ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЮКЕРОВ С ПОМОЩЬЮ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В последние годы большое значение приобретают вопросы применения бестраншейных методов ремонта и реконструкции дюкеров. Как известно, наша страна покрыта обширной сетью рек, по дну которых проложены тысячи километров дюкерных переходов (напорных трубопроводов, соединяющих два самотечных или напорных трубопровода) в виде продуктопроводов различного назначения. Это и водоотводящие, и водопроводные, и газовые дюкера, которые объединяет одно обстоятельство: они выполнены из стали и срок эксплуатации большинства из них превысил все возможные пределы.

Некоторые дюкера проложены еще в 40—60-х гг. XX в. и нуждаются в срочном ремонте или замене. Многие трубопроводы изношены до такой степени, что в них имеются многочисленные сквозные отверстия (свищи), через которые вытекает перекачиваемая жидкость. Если по дефектному дюкеру транспортируется питьевая вода, то это приводит к большим ее потерям и бесполезной трате электроэнергии, однако если протечки образовались в водоотводящем трубопроводе, то это уже ведет к постоянному загрязнению природного водоема и переносу загрязненной воды на большое расстояние за короткий промежуток времени.

Сложность ремонта дюкеров заключается в том, что составляющие его участки трубопроводов расположены на разных геодезических отметках, из-за чего трасса дюкера всегда криволинейна (с большими или меньшими уклонами).

Еще сравнительно недавно все изношенные дюкера просто выводились из эксплуатации и рядом строились новые, при этом прибрежные трубопроводы переключались на новый дюкер, что вызывало необходимость строительства дополнительного байпаса (обводной трубы) протяженностью до нескольких сот метров. Старый же дюкер оставался на месте и продолжал разрушаться, становясь причиной дополнительного ущерба окружающей среде и представляя угрозу судоходству.

Позитивным шагом в решении проблемы ремонта дюкеров стало применение бестраншейных методов протягивания в существующий дюкер полимерных труб меньшего, чем дюкер или практически одинакового диаметра и с предварительным сжатием и последующим естественным расширением. Однако оба этих метода приводят к уменьшению диаметра нового трубопровода, поэтому не получили широкого распространения.

Датской компанией «Per Aarsleff A.S.» предложен новый метод восстановления трубопроводов большого диаметра и дюкеров. Метод основан на известной технологии «Insituform», права на использование которой принадлежат компании «Per Aarsleff».

Суть метода «Insituform» заключается в прокладке мягкого полиэфирного рукава, предварительно пропитанного полиэстровой, эпоксидной или винилэстровой смолой, в существующий очищенный и осмотренный трубопровод. Рукав подводится к специально сооруженной вышке над стартовым смотровым колодцем и закрепляется на ней (рис. 16.1). Затем рукав наполняется водой и постепенно начинает выворачиваться в старом трубопроводе по направлению к финишному колодцу. Через некоторое время рукав выворачивается полностью, достигая финишного колодца. На этом заканчивается первый этап прокладки.

На втором этапе происходит процесс полимеризации (твердения смолы) в вывернутом и прижатом к стенкам трубопровода рукаве.

Рис. 16.1. Фрагмент подачи бесшовного рукава к вышке над колодцем

Для этого вода подогревается (с помощью бойлера) до температуры около 95°С. Такая температура поддерживается от 6 до 24 часов в зависимости от типа смолы и условий проведения работ. После нагревания вода постепенно охлаждается и через некоторое время удаляется. В результате твердения смолы, которой был пропитан рукав, он приобретает прочность, необходимую для восприятия внешнего и внутреннего давления. Таким образом, в результате восстановления получается новый самонесущий трубопровод, срок службы которого составляет не менее 50 лет, что доказано научными исследованиями и опытами.

С начала 1980-х гг. компания «Per Aarsleff» стала применять метод «Insituform», модернизированный для восстановления дюкеров. Наиболее значимые объекты, санированные по этой технологии (например, в Дрездене и Магдебурге через р. Эльба, в Лейпциге через р. Эльстер и др.), имели длину от 145 до 328 м, наружный диаметр от 1050 до 2000 мм при толщине стенки трубы от 24 до 40 мм.

Учитывая сложность задачи, до начала процесса восстановления дюкера между заказчиками и исполнителями работ согласовываются технические возможности операции, а также возможные риски, которые не исключают отрицательный результат и применение альтернативных решений из числа традиционных методов. На предварительной стадии анализируются следующие параметры: диаметр (может быть от 100 до 2500 мм); протяженность (может быть до 1000 м); состояние старой трубы (труба не должна иметь сплошных разрывов); профиль (уклоны отдельных участков трубопроводов); конструкционные особенности береговых сооружений; возможность отключения дюкера на время установки рукава; материал трубопровода; количество и величина углов поворота.

В случае решения о санации с использованием технологии «Insituform» проводится статический расчет трубопровода, на основании которого выбирается толщина стенки готовой трубы. Как правило, она должна быть такой, чтобы даже после полного разрушения старой трубы могла воспринимать все возникающие нагрузки. После этого можно приступать непосредственно к проведению работ.

В первую очередь производится очистка дюкера для удаления осадка и мусора, а также снятия жировых отложений. Она проводится сначала при потоке сточных вод, затем сточные воды постепенно заменяются чистой водой. Для очистки применяются высокоэффективные промывочные машины с расходом воды 800 л/мин и рабочим давлением 13 МПа. Далее осуществляется телеобследование и калибрирование, чтобы убедиться в успехе прочистки и определить точный диаметр трубопровода.

На следующем этапе в существующую трубу протягивается рукав полиэтиленовым слоем наружу, а фетровым с пропиткой — внутрь. Затем в протянутый первый рукав пропускается второй рукав фетровым слоем с пропиткой наружу, а полиэтиленовым — внутрь. Далее рукавная конструкция нагревается и в результате полимеризации смолы приобретает необходимую прочность. Концы рукава обрезаются, и проводится телеобследование качества выполненных работ. После этого дюкер готов к вводу в эксплуатацию.

Описанным методом можно восстанавливать как напорные, так и безнапорные трубопроводы диаметром от 150 до 2000 мм. На российских объектах ремонта и реконструкции водопроводных и водоотводящих сетей по этой технологии работает ЗАО «Пер Аарслефф», которое является дочерней компанией «Per Aarsleff A. S.».

Для восстановления водоотводящих дюкеров хорошо себя зарекомендовала технология «Berolina-Liner» (Германия). В этом оригинальном техническом решении также используется стойкий к механическим и термическим нагрузкам двухслойный бесшовный рукав, но вводится он в восстанавливаемый трубопровод не последовательными слоями, а единовременно в виде предварительно сжатой (деформированной) конструкции, внутри которой между прижатыми друг к другу слоями имеется клеевой состав, твердеющий под интенсивным воздействием ультрафиолетовых лучей (рис. 16.2). С помощью этого метода может производиться оперативный бестраншейный ремонт, не требующий выполнения земляных работ, сохраняющий окружающую среду и не препятствующий движению транспорта. Метод позволяет практически полностью сохранить профиль ремонтного участка трубопровода независимо от его сложности, т.е. бесшовная двойная трубная оболочка является универсальной.

Технология нанесения бесшовного рукава заключается во введении его с закрытой бобины (для исключения возможного предварительного воздействия на материал ультрафиолетовых лучей) в старый трубопровод через стартовый колодец посредством протяжки в сторону финишного колодца с помощью лебедки и троса, контактирующего с герметично закрытым торцом (рис. 16.3).

а)

Рис. 16.2. Состояния бесшовного рукава: а — исходное при введении в старый трубопровод; б — промежуточное в период процесса расправления рукава в результате подачи воздуха; в — конечное после подачи сжатого воздуха и полимеризации клеющего материала

Рис. 16.3. Процесс протяжки двухслойного деформированного рукава (а)

и полимеризации смолы (б):

1 — закрытая бобина; 2 — направляющие ролики; 3 — подлежащий санации трубопровод; 4 — лебедка с тросом; 5 — компрессор; 6 — рукав после операции раздутия; 7 — источник ультрафиолетового облучения

После операции протаскивания рукав выравнивается параллельно оси трубопровода и наполняется сжатым воздухом при давлении до 0,5 МПА. Бесшовный двухслойный рукав, имеющий толщину от 3,5 до 10 мм, благодаря своей структуре, состоящей из ненасыщенного полиэстера на базе изофталовой кислоты и смол из натурального каучука со стекловолокнистыми включениями (до 45% общего объема), обладает податливостью к постепенному распрямлению и, плотно прижимаясь к внутренним стенкам трубопровода различного профиля, прочно закрепляется в данном положении в результате отверждения клеевого состава ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 365—420 мм. Метод позволяет восстанавливать трубопроводы диаметром от 200 до 800 мм.

Метод с успехом может применяться при изменении диаметров, любых живых сечениях труб, поворотах и т.д. После отверждения клеевого состава защитная оболочка может выполнять функции самонесущей конструкции и удовлетворять требованиям стандартов по водонепроницаемости, по степени допустимой интенсивности запахов, выделяемых смолой и не влияющих на загрязнение окружающей атмосферы. Материал рукавов сертифицирован для использования в водоотводящих сетях и соответствует европейским нормам качества продукции по DIN EN ISO 9001.