstlining WIR. Średnica zastosowanych modułów odpowiada tym, jakie zostały użyte na innych odcinkach kanału. Głowica krusząca nie niszczy całego odcinka, a jedynie rozpycha miejsca większego zwężenia przekroju. W ten sposób możliwe jest zachowanie właściwych przekrojów na całej długości kolektora. Oferowane przez PPHU WIR technologie są z powodzeniem stosowane od wielu lat przez różne firmy wykonawcze i przedsiębiorstwa wodno-kanalizacyjne. Ich skuteczność wynika między innymi z uwag i doświadczeń przekazywanych przez naszych partnerów, a następnie zamienianych przez nas w odpowiednie rozwiązania techniczne lub procedury. W ten sposób obie technologie są przez nas wszystkich ciągle udoskonalane ku obopólnemu pożytkowi. I za to Wam dziękujemy. 66 Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2006

6 Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec