Санация трубопровода методом нанесения цементно песчаного покрытия

Обновлено: 12.05.2024

ПОЛОЖЕНИЕ О САНАЦИИ ВОДОПРОВОДНЫХ И ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ

УТВЕРЖДЕНО на заседании НТС ГОССТРОЯ РОССИИ от 16.09.2003 N 01-НС-15/3

В "Положении о санации водопроводных и водоотводящих сетей" изложены методические рекомендации, порядок организации и планирования работ по санации водопроводных и водоотводящих (канализационных) сетей. В основу рекомендаций положены технико-экономические и экологические факторы, а также эксплуатационные показатели прогрессивных отечественных и зарубежных технологий восстановления водопроводных и водоотводящих сетей.

"Положение о санации водопроводных и водоотводящих сетей" разработано исходя из необходимости создания условий по обеспечению потребителей питьевой водой требуемого качества и количества, обеспечения экологической безопасности и надежности работы трубопроводов и оборудования водопроводных и водоотводящих (канализационных) сетей, улучшения организации и управления их эксплуатацией.

"Положение о санации водопроводных и водоотводящих сетей" регламентирует использование современных информационных технологий для выбора приоритетных объектов санации и поиска оптимальных методов и технологий восстановления трубопроводов.

Документ разработан творческим коллективом в составе: д.т.н. Примина О.Г., д.т.н. Пупырева Е.И. (ГУП "МосводоканалНИИпроект"), к.т.н. Храменкова С.В. (МГП "Мосводоканал"), к.т.н. Орлова В.А. (Московский государственный строительный университет).

В "Положении о санации водопроводных и водоотводящих сетей" использован опыт МГП "Мосводоканал" по эксплуатации трубопроводов Московского водопровода и канализации, а также специализированных предприятий, организаций и фирм, осуществляющих на территории Российской Федерации работы по санации подземных инженерных сетей различного назначения.

"Положение о санации водопроводных и водоотводящих сетей" предназначено для предприятий водопроводно-канализационного хозяйства городов и поселений РФ, городских служб эксплуатации подземных инженерных коммуникаций, строительных организаций, реализующих бестраншейную технологию производства работ по восстановлению трубопроводов.

Введение

Практика эксплуатации городских водопроводных и водоотводящих (канализационных) сетей в РФ показывает, что нарушения их нормального функционирования связаны в основном с авариями (отказами) на отдельных участках [1].

Во многом это вызвано ветхостью (физическим износом) большинства трубопроводов водопроводных и водоотводящих сетей (исчерпавших нормативные сроки службы), а также нарушениями режима течения жидкости по причине многочисленных структурных и функциональных дефектов, которые явились следствием неудовлетворительного проектирования, строительства и эксплуатации сетей. Существенную роль в нарушении нормального функционирования водопроводных и водоотводящих сетей играют дестабилизирующие надежность труб факторы.

Перечисленные обстоятельства привели к современному неудовлетворительному состоянию водопроводных и водоотводящих сетей большинства городов РФ - к снижению сроков службы трубопроводов по сравнению с нормативными и высокой интенсивности их отказов (аварий), в особенности на трубопроводах малого диаметра (на водопроводных сетях 200-400 мм и на водоотводящих сетях 125-300 мм).

Относительно низкий уровень надежности городских водопроводных и водоотводящих трубопроводов, их значительный износ приводят к явлениям инфильтрации (проникновение грунтовых вод в трубопроводы), вызывающим резкое увеличение расхода транспортируемых сточных вод к очистным сооружениям, и эксфильтрации (утечки воды из трубопроводов), что является причиной поднятия уровня грунтовых вод на территориях городов, подтопления и, как следствие, интенсивному разрушению зданий, сооружений и дорожных покрытий.

В связи с этим необходимость оперативного и качественного проведения ремонтно-восстановительных работ на поврежденных участках трубопроводов водопроводной и водоотводящей сети с целью повышения надежности их работы является актуальной задачей современного города и обусловлена не только техническими, но и экономическими, экологическими и социальными факторами.

На сегодняшний день в передовой зарубежной практике 95% объема работ по прокладке и реконструкции подземных инженерных коммуникаций производится бестраншейными методами, что позволяет снизить затраты на проведение ремонта трубопроводов на 10-40% (в зависимости от диаметра).

Во многих крупных зарубежных городах прокладка инженерных коммуникаций открытым способом уже запрещена [1]. Необходимо отметить, что в Европе постоянно растет число объектов, где находят применение различные методы бестраншейной технологии ремонта, реконструкции и прокладки коммуникаций. Причем этот рост более стремительный, чем в США, так как большинство крупнейших европейских городов было заложено несколько столетий назад.

В нашей стране из-за отсутствия соответствующего оборудования и материалов ремонт и прокладка коммуникаций в последние годы производились преимущественно открытым способом, что приводило к резкому увеличению стоимости работ и сроков строительства объектов, а также к необходимости разрушения дорожных покрытий и перекрытию движения автомобильного и железнодорожного транспорта.

Наряду с материальными, перечисленные обстоятельства создают и социальные проблемы - автомобильные пробки, неудобства пассажирам, пешеходам, водителям и, кроме того, приводят к ухудшению экологической обстановки в городах.

Получившая широкое распространение в последние десятилетия в зарубежной и отечественной практике технология бестраншейного ремонта и реконструкции водоотводящих сетей (санация труб) способствует успешному решению этих проблем.

Одним из пионеров разработки и внедрения перспективных методов бестраншейного восстановления и прокладки городских водопроводных и водоотводящих сетей является МГП "Мосводоканал".

В современных условиях одной из важных задач при планировании восстановления водопроводных и водоотводящих трубопроводов на территориях российских городов является применение обоснованного научного подхода к выбору первоочередных объектов санации и поиску оптимальных методов ее реализации.

Указанные обстоятельства потребовали создания общего методического подхода к вопросу восстановления водопроводной и водоотводящей сетей путем санации и разработки специального положения по ее проведению.

1. Общие положения

1.1. Назначение документации

"Положение о санации водопроводных и водоотводящих сетей" предназначено для предприятий водопроводно-канализационного хозяйства городов и поселений РФ, организаций, выполняющих работы по санации подземных трубопроводов, инженерно-технических работников коммунальных служб, специалистов строительного профиля.

1.2. Назначение санации, типы защитных покрытий

Под санацией трубопроводов понимается полное восстановление трубопровода путем устранения всех видов дефектов по длине труб и в местах их стыковки путем нанесения защитных покрытий (облицовок) при соблюдении (поддержании) исходных гидравлических характеристик течения потока транспортируемой воды.

В свою очередь, под восстановлением структуры трубопровода следует понимать ликвидацию:

- структурных дефектов (например, свищей - сквозных отверстий, продольных и поперечных трещин, расхождение стыков и других повреждений, которые приводят к эксфильтрации сточной воды и инфильтрации подземной воды);

- функциональных дефектов, вызванных как временными факторами (например, старением), так и неудовлетворительной эксплуатацией систем водоснабжения и водоотведения (например, появлением ржавчины на внутренних стенках труб, биообрастаний, бугристых наростов в виде уплотненных инородных включений и т.д.);

- дефектов, вызванных некачественным монтажом труб при их укладке в траншее (например, деформацией труб).

Технология проведения санации должна обеспечивать трубопроводу механическую прочность для выдерживания им постоянных нагрузок (насыпного грунта, покрытий и др.) и временных (транспортных средств). При этом восстановление структуры трубопровода не должно сопровождаться ухудшением функционирования трубопровода, появлением дополнительных проблем, которые ранее не наблюдались (например, ухудшением гидравлических параметров течения воды и других).

Методы санации водопроводных и водоотводящих сетей предусматривают нанесение следующих типов защитных покрытий (облицовок):

- набрызговых (облицовка цементно-песчаным покрытием); применяются в основном на стальных и чугунных напорных участках городских водопроводных и водоотводящих сетей практически любого диаметра;

- сплошных (протяжка полимерных гибких оболочек или пластиковых труб с сохранением или разрушением старого трубопровода); применяются на напорных и безнапорных сетях различного диаметра;

- спиральных (навивка полимерных профильных лент на внутреннюю поверхность трубопроводов); применяются в основном для безнапорных водоотводящих сетей;

- точечных (наложение временных и постоянных бандажей на внутренней поверхности трубопроводов).

Качественно проведенная санация подземных трубопроводов позволяет достичь следующих результатов:

- предотвратить коррозию металлических стенок трубопроводов за счет пассивного (изоляции стенок) и активного (образования на стенках субмикроскопического покровного слоя из оксидов железа) защитных эффектов;

- обеспечить требуемый уровень надежности трубопроводов и снизить аварийность на подземных сетях;

- сохранить неизменными (в некоторых случаях для трубопроводов больших диаметров даже улучшить) гидравлические характеристики (например, за счет уменьшения коэффициента гидравлического трения при использовании внутренних защитных оболочек из полимерных материалов);

- значительно уменьшить или предотвратить полностью явления инфильтрации и эксфильтрации, т.е. напрямую или косвенно способствовать снижению нагрузки на канализационные насосные станции и очистные сооружения, а также содействовать поддержанию соответствующей экологической обстановки.

2. Выбор методов бестраншейного восстановления и реконструкции водопроводных и водоотводящих сетей и анализ их возможностей

В табл.1 представлены сводные данные о наиболее распространенных в отечественной и мировой практике методах бестраншейного восстановления водопроводных и водоотводящих трубопроводов с их техническими, технологическими и эксплуатационными показателями.

Сравнительные показатели методов бестраншейного восстановления водопроводных и водоотводящих сетей

Технологические, технические и эксплуатационные показатели

Нанесение цементно-
песчаных покрытий

Протаскивание нового трубопровода в старый с его разрушением или без разрушения

Протаскивание гибкой предварительно сжатой полимерной трубы (Свейдж-лайнинг)

Протаскивание гибкой сложенной (U-образной) полимерной трубы (Слип-лайнинг)

Одной из важнейших проблем водоснабжения является обеспечение надежной работы трубопроводных систем. Использование трубопроводов из металлических труб на протяжении долгих лет ведет к увеличению риска аварий на трубопроводах. Главной причиной неудовлетворительного состояния трубопроводных систем подачи и распределения воды является внутренняя коррозия металлических труб. Стальные трубы при контакте с водой подвержены коррозии, в результате которой, на внутренней поверхности трубы образуются отложения, препятствующие нормальной перекачке воды, требующие повышения напора и, соответственно, больших затрат электроэнергии.

Продолжительная коррозия приводит к последствиям в виде точечного или площадного уменьшения толщины стенки. Также вследствие процессов старения в соединениях трубопроводов, в их уплотняющих системах, или в результате внешнего воздействия, как повреждения, подвижки или сотрясения, могут возникать не герметичности и утечки в трубопроводных сетях. Последствия не герметичностей проявляются в виде повышенных издержек производства из-за понесенных убытков или в виде высоко затратных мероприятий по ликвидации заражения земляного грунта и подземных вод, вызванными негерметичными трубопроводами.

Помимо этой проблемы существует еще одна проблема - это качество питьевой воды, которая становиться непригодной к употреблению по санитарным нормам. Острой является задача увеличения долговечности труб, применяемых в коммунальном хозяйстве и теплоэнергетике, где срок их службы в зависимости от способа прокладки, условий эксплуатации, вида теплоизоляции в 3-5 раз ниже нормативного. Это приводит к значительным потерям энергоресурсов и огромным затратам на ремонт и прокладку трубопроводов, в десятки раз превышающим стоимость применяемых при этом труб. В практической деятельности важно найти наиболее экономичный и практичный путь решения указанных задач, т.е. определить возможности создания безопасных условий для трубопроводов при наименьших затратах на их осуществление.

Ранее для решения проблем применяли обычный ремонт или дорогостоящую замену труб, то на сегодняшний день используются технологии санации. Для систем хозпитьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения наибольшее распространение получила технология внутренней цементно-песчаной облицовки труб, которая одинаково успешно применяется как при строительстве новых, так и при бестраншейной реконструкции действующих трубопроводов. Технология восстановления трубопроводов методом нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность труб является основным методом восстановления трубопроводов в мировой практике. Эта технология является удачной альтернативой дорогостоящей перекладки водопроводных сетей и позволяют работать без серьезных нарушений в дорожном движении, что в крупных городах может являться самым важным фактором при выборе методов производства работ. Технология восстановления изношенных трубопроводов методом нанесения цементно-песчаного покрытия обеспечивает значительную экономию времени и средств на выполнение работ, особенно в местах жилых построек и производственных территорий с развитой сетью подземных коммуникаций.

Сроки производства работ в 5-10 раз короче по отношению к новому строительству (перекладке). Продолжительность технологического цикла, в зависимости от местных условий, не превышает 2-4 дней. Стоимость работ по санированию изношенных трубопроводов не превышает 40% стоимости прокладки новых труб. При санации больших диаметров трубопровода эти затраты снижаются.

Цементно-песчаные покрытия являются надежным средством ликвидации различного рода дефектов на внутренней поверхности стальных и чугунных труб, а также антикоррозионным материалом.

Область применения метода ЦПП широка - диапазон диаметров санируемых трубопроводов могут быть от 325 до 3000 мм. Технология внутренней цементно-песчаной облицовки труб эффективно применяется при восстановлении работоспособности (санировании) изношенных подземных стальных и чугунных трубопроводов хозяйственно-питьевого, сельскохозяйственного, промышленного водоснабжения, горячего водоснабжения и напорной канализации для санирования старых, инкрустированных и корродированных труб, а также как защита от коррозии для новых труб и трубопроводов из стали и чугуна. Для трубопроводов горячего водоснабжения в цементно-песчаный раствор вводится специальные модифицирующие добавки, которые придают пластичность покрытию. Нанесение покрытия может производиться как на действующих трубопроводах, так и на вновь строящихся. Цементно-песчаное покрытие - является экологически чистым покрытием, и качество воды сохраняется в процессе транспортировки по трубопроводу. Проведенные работы по санации приводят к предотвращению коррозии внутренней поверхности трубопроводов минеральных отложений, биологических обрастаний. Восстановленный трубопровод методом цементно-песчаного покрытия увеличивает пропускную способность (улучшение гидравлических характеристик) действующих трубопроводов, а также увеличивается срок их службы.

Толщина слоя цементно-песчаного покрытия может составлять 4-13 мм в зависимости от типа трубопровода (сталь или чугун) и от диаметра.

Метод используется при любой глубине заложения труб (в грунте или непроходных каналах) и не зависит от типа грунтов, окружающих трубопровод.

Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий должны включать проведение подготовительных технических мероприятий, а также подготовку и приготовление компонентов смеси. Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий не производятся при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха менее 5°С.

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

САНИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТРУБОПРОВОДОВ НАНЕСЕНИЕ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНЫХ ПОКРЫТИЙ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Общие сведения

Технология восстановления изношенных трубопроводов методом нанесения цементно-песчаного покрытия обеспечивает значительную экономию времени и средств на выполнение работ, особенно в местах жилых построек и производственных территорий с развитой сетью подземных коммуникаций.

Применяется на стальных и чугунных трубопроводах систем хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения и канализации для следующих целей:

- предотвращения коррозии внутренней поверхности труб;

- предотвращения минеральных и биологических обрастаний;

- сохранения качества воды в процессе ее транспортировки;

- снижения утечек воды за счет герметизации свищей и стыковых соединений;

- увеличение срока службы труб.

Основные преимущества

Данная технология успешно применяется как при строительстве новых, так и для восстановления действующих трубопроводов, имеющих значительный износ.

Основное свойство покрытий на основе цемента состоит в наличии двух видов защиты - активной и пассивной.

Пассивная защита достигается за счет механической изоляции материала труб от перекачиваемой жидкости.

Активная защита основывается на щелочной реакции цементного раствора с возникновением раствора гидроокиси кальция с величиной рН равной 12,6. В таких условиях на границе "металл-цемент" коррозия материала труб почти полностью подавляется.

Кроме того, на поверхности покрытия в период эксплуатации формируется гидрофильный слой, который закрывает все дефекты покрытия (сколы, трещины, зоны сварных стыков и т.д.). Он имеет гелеобразную природу и значительно понижает гидравлическое сопротивление трубопровода, что приводит к сокращению расхода электроэнергии на перекачку.

Технические характеристики:

Диаметр изолируемых труб, мм, 114…1420

Толщина цементно-песчаного покрытия, мм, 8…12,7

Длина участка трубопровода ремонтируемого за один приём, м, до 250

Температура перекачиваемой жидкости, °С, 80

Срок службы трубопровода, лет, до 50.

Пояснительная записка эффективности применения технологии цементно-песчаного покрытия для восстановления трубопроводов

Трубопроводные системы относятся к долговременным и дорогостоящим сооружениям. На сооружение трубопроводных сетей приходится до 70-80% капиталовложений, затрачиваемых на строительство всех систем водоснабжения, и не менее 50% затрат на эксплуатацию.

Преждевременный износ стальных трубопроводов приводит к необходимости замен отдельных участков трубопровода, при этом стоимость проводимых капитальных ремонтов превышает стоимость, при которых расход на замену становится сопоставим по объемам применения нового строительства. В этих условиях вопросы рационального использования водопроводных сетей и, прежде всего, металлических трубопроводов имеют особо важное значение.

Выпускаемые отечественной промышленностью трубы, как правило, не имеют внутренних защитных покрытий. По этой причине они в значительной мере подвержены коррозионным разрушениям и обрастаниям, что резко снижает срок службы и пропускную способность труб, увеличивает расход на их содержание, ремонт, замену и энергетические затраты на подачу воды потребителям.

В результате коррозии внутренние поверхности металлических трубопроводов покрываются наростами и отложениями, высота которых может достигать 40-50 мм. Практика показывает, что 30-60% вновь построенных металлических трубопроводов теряют пропускную способность на 20-60% в течение 10-15 лет, а в некоторых случаях даже в течение первых 4-6 лет эксплуатации.

Коррозия труб в большинстве случаев препятствует поддержанию качества воды в соответствии с требованиями ГОСТа "Вода питьевая". В ней появляются окислы железа и железобактерии, которые придают специфические привкус и запах, увеличивают мутность и цветность. Поэтому особое значение придается проведению мероприятий по сохранению и восстановлению пропускной способности металлических трубопроводов систем водоснабжения.

Практика эксплуатации стальных трубопроводов показывает, что внутренняя изоляция стальных труб является радикальным средством предотвращения коррозии металла и сохранения высоких эксплуатационных характеристик трубопроводов.

Одним из наиболее распространенных и эффективных покрытий являются покрытия на основе цемента. Опыт применения доказал высокую долговечность и надежность таких покрытий.

К достоинствам покрытий на основе цемента относятся:

- качество сырья, обеспечивающее необходимые физико-механические свойства покрытия;

- сплошность, обеспечивающая надежность покрытия;

- толщина и прочность, достаточные для транспортировки труб и проведения укладочных работ на трассе трубопровода;

- хорошая адгезия (прилипаемость) покрытия к металлу.

Кроме того, преимуществом данного метода защиты труб относится возможность нанесения покрытия как на старые, так и на новые (строящиеся) трубопроводы.

Читайте также: