Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Строительство, реконструкция и ремонт водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными методами

Трубы, механизмы и оборудование для прокладки

инженерных сетей

В системах городского водоснабжения применяются следующие трубы: стальные из нелегированной углеродистой стали; стальные с различными наружными и внутренними антикоррозионными покрытиями; чугунные из серого чугуна; высокопрочные чугунные из шаровидного графита (ВЧШГ); асбестоцементные и полимерные.

Как показывают данные статистики отказов на водопроводных сетях, применение стальных, чугунных (из серого чугуна) и асбестоцементных труб в большинстве случаев не способствует надежной, долговечной и безаварийной работе водопроводных сетей, а также энерго- и ресурсосбережению с обеспечением качества воды, подаваемой населению. Например, результаты обработки статистических данных по отказам за последние годы на более чем 126 тыс. км городских водопроводных сетей и около 5 млн км распределительных сетей, представленные Союзом по водо- и газообеспечению ОУСИ^(Германия), показали, что меньшая аварийность наблюдается на трубах из ВЧШГ (рис. 1.13), а большая — на трубах из серого чугуна.

Статистические данные Московского водопровода по аварийности трубопроводов из полимерных материалов также показали, что интенсивность их отказов в 2004 г. составила 0,368 аварии в год на 1 км трубопровода при 0,5 аварии стальных трубопроводов. Таким образом, для использования в качестве ремонтных материалов предпочтительны трубы полимерные и ВЧШГ.

ВЧШГ ПЭ Сталь Серый чугун

Материал труб

Рис. 1.13. Надежность водопроводных сетей из различных материалов

Для бестраншейной прокладки трубопроводов применяют трубы из различных конструкционных материалов. Наиболее широкий ассортимент труб различного материала и диаметра используется для микротоннелирования. Так, для микротоннельной и мини-тоннельной проходки в грунте специально выпускаются трубы керамические, железобетонные, полимербетонные, стеклопластиковые, полиэтиленовые, поливинилхлоридные, а также из других материалов (каменное литье, асбестоцемент и т.д.).

Керамические трубы для микротоннелирования производят в основном за рубежом на предприятиях по выпуску керамических изделий. Диаметр труб составляет от 160 до 600 мм. Особые требования к качеству сырья и сложный цикл его подготовки перед формовкой и обжигом приводят к тому, что более 80% стоимости технологической линии по производству этих труб приходится на оборудование для подготовки сырья. Американская корпорация «Can Clay» выпускает специальные керамические трубы диаметром от 150 до 1200 мм и длиной до 3 м. Прочность таких труб на сжатие достигает 75 МПа, что превышает прочность всех стандартных материалов, предназначенных для изготовления труб, прокладываемых способом продавливания, и позволяет прикладывать усилие продавливания, равное 3358 тс для труб диаметром 1200 мм и 1016 тс для труб диаметром 600 мм. При этом следует отметить, что испытание на прочность готовых керамических труб должно производиться после их предварительного замачивания. В противном случае при прокладке труб в сыром грунте их прочность может оказаться недостаточной.

Железобетонные трубы (рис. 1.14) выпускаются диаметром от 200 до 2500 мм (при малых диаметрах не армируются). За счет применения различных внутренних футеровок (полиэтилен, стеклопластик, керамика) железобетонные трубы становятся конкурентоспособными по качественным показателям по сравнению с другими трубами, изготовленными из дорогостоящих материалов.

Полимербетонные трубы относят к наиболее прочным (прочность на сжатие 120—150 МПа) и обладающим высокой химической стойкостью изделиям. Полимербетон является композитным материалом из песка различных фракций, мелкого щебня и полиэфирной смолы. Преимущество таких труб состоит в том, что они значительно легче аналогичных изделий из цементобетона.

Полимербетонные трубы применяются в технологиях микротоннелирования (диаметр труб от 200 до 600 мм) и продавлива-

Железобетонные трубы для микротоннелирования фирмы «Педершааб» (Дания)

Рис. 1.14. Железобетонные трубы для микротоннелирования фирмы «Педершааб» (Дания)

ния. Однако в настоящее время они в 1,5—2 раза дороже железобетонных, что ограничивает возможности их более широкого использования. Герметичное соединение полимербетонных труб с действующими сетями может осуществляться с помощью специальных высокопрочных муфт из стали с титановым сплавом.

В России для бестраншейной прокладки водопроводов используют полимербетонные трубы овоидального (яйцевидного) сечения (рис. 1.15) фирмы «Meyer» (Германия). Такие трубы могут применяться для восстановления ветхих безнапорных водоотводящих коллекторов (рис. 1.16).

Полимербетонные трубы овоидального сечения

Рис. 1.15. Полимербетонные трубы овоидального сечения

Стеклопластиковые трубы (рис. 1.17) практически идеальны для технологии микротоннелирования. Они прочнее и легче полимербетонных, обладают гладкой, химически стойкой поверхностью. Наиболее распространены в нашей стране стеклопластиковые трубы фирмы «НоЬаз» (Австрия) и ООО «Стеклопласт» (максимальный диаметр 1500 мм).

Стеклопластиковые трубы используют и для бестраншейного ремонта водоотводящих коллекторов. При этом внутри старой несущей трубы протягивают стеклопластиковую трубу длиной до 3 м. Соединение труб осуществляется раструбным способом с использованием конусной насадки без дополнительных уплотнительных материалов (рис. 1.18).

Элементы конического узла соединения изготавливаются на этапе формования стеклопластиковой трубы. С учетом малой массы изделий для прокладки или протягивания применяют несложные тяговые устройства (лебедки), а сам процесс занимает немного времени. Например, на бестраншейное протягивание стеклоплас-

Фрагмент установки трубы овоидального сечения внутри старого трубопровода

Рис. 1.16. Фрагмент установки трубы овоидального сечения внутри старого трубопровода

Рис. 1.17. Стеклопластиковые раструбные трубы

О

Рис. 1.18. Вариант раструбного соединения труб

тиковой трубы диаметром 800 мм в старый трубопровод диаметром 900 мм при длине ремонтного участка 70 м усилиями трех рабочих затрачивается 4 часа. Зазор, образующийся между стенками старого и нового трубопроводов, заполняется, как правило, легким бетоном.

Трубы из полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ) и полипропилена (Я/7) применяют при бестраншейной прокладке в основном трубопроводов малого диаметра (до 400 мм). При больших диаметрах труб увеличивается расход материала (за счет увеличения толщины стенки), что отражается на их стоимости. Технология изготовления таких труб в виде коротких модулей достаточно проста, что позволяет наладить их производство без больших капитальных затрат. Многие строительные фирмы, имеющие пневмопробойники и бурошнековые машины, изготавливают такие трубы самостоятельно. Трубы, как правило, соединяются с помощью резьбовых соединений (рис. 1.19).

Для протягивания труб из пластика при реализации бестраншейных технологий используются специальные быстросъемные металлические головки (рис. 1.20). Внутри головок установлены зубцы-захваты, обеспечивающие прочное соединение с трубопроводом при различной толщине стенок труб, диаметр которых от 16 до 630 мм. Конструкция головок должна учитывать допустимые тяговые усилия, возникающие при бестраншейной прокладке полимерных труб. Кроме выполнения основной функции, т.е. протягивания, головки изолируют торец трубопровода от попадания в него различных загрязнений в период проведения работ.

Соединение труб из ПВХ с помощью резьбы

Рис. 1.19. Соединение труб из ПВХ с помощью резьбы

Неординарные условия проведения строительных работ по прокладке трубопроводов бестраншейными методами, широкий диапазон диаметров труб, различная протяженность ремонтных участков, а также высокая степень ответственности объектов обусловливают необходимость расширения ассортимента труб, в том числе выполнение их из различных материалов в разных комбинациях. Так, на рис. 1.21 показана железобетонная труба с внутренним стеклопластиковым сердечником, а на рис. 1.22 — армированная стекловолокном полимерная труба Hobas GRP-pipes фирмы «Hobas».

Для соединения полимерных труб Hobas GRP-pipes применяются специальные муфты с мембраной из эластомера, которые легко смыкаются, образуя герметичное и прочное соединение. С помощью труб Hobas GRP-pipes в 2000 г. установлен своеобразный рекорд по продавливанию: 470,5 м при глубине 5,5—10,3 м в относительно сложных грунтовых условиях.

Следует отметить высокую стойкость полимерных труб к истиранию, это относится в основном к трубам из полиэтилена высокой плотности и полипропилена. Малая степень истираемости внутренней и внешней поверхности иногда является решающим обстоятельством для окончательного выбора материала труб при нескольких альтернативных решениях. Степень истираемости определяется по следующей методике.

Отрезок трубы длиной 1 м распиливают вдоль. В результате образуется открытый желоб. Желоб помещается в специальную

для микротоннелирования с внутренним стеклопластиковым сердечником фирмы «Педершааб» (Дания)

Рис.1.21.Труба для микротоннелирования с внутренним стеклопластиковым сердечником фирмы «Педершааб» (Дания)

Рис. 1.20. Головки для протягивания труб из пластика фирмы «Pipe Equipment Specialists Ltd.»

машину (по типу качелей), плотно закрепляется и подвергается цикловой нагрузке на истирание после наполнения водой и кварцевым гравием (рис. 1.23).

1000

Схема метода многоцикличного испытания на истирание

Рис. 1.23. Схема метода многоцикличного испытания на истирание

с наклонами

Крышка

Полимерная труба НоЬав вЯР-р/рез, армированная стекловолокном

Рис. 1.22. Полимерная труба НоЬав вЯР-р/рез, армированная стекловолокном,

перед введением в раму продавливающей установки

Торцевая заслонка

Ширина

поверхности

Используемый для испытаний материал (кварцевый гравий) должен быть природным и не бывшим в употреблении. Его гранулометрический состав должен отвечать стандартным требованиям по среднему размеру зерен песка и его количеству (в ч. по массе). Другими словами, количество используемого гравия должно быть таким, чтобы имитировался процесс истирания стенок трубопровода в реальных условиях эксплуатации.

Гравий заливается водой до половины высоты желоба. Затем желоб накрывается крышкой и попеременно наклоняется на 22,5° в продольном направлении. Проба подвергается 200-тысячному циклу нагрузки, в результате чего имитируется абразивный износ стенок образца трубопровода.

Измерение образовавшихся углублений (наибольших порезов на поверхности) после всего цикла нагрузки выполняется по линии основания стрелочным прибором (цена деления шкалы 0,01 мм) минимум в 20 местах (краевые зоны 15 см с обеих сторон не учитываются). Таким образом, измерения проводятся на оставшихся 70 см длины образца. Глубина порезов измеряется соответственно после 50 000, 100 000, 150 000 и 200 000 наклонов. Результатом испытания является максимальное значение глубины пореза по данным отдельных измерений, полученных после 100 000 наклонов.

Трубы из ВЧШГ благодаря своим уникальным качествам в ближайшем будущем окажут серьезную конкуренцию трубам из других материалов, используемых в бестраншейных технологиях.

В настоящее время трубы из ВЧШГ (по зарубежной терминологии, ковкого чугуна) применяют в системах наружного водоснабжения и водоотведения городов (в том числе в сейсмически активных районах), в противопожарных системах водоснабжения, на промышленных опреснительных установках, в системах горячего водоснабжения (наружные сети горячего водоснабжения и тепловые сети с температурой воды до 150°С), при строительстве трубопроводов для транспортировки нефтесодержащих жидкостей, содержащих углекислый газ и сероводород природного или бактериального происхождения до 0,1 мольного процента, при строительстве зданий и сооружений (для устройства фундаментных свай с бетонными наполнителями).

Высокие прочностные характеристики чугуна с шаровидным графитом обусловлены тем, что в отличие от традиционного серого чугуна он имеет микроструктуру не в виде графитовых пластинок (рис. 1.24, а), а с углеродными компонентами в виде шаров (рис. 1.24, б), что приводит к резкому снижению его ломкости

а)

Структура серого чугуна (а) и чугуна с шаровидным графитом (б)

Рис. 1.24. Структура серого чугуна (а) и чугуна с шаровидным графитом (б)

  • (увеличение в 100 раз)
  • (хрупкости), характерной для серого чугуна. Данные свойства материала обеспечиваются посредством добавки в расплав серого чугуна в качестве модификатора металлического магния (100—300 г на 1 т расплава).

Механические свойства труб, фланцев и стопоров, выполненных из чугуна с шаровидным графитом, характеризуются следующими показателями: предел прочности — 420 (42) МПа (кгс/мм2), условный предел текучести — 300 (30) МПа (кгс/мм2), относительное удлинение — 10%.

При проектировании сетей водоснабжения и напорной канализации и производстве работ бестраншейным способом должны использоваться трубы из высокопрочного чугуна, имеющие основные показатели свойств, соответствующие требованиям международного стандарта качества /50 2531. При этом в первую очередь следует рассматривать возможность применения труб с внутренним цементно-песчаным покрытием (ТУ 14-154-23-90 и ТУ 14-3-161-183-2000) и внешней защитной полиэтиленовой пленкой. На рис. 1.25 показан продольный разрез трубы из ВЧШГ с низкопрофильным раструбом, а в табл. 1.1 — основные размеры. При соответствующем обосновании и адаптации к конкретной бестраншейной технологии данная конфигурация трубы является потенциально приемлемой.

Как показано на рис. 1.25, обязательным условием использования таких труб должно быть устройство специальных низкопрофильных раструбов или даже безраструбных соединений отдельных секций труб, при которых могут быть обеспечены небольшие усилия для их протаскивания в грунте или в восстанавливаемом трубопроводе.

Труба из ВЧШГ с низкопрофильным раструбом под нахлесточное

Рис. 1.25. Труба из ВЧШГ с низкопрофильным раструбом под нахлесточное

сварное соединение

Таблица 1.1

Основные размеры трубы (мм) под нахлесточное сварное соединение

Условный

диаметр,

°у

О

°2

Б

Масса

раструба,

кг

Масса трубы с раструбом, кг, при длине

6000 мм

100

108

117,5

137,5

6

4,1

138,2

150

160

169,5

189,5

6

5,9

203,9

200

202

221,5

241,5

6,3

7,7

269,7

250

264

273,5

293,5

6,8

9,5

335,4

300

316

325,5

345,5

7,2

11,3

401,2

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы