ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ СПЛОШНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ

Данная технология армирования внутренней поверхности трубопроводов специальным рукавом, изготовленным из полиэфирных и нейлоновых нитей, пропитанных полиэтиленом, является одной из наиболее эффективных для реконструкции изношенных сетей водоснабжения. На Московском водопроводе работы по санации этим способом (метод «Феникс») при использовании оборудования германской фирмы «Пройсаг Вассер унд Рортехник ГмбХ» ведутся с 1995 г.

Сущность данного метода заключается в закреплении у торцов и протягивании в полость трубы на всю длину ремонтного участка бесшовного полимерного рукава с плотной фиксацией его внутренней оболочки к внутренней поверхности трубопровода с помощью предварительно нанесенных клеевых составов (эпоксидной смолы) и давления воздуха или пара (рис. 9.2). Воздушный поток от компрессора обеспечивает выворот и продвижение оболочки по длине трубопровода, а термообработка приводит к быстрому твердению клеевых составов.

Рис. 9.2. Схема нанесения внутреннего защитного покрытия по технологии «Феникс»:

1 — автомобиль с необходимым оборудованием; 2 — полимерный чулок (рукав); 3 — компрессор; 4 — санируемый трубопровод

Полимерный рукав может иметь толщину 2 мм (при эксплуатации трубопровода под давлением воды до 3 МПа) или 3—10 мм при необходимости противодействия значительным внешним нагрузкам, а также достижения необходимой устойчивости и прочности, сравнимой с аналогичными показателями для нового стального или чугунного трубопровода.

В состав оборудования для санации трубопроводов по технологии «Феникс» входят: установка для гидравлической очистки внутренней поверхности трубопровода; установка «Феникс» с реверсивной машиной и парогенератором; передвижная мастерская с пескоструйной установкой для очистки внутренней поверхности трубопровода; пылепоглотитель для удаления загрязнений путем создания вакуумного разряжения; компрессор, барабан с чулком и устройства для прочистки; телевизионное оборудование для контроля качества санации трубопровода.

Область применения метода нанесения сплошного полимерного покрытия — стальные и чугунные трубы диаметром 150—900 мм. Длина ремонтного участка определяется в зависимости от диаметра восстанавливаемого трубопровода: при диаметре 150 мм она составляет 500 м, при диаметре 300 мм — 300 м, при диаметре 900 мм — 100 м.

Метод обеспечивает механическую прочность и герметичность восстановленного трубопровода, используется при любой глубине заложения труб (в грунте или непроходных каналах) и не зависит от типа грунтов, окружающих трубопровод. Он эффективен при следующих видах повреждений: трещины (продольные, поперечные, винтообразные), абразивный износ, свищи (при отсутствии инфильтрации воды в трубу). При других повреждениях (раскрытых стыках, смещении труб в стыках) необходима предварительная подготовка, обеспечивающая соосность труб в местах дефектов.

Внутренняя поверхность трубопровода перед санацией должна быть очищена до металлического блеска в соответствии со степенью А по ГОСТ 9.402-80 «Изоляция подземных трубопроводов», что обеспечивается многократным протаскиванием скребкового снаряда с металлическими гребенчатыми и радиальными скребками, специального манжетного снаряда для сбора отложений и поролонового поршня для удаления остатков отложений, а также использованием гидравлической очистки.

Соотношение эпоксидной смолы и отвердителя в период производства работ по нанесению полимерного рукава должно составлять 1:1. Скорость подачи рукава в трубопровод 2,5 м/мин независимо от диаметра восстанавливаемого трубопровода.

Продолжительность этапов затвердевания клеевого состава не менее 5 ч при температуре пара 105 °С, а продолжительность этапа охлаждения — не более 6 ч при температуре 50 °С. Санация проводится при температуре наружного воздуха не ниже 0 °С.

Нанесенное полимерное покрытие должно быть сплошным, без видимых дефектов. В случае обнаружения любых видимых дефектов (разрыв рукава, вздутия пленки и т.д.) рукав извлекается из трубы и процесс санации повторяется.

Применяемые в процессе санации по методу «Феникс» материалы, а также защитное покрытие в целом должны соответствовать существующим санитарным требованиям, в частности разрешениям органов санитарного надзора РФ на использование в качестве облицовки трубопроводов, транспортирующих питьевую воду, и иметь сертификат соответствия Госстандарта РФ. Проектирование ремонтных работ по методу «Феникс», а также производство работ по нанесению покрытий, включая операции по предварительной прочистке трубопровода, должны производиться в соответствии с требованиями «Правил по проведению ремонта (санации) внутренней поверхности трубопроводов полиэтиленовым рукавом по технологии “Феникс”».

Длина прочищаемого участка трубопровода при применении метода «Феникс» не должна превышать 100 м, так как используемые стандартные шланги для гидравлической очистки имеют длину до 100 м. Профиль прочищаемого участка должен иметь постоянный уклон, обеспечивающий сток воды из трубопровода. Для исключения застревания рукава на поворотах и образования на нем складок угол поворота трубопровода при санации должен быть: для труб диаметром 150 мм — не более 15°, для труб диаметром 300—900 мм — не более 45°.

Используя для армирования старых трубопроводов тонкие защитные полимерные оболочки, наносимые с помощью метода «Феникс» или другими бестраншейными способами, следует рассмотреть вопросы значимости оболочек и их эффективности для последующей эксплуатации восстановленных сетей. Как известно, любой находящийся в эксплуатации трубопровод воспринимает давление подземных вод, грунтов, нагрузку от транспорта, собственного веса конструкции и изменения температурных условий. Перечисленные обстоятельства могут привести к прогибу, который стабилизируется после уплотнения грунта и образования грунтового свода. Исключение прогиба от давления засыпки и воздействия транспортных нагрузок или сведение его к минимуму может быть достигнуто применением труб высокой жесткости (с толстой стенкой или высоким модулем упругости). Трубопровод, подвергшийся бестраншейному восстановлению путем нанесения внутреннего защитного полимерного покрытия, испытывает те же нагрузки, однако часть нагрузки может восприниматься его защитным покрытием, имеющим, как правило, низкий модуль упругости.

Для определения степени восприятия нагрузок на защитные покрытия необходимо руководствоваться следующими положениями. Поскольку при восстановлении сети траншея не нарушена и окружающий трубопровод грунтовый свод воспринимает ту же постоянную нагрузку, то дополнительный прогиб наблюдаться не будет. Внутреннее защитное покрытие трубопровода испытывает только гидростатическое давление воды, а давление грунта будет восприниматься лишь при нарушении грунтового свода от инфильтрации и эксфильтрации. При этом старая труба даже при наличии значительных повреждений способна воспринимать грунтовую нагрузку, действующую на текущий момент времени, иначе трубопровод бы обрушился. Кроме того, при отсутствии пустот за наружной поверхностью трубы прогиб (отслаивание) защитного покрытия от осадки грунта эффективно ограничивается контактом с жесткими стенками старой трубы.

При наличии пустот возникает риск осадки грунта. Однако, если пустоты заполнить цементом, существующий грунтовый свод стабилизируется и труба с защитным покрытием снова будет воспринимать соответствующие нагрузки. В связи с этим выбор в качестве защитных оболочек материалов с большой жесткостью нецелесообразен, так как более податливая тонкая оболочка лучше пригоняется к окружающему грунту. Другими словами, при восстановлении трубопроводов необходимо использовать менее жесткие трубы и одновременно повышать жесткость окружающего грунтового свода.

При установке гибкой оболочки на ремонтном участке трубопровода основное внимание должно уделяться не прогибу, а исключению кольцевых зазоров между старой трубой и защитным покрытием, что достигается качеством проведения восстановительных работ. При устранении инфильтрации, эксфильтрации и миграции воды между стенкой старой трубы и внутренней оболочкой конструкция трубозащитного покрытия не будет подвергаться разрушению и будет продолжать воспринимать нагрузку от грунта и транспорта.

Практика применения защитных оболочек показала, что возможны три состояния эксплуатируемой трубопроводной системы с внутренним пластиковым покрытием:

• 1) обладание конструктивной прочностью, когда в трубопроводе нет трещин (за исключением волосяных менее 0,1 мм в металлических и неметаллических или менее 0,3 мм в железобетонных трубах) и он обеспечен полной несущей способностью; в этом случае реконструкция необходима для восстановления герметичности;
• 2) обладание достаточной несущей способностью, когда в трубопроводе имеется одна или несколько продольных трещин и он не обладает самостоятельной несущей способностью, т.е. целостность трубопровода обеспечивается совместной работой с окружающим грунтом в системе «труба—грунт»; в этом случае реконструкция необходима для восстановления несущей способности и герметичности;
• 3) отсутствие достаточной несущей способности, когда в трубопроводе имеется большое количество крупных продольных трещин и система «труба—грунт» больше не обладает несущей способностью; в этом случае реконструкция необходима для восстановления несущей способности и герметичности.

Таким образом, можно констатировать, что на работу внутренней защитной оболочки наибольшее влияние оказывает степень повреждения структуры ремонтного участка трубопровода.