Работы по прокладке новых или модернизации действующих подземных трубопроводов в условиях плотной городской застройки или вблизи транспортных магистралей всегда является серьёзной проблемой. Производить такие работы бестраншейным способом возможно только с использованием пневматических пробойников.

Принцип работы

Технология использования пневмопробойника заключается в следующем:

1. Через установленные промежутки (их длина определяется диаметром подземной траншеи и составом грунта) выполняются вертикальные скважины необходимой глубины и диаметра.
2. Ударное устройство, оснащённое приспособлением для затягивания труб, вводится в подготовленную скважину. Её называют лидирующей, причём диаметр скважины может равняться диаметру трубы, а может быть, и несколько меньше её.
3. Пневмопробойник, постоянно получая ударные импульсы от компрессора, постепенно продвигается по каналу вперёд, увлекая трубу за собой.
4. Для наращивания длины труб применяют соединительные муфты, после чего продолжают прокладку. В зависимости от условий прокладки и технических характеристик пневмопробойника может быть полностью подготовлен к монтажу и весь участок трассы.

Такой способ имеет ряд очевидных преимуществ:

• Сокращается общая трудоёмкость работ;
• Исключается потребность в прочих конструкциях (дополнительных механизмах, опорах и т. д.);
• Пневмопробойники обладают свойством реверсирования – изменения угла или направления прокладки трубопровода. Это даёт возможность использования рассматриваемой технологии на участках лесных массивов и уже имеющихся подземных коммуникаций;
• Все ударные нагрузки, которые возникают при работе устройства, полностью воспринимаются внутренней поверхностью траншеи и не воспринимаются другими предметами или объектами, расположенными в зоне прокладки;
• Устройства могут использоваться не только для прокладки, но и для извлечения из грунта заменяемых труб.

Существующие конструкции пневмопробойников позволяют эффективно использовать их для прокладки подземных трасс длиной до 60 метров в грунтах любой сложности, исключая скальные, насыщенные водой и мёрзлые. Важно, что в зимнее время технология вполне пригодна для работ, если глубина прокладываемой траншеи превышает глубину сплошного промерзания. Диаметр прокладываемых труб может находиться в пределах 70…450 мм, при этом материал труб – сталь или асбоцемент – значения не имеет. Меньшие диаметры труб соответствуют условиям пробивки глухих или сквозных скважин, а максимальные – работам по извлечению ранее проложенных участков труб.

Диаметр скважины может изменяться в ходе её прокладки, с этой целью пользуются специальными расширителями.

Устройство пневмопробойника

Устройство представляет собой перемещающийся в толще грунта сигарообразный механизм, который включает в себя следующие элементы:

1. Корпус, изготавливаемый из прочной конструкционной стали марок не ниже 35ГС или 40Г2.
2. Наковальню, которая состоит из двух частей – внутренней цилиндрической и ударной, заканчивающейся рабочей насадкой в виде конуса.
3. Ударник, воздействующий на наковальню.
4. Амортизатор, который изготавливается из высокоуглеродистой рессорно-пружинной стали, и воспринимает при работе пробойника все возникающие вибрационные нагрузки.
5. Обратный клапан, прикрепляемый к корпусу с противоположной от ударника стороны, и предназначенный для стравливания избытка воздуха в корпусе.
6. Шланг высокого давления, служащий для подачи сжатого воздуха во внутреннем рабочем пространстве корпуса.

Все конструктивные элементы пневмопробойника рассчитываются на ударные нагрузки до 1300…1500 кН∙м, при создаваемом внутри корпуса рабочем давлении до 6…8 атмосфер. Основные технические характеристики наиболее распространнённых типоразмеров пневмопробойников следующие:

• Внешний диаметр корпуса устройства, мм – 70…240;
• Предельный расход сжатого воздуха, м 3 /мин – 0,8…8,0;
• Частота ходов ударника, мин -1 – 400…200;
• Производительность при проходке скважин, м/ч – 40…60.

Кроме собственно пробойника, для практического применения рассматриваемого способа прохождения подземных траншей необходимы также стартовые устройства, которые создают необходимые условия для последующего внедрения ударника в грунт, и устройства для фиксации корпуса агрегата к стенкам траншеи. Функциональность пневмопробойника увеличивается, если в комплект к нему идут различные формы насадок и удлинителей. Они могут быть в виде усечённого конуса, с отверстиями для увлажнения грунта, снабжённые кольцевыми ножами, производящими подрезку грунта в местах его прокалывания, с приварными заглушками, которые исключают попадание грунта внутрь корпуса агрегата и пр. В комплект инструмента обязательно входит удлинитель – заострённая с одного торца штанга из прочной стали типа 60С2 или 50ХФА, которая обеспечивает точное направление прокладки траншеи, и корректирует направление перемещения пневмопробойника. Удлинитель вставляют в проколотое отверстие, когда его длина более чем вдвое превышает диаметр корпуса пробойника.

Как выбрать типоразмер пневмопробойника?

Исходными данными для расчёта служит значение усилия прокалывания грунта Р, которое устанавливается в зависимости от наибольшего радиуса поперечного сечения скважины R, предела временного сопротивления грунта σ в, степени пористости грунта u, массы одного погонного метра трубы М, и длины прокладываемого участка трубопровода L.

Для расчёта пользуются формулой

Р = 3,14R 2 σ в /u +(0,25…0,5)МL

Первая составляющая зависимости учитывает усилие для внедрения пневмопробойника в грунт, а вторая – сопротивление перемещению корпуса в пробитом канале. Для более тяжёлых, глинистых грунтов значение числового коэффициента перед второй составляющей устанавливают по максимуму.

В качестве ориентировочных данных можно принимать, что для труб диаметром 350…400 мм усилия внедрения пневмопробойника находятся в пределах 800…2000 кН, а для труб диаметром 200…300 мм – соответственно 300…900 кН.

Зная рабочее давление, развиваемое компрессорной станцией, длину шланга и его диаметр, можно подсчитать фактическое давление на грунт, которое будет оказываться работающим пневмопробойником, после чего выбрать подходящую модель агрегата.

Эффективность функционирования механизма усиливается, если при прокладке использовать нажимные насосно-домкратные установки. С этой целью в готовый под пневмопробойник котлован или приямок на общей раме устанавливают два гидродомкрата усилием не менее 60% от определённого по формуле, включают штоки перемещения попеременно, то на прямой, то на обратный ход. В результате получается стартовое углубление, в которое и вводится силовая головка пневмопробойника. После этого устройство можно эксплуатировать самостоятельно.

Организация работ с пневмопробойниками

Перед началом работ подготавливают рабочие котлованы. Их в идеале должно быть три: приёмный, конечный и контрольный (промежуточный). Последний потребуется для визуального контроля правильности перемещения пневмопробойника с трубами. При наличии тепловизора контрольный приямок можно не обустраивать.

Перекос пневмопробойника возможен при работе в мёрзлом грунте, при использовании искривлённого инструмента, а также при деформации наковальни относительно центра ударника. В этом случае возможно заклинивание устройства. В таких ситуациях работы приостанавливают, а извлечение пневмопробойника производят либо реверсированием подачи сжатого воздуха, либо временной (на несколько часов) приостановкой работ. За этот период напряжения в грунте релаксируются, а корпус механизма остывает, уменьшаясь в размерах. Силы трения ослабевают, и устройство, в зависимости от вида проблемы, можно либо извлечь из пробитой траншеи, либо запустить вновь, скорректировав направление перемещения ударника при помощи удлинительной штанги.

Указанные негативные явления не возникают, если проходка ведётся в диапазоне температур окружающего воздуха либо до -5 0 С, либо при отрицательных температурах ниже -15 0 С. Относительная влажность воздуха в районе применения пневмопробойника не должна быть более 80%.

• При диаметре траншеи до 130 мм – до 1,2 м;
• При диаметре траншеи до 200 мм – до 1,6 м;
• При диаметре траншеи до 300 мм – до 2,2 м;
• При диаметре траншеи свыше 300 мм – до 2,6…3,0 м.

Среди отечественных производителей пневмопробойников стоит отметить устройства, производимые компанией «Техмаш». Их размерный ряд и цены на агрегаты приводятся ниже.

• Модель ИП-4610 (энергия удара 15 Дж, диаметр 60 мм) – 155000 руб.;
• Модель СО-144А (энергия удара 46 Дж, диаметр 71 мм) – 195000 руб.;
• Модель ИП 4605 (энергия удара 110 Дж, диаметр 95 мм) – 300000 руб.;
• Модель ИП 4603 (энергия удара 250 Дж, диаметр 140 мм) – 390000 руб.;

Бестраншейные ТЕХНОЛОГИИ

Развитие бестраншейных технологиЙ прямо связанно с развитием инфраструктуры городов и поселений, а так же с растущим желанием населения жить комфортнее.

В связи с этим внедрение бестраншейных «безраскопочных» технологии увеличивается год от года, как в количественном отношении, так и в увеличении способов и методов работ.

Заметно разделение бестраншейных технологий на два основных вида, это технологии прокладки новых сетей и технологии реновации (замены и восстановления) существующих.

К виду строительства новых сетей бестраншейным способом, относятся работы

• ГНБ (горизонтально-направленного бурение),
• гидравлического продавливание (прокол),
• пневматического прокола (так называемый – крот),
• разбуривания-раскатки горизонтальных скважин (раскатчик),
• шнековое разбуривание,
• микротоннелирование и использование крупных проходческих комплексов.

Каждый метод и способ этих работ востребован в своем диапазоне диаметров и длин прокладываемых трубопроводов. В качестве трубы, в основном используют полиэтиленовые, стальные, стеклопластиковые, реже используются трубы раструбного соединения – чугунные, бетонные, керамические и из различных полимерных материалов.

Все эти методы позволяют проводить укладку инженерных сетей с минимальными раскопками, однако совсем без копания не обойтись. Эти методы позволяют укладывать различные виды и типы сетей, однако практически не используются в прокладке теплосетей с высокотемпературным носителем, а так же сетей пара. Всё это связанно с технологичностью самих теплосетей (наличие компенсационных отводов, отсутствие качественной теплозащиты, а так же крайне малым использованием специальных безканальных трубопроводов и трубопроводов из полимерных материалов с низкой теплопроводностью).

Методы строительства новых сетей позволяют достичь умеренную стоимость по прокладке, так же стоимость самих полимерных трубопроводов не очень высока.

Для примера возьмем прокладку трубопровода холодной воды 110 мм., методом ГНБ – стоимость прокладки одного метра ≈ 1500 рублей, стоимость метра трубы SDR 21 ≈ 300 рублей. Получается, что общая сумма укладки метра трубопровода с учетом трубы составит ≈ 1800 рублей с НДС.

Однако эта сумма не учитывает стоимость подготовительных работ на участке, стоимость дополнительных работ и коэффициентов, связанных с трудностью выполнения этой работы, спецификой грунтов и т.д., а так же стоимость проектных работ по данному трубопроводу, поэтому конечная стоимость строительства одного метра трубопровода может достигать десяти и более кратного размера вышеуказанной стоимости (≈ 18000 руб/м).

Так же не всегда в условиях плотной городской застройки прокладка новых сетей является рентабельной.

Вот для этого более применимыми и менее трудозатратными являются методы и способы работ по бестраншейной замены (реновации, восстановления) инженерных сетей, относящиеся ко второму виду бестраншейных технологий.

К этому виду относятся работы по замене и реновации сетей методами:

• «bursting» (разрушение старого изношенного трубопровода с сохранением или увеличением диаметра),
• «relining» (протаскивание нового трубопровода внутри старого с уменьшением диаметра и наличием межтрубного пространства),
• «CIPP» (протаскивание полимерного рукава внутри изношенной трубы с последующим отвердением (полимеризацией) последнего с незначительным изменением внутреннего диаметра),
• «Fold&Form, U-liner, Subterra, Rolldown, Swageline» и т.д. (протаскивание предварительно деформированной (уменьшенной в диаметре) полиэтиленовой трубы внутри изношенного трубопровода с последующим её расширением внутри старой трубы и незначительным изменением внутреннего диаметра без наличия межтрубного пространства),
• «Expannda, Rib Loc, Rota Loc» и т.д. (формирование новой полиэтиленовой или ПФХ трубы внутри старой изношенной из специально профилированной ПЭ или ПВХ ленты, с уменьшением диаметра и наличием межтрубного пространства заполняемого бетонной смесью),
• «Primusline» (протаскивание внутри старой трубы специального армированного кевларом полиэтиленового рукава, идеальный метод для восстановления дюкеров),
• нанесение на внутреннюю поверхность старого трубопровода различных укрепляющих, водонепроницаемых, кисло-то и щелочноупорных полимерных материалов и смол (с незначительным изменением диаметра восстанавливаемого трубопровода) и т.д.

Как и в предыдущем виде, каждый метод и способ этих работ востребован в своем диапазоне диаметров и длин прокладываемых трубопроводов. В качестве трубы, в основном используют полиэтиленовые, стальные, стеклопластиковые, полимерные рукава различных длин, реже используются трубы раструбного соединения – чугунные, бетонные, керамические и из различных полимерных материалов.

Наиболее дешевым методом восстановления сетей – является метод «bursting». Данный метод позволяет проводить реновацию различного типа сетей и из различных материалов до Ø 1500 мм. Так же этот метод позволяет проводить работы по увеличению диаметра восстанавливаемых сетей. Причем за один проход возможно увеличить диаметр трубопровода в зависимости от предыдущего диаметра в два раза.

В зависимости от диаметра восстанавливаемого трубопровода возможно полностью обойтись без каких-либо раскопок, а соответственно сохранить в первозданном виде инфраструктуру той части улицы, двора, где проводятся данные работы по замене или восстановлению коммуникаций.

Для примера возьмем замену сетей канализации (канализационный выпуск из многоэтажного дома до колодца) 100 мм. (чугун) на Ø110 мм. (ПЭ), стоимость замены одного метра ≈ 3000 рублей, стоимость метра трубы SDR 21 ≈ 300 рублей. Получается, что общая сумма замены метра трубопровода с учетом трубы составит ≈ 3300 рублей с НДС. Стоимость замены водопроводного ввода идентична этой сумме.

Попробуем сравнить стоимость замены трубы и прокладки новой. Казалось бы, что стоимость замены выше чем стоимость прокладки новой.

Но, первое – вы не платите за дополнительные работы по подготовке участка, так как работы выполняются из существующего колодца, второе – длина, как правило, максимальные длины заменяемых трубопроводов регулируются расстояниями между колодцев поэтому замены можно проводить участками, и третье – самое главное, вы не нуждаетесь в проектных работах, так как восстановление трубопровода является капитальным ремонтом, а соответственно не требует каких-либо проектных согласований и дополнительных финансовых затрат.

Поэтому, получается, что в условиях плотной городской застройки наиболее интересны работы по замене, реновации, восстановлению коммуникаций, как своей стоимостью, так и способами, и сроками выполнения!

Технологии тогда прогрессивны, когда используются с умом!

Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2008" Авторы - А.П.Рыбаков и В.Ю.Литвинский (ООО «МГС-бестраншейные технологии», Москва).

Современное состояние трубопроводов и обоснование необходимости их замены

Рост городов и промышленных предприятий приводит к развитию подземных коммуникаций различного назначения. Следствием этого являются высокие нормативно- технические требования к качеству и эффективности работ по их строительству, эксплуатации и ремонту. Решить эти проблемы позволяет внедрение современных бестраншейных технологий прокладки замены и монтажа подземных коммуникаций.

Главной целью внедрения бестраншейных технологий является повышение эффективности, устойчивости и надежности функционирования коммунальных систем жизнеобеспечения населения, улучшение обеспечения населения питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве, качественными стоками, улучшение на этой основе состояния здоровья населения.

Состояние систем водоснабжения и водоотведения в России достигло критической отметки. Большинство трубопроводов в европейской части страны находится в эксплуатации с 30-50-х годов прошлого столетия и практически исчерпало свой срок службы. Нормативный срок эксплуатации основных трубопроводов составляет: чугунных- 20 лет, стальных - 10-15 лет, керамических - 10 лет. Всего в нашей стране эксплуатируется по данным различных источников от 350 до 700 тысяч сетей водопроводов и канализации. По оценке специалистов, большинство трубопроводов эксплуатируется со степенью износа 70-80 %. Это очень мягкая оценка. На самом деле в регионах ситуация гораздо сложнее. В целом о состоянии коммуникаций говорят следующие цифры: на каждые 100 км трубопроводов за один год в среднем приходится более 50 аварий.

Наибольшее число повреждений (до 70%) приходится на трубопроводы диаметром до 300 мм и 24-26% -на трубопроводы диаметром 300-600 мм. Остальное число повреждений приходится на трубопроводы диаметром более 600 мм.

Эксплуатация изношенных трубопроводов ухудшает социальную и экологическую обстановку в городах, поскольку утечки приводят к подтоплению территорий, просадке дорожных покрытий, зданий и сооружений, загрязняют подземное пространство городов промышленными и бытовыми стоками. Существенные потери воды при транспортировке ведет к ее большому удорожанию. Если не будут приняты срочные меры по планомерной реконструкции подземных коммуникаций, то в ближайшие годы социальная и экономическая обстановка в крупных городах России будет представлять серьезную опасность для населения. Для того, чтобы в течение 10 лет заменить аварийные сети, необходимо ежегодно реконструировать 40-60 тыс. км подземных коммуникаций. Выполнение этого объема работ традиционными (траншейными) методами требует значительных затрат, что совершенно нереально в теперешней экономической ситуации. Кроме того, ведение работ траншейными методами в крупных городах невозможно из-за большой глубины залегания трубопроводов (до 12 м), пересечений с другими подземными коммуникациями (электрическими и телефонными кабелями, газопроводами, линиями метрополитена и т.д.) Необходимо прекращение движения городского транспорта и разрушение дорожных покрытий. Важным элементом строительства новых объектов и реконструкции действующих является обеспечение их инженерными коммуникациями для тепло- и водоснабжения, а также отведения стоков. В России при прокладке новых подземных коммуникаций и реконструкции действующих, в основном применяются архаичные открытые (траншейные) технологии. А они требуют значительных финансовых и временных затрат и не соответствуют современным экологическим требованиям.

При этом требуется временное отчуждение территории по которой проходит трубопровод, что создает большие трудности, как для жителей этих районов, так и для транспортных потоков, особенно при пересечении коммуникаций под дорогами.

Городские дороги от пригородных дорог отличаются тем, что под конструктивными слоями дорожной одежды на городских улицах и дорогах располагается достаточно большое количество подземных инженерных сетей и сооружений (водопроводы, канализационные сети, всевозможные кабели: силовые, телефонные и пр., газопроводы, тепловые сети и т. д.). Поэтому ровность городских дорог отличается по своим показателям от ровности пригородных автомобильных дорог. В действительности, показатели ровности пригородных дорог лучше, чем городских. И в первую очередь потому, что городские дороги и улицы после траншейного восстановления, восстановления шурфов и пр. вслед за работами по ремонту подземных коммуникаций, находящихся в зоне проезжей части дорог и тротуаров, не соответствуют требованиям по предельным значениям показателей эксплуатационного состояния. Не менее важным обстоятельством является и то, что на вскрытых участках дорог и тротуаров нарушается однородность показателей физико-механических свойств грунта и конструктивных слоев дорожной одежды, следствием чего и является появление через определенный промежуток времени после восстановления просадок, ухудшающих показатели ровности покрытия. В настоящее время многие городские образования приняли решение, что основным способом прокладки и переустройства подземных инженерных сооружений при пересечении с магистральными улицами являются закрытые способы.

Уже давно разработаны и опробованы новые, бестраншейные технологии замены подземных коммуникаций, о которых уже немало сказано.

• резко повысить темпы работ по новому строительству и ремонту изношенных коммуникаций, более эффективно использовать финансовые и материальные ресурсы
• соблюдать экологические нормы, практически исключить ведение крупномасштабных земляных работ, ликвидировать угрозу повышения уровня грунтовых вод и загрязнение грунтовых массивов бытовыми и производственными стоками
• обеспечивать бесперебойное движение транспорта в районе проведения работ
• снизить прямые и косвенные финансовые и временные затраты почти вдвое.

Способы замены трубопроводов

Если неплотный трубопровод загрязняет почву и грунтовые воды, то ремонт или замена должны привести его в должное состояние. "Латание дыр" недопустимо. При продольных трещинах, провалах, проникновении корней, смещении или когда нужно увеличить диаметр трубопровода экономически и технически выгодно заменить трубы. Это происходит быстро, просто и дешевле открытого способа с помощью динамического или статического способа замены труб путем разрушения старых. Замена происходит без прекращения движения транспорта, объездов, пробок, прекращения подачи воды в дома на длительный срок и т. п.

Разрушение старой трубы может быть выполнение двумя способами:

• динамическим
• статическим

Оборудование, используемое при динамическом способе разрушения, обладает ударной динамической энергией и само продвигается по старому трубопроводу, поддерживаемое тросом лебедки. При этом старая труба разрушается, ее осколки вдавливаются в окружающую почву и одновременно затягивается новая труба, часто большего диаметра. Разрушаются трубы из керамики, чугуна, некоторых видах стали. Замена труб путем разрушения старых труб без вскрытия необходима, когда повреждения не могут быть отремонтированы, когда диаметр трубопровода должен быть увеличен, когда ремонт раньше или позже все равно приведет к замене, когда длительная эксплуатация требует новых возможностей использования, когда это целесообразно по экономическим и техническим причинам.

Преимущества этого метода:

• предварительная очистка и освобождение корней не обязательны
• только единичный осмотр камерой
• использование старой трассы
• применим также при муфтовых соединениях труб (модулями)
• закрепление осколков старой трубы в грунте
• хорошие условия для новой трубы из-за заполнения пустот
• относительно низкий уровень задействования машин и персонала
• оборудование не требует много места.

Процесс разрушения труб прямолинеен. С одной стороны сектора старой трубы делается входное отверстие. У отверстия трубы устанавливается пневматический снаряд с расширителем. К головной части инструмента крепится стальной трос, исходящий из лебедки постоянного напряжения, которая находится у выходной точки.

Лебедка необходима, так как она направляет пневматический инструмент через трубу или трубопровод. Инструмент запускается прямо в старую трубу. Общее действие виброударного пневматического инструмента и постоянного напряжения лебедки позволяет ему эффективно продвигаться по старой трубе. Расширитель уплотняет и формует кусочки разрушенной трубы и грунта, чтобы можно было свободно установить новую трубу. Новые трубы, прикрепленные к задней части инструмента, следуют за ним в буровое отверстие. Точная подгонка гарантирована, так как расширитель выбирается исходя из диаметра новой трубы.

Основной недостаток этого метода состоит в том, что в грунте возникают ударные волны, которые могут повредить расположенные в непосредственной близости от реабилитируемого трубопровода коммуникации или нарушить грунтовый свод вокруг них, что впоследствии может привести к различным дефектам.

В российской и зарубежной практике все большее применение находит метод Berst-Lining. Процесс по данной технологии основан на принципе плавного вытеснения остатков заменяемой трубы в окружающий грунт, так называемый статический способ разрушения и на сегодняшний день считается наиболее прогрессивным, так как в отличие от динамического способа он не сопровождается ударными действиями применяемого при работе инструмента, что исключает вибрацию вокруг разрушаемой и прокладываемой новой трубы, имеется возможность разрушения стальных трубопроводов от 50 до 1000 мм, более низкий уровень шума при производстве работ.

Системы для замены трубопроводов статическим способом состоят из лафета, гидравлической силовой станции, штанг и принадлежностей. Установки быстро приводятся в рабочее состояние, т.к. просто собираются. Управление несложное и требует только 2-3 человека обслуживающего персонала, в благоприятных условиях возможна замена примерно 200 м за день. Замене возможны не только чугунные трубы, но и трубы из стали, бетона, керамики, асбоцемента. Новые трубы - ПВХ / ПВХД, как длинные, так и короткие.

Сначала штанги протягиваются сквозь старый трубопровод. При заталкивании, штанги ведет направляющий калибр, имеющий такую форму, что он не за что не зацепляется и может следовать по трубопроводу с легким изгибом.

После заталкивания происходит процесс затягивания новой трубы с одновременным разрушением старой. Направляющий калибр заменяется на соответствующий разрушаемому материалу нож и расширитель, за которым следует труба. Специальная карданная штанга облегчает присоединение подготовленной трубы и придает ей нужный радиус входа. При обратном ходе штанг старая труба разрезается и сразу вдавливается расширителем в окружающую почву, при этом буровое отверстие расширяется, сглаживается и уплотняется. Осколки старой трубы не представляют проблемы для новой трубы (особенно для трубы с защитным слоем). Для преодоления препятствий установки со статическим способом разрушения старых трубопроводов обладают достаточной толкающей силой. Лебедка для статичного способа не нужна.

Сначала штанги протягиваются сквозь старый трубопровод. Особая форма делает возможным простое навешивание штанг друг на друга. Это преимущество является огромной экономией времени. Заталкивание и вытягивание штанг может быть, к тому же, переключено с ручного на автоматический привод, что опять же экономит время. При заталкивании, штанги ведет направляющий калибр, имеющий такую форму, что он не за что не зацепляется и может следовать по трубопроводу с легким изгибом. В отличие от других производителей установок такого типа с штангами круглого сечения, здесь исключена необходимость постоянного контроля чистоты штанги и кулачкового механизма во избежание проскальзывания при захвате.

Применяемое оборудование

Современная промышленность выпускает установки для замены трубопроводов статическим способом основанные на одном принципе и технологии производства работ. Основное отличие – конструкция штанг. Как правило, соединение штанг является резьбовым. В статистических установках «Грундобурст» применяются быстроразъемные, без резьбового соединения штанги Quicklock. Штанги сделаны из цельного металла и имеют специальное соединение Quicklock. Они просто вставляются друг в друга, обеспечивая надежное соединение. Отсутствует какая бы то ни была резьба, подверженная износу при частом сворачивании-разворачивании, к тому же Quicklock, имея подвижное соединение, позволяет проходить небольшие повороты трубопровода (примерно 2 градуса).

Наиболее распространённые статические установки Grundoburst немецкой фирмы TRACTO-TECHNIK. Сначала штанги протягиваются сквозь старый трубопровод. Благодаря быстроразъемным без резьбовым соединениям штанг (резьбовое соединение является обычным для других штанг) заталкивание не занимает много времени. Особая форма делает возможным простое навешивание штанг друг на друга. Это преимущество является огромной экономией времени. Заталкивание и вытягивание штанг может быть, к тому же, переключено с ручного на автоматический привод, что опять же экономит время. При заталкивании, штанги ведет направляющий калибр, имеющий такую форму, что он не за что не зацепляется и может следовать по трубопроводу с легким изгибом. В отличие от других производителей установок такого типа с штангами круглого сечения, здесь исключена необходимость постоянного контроля чистоты штанги и кулачкового механизма во избежание проскальзывания при захвате.

Современная промышленность предлагает установки с тяговым усилием от 30 до 400 тонн, которые подразделяются на следующие типы:

• малой мощности котлованного типа – это установки с тяговым усилием до 40 тонн
• малой мощности шахтного типа – это установки с тяговым усилием до 40 тонн с конструктивными особенностями, позволяющими работать в колодцах диаметром от 1 метра
• средней мощности - это установки с тяговым усилием до 150 тонн
• большой мощности - это установки с тяговым усилием свыше 150 тонн.

С помощью таких установок можно проводить и, так называемое, калибровочное расширение, когда старая труба не разрушается, а втягивается новая меньшего диаметра. Для этого применяется специальный расширитель, имеющий роликовые направляющие. Его диаметр соответствует внутреннему диаметру старого трубопровода.

С помощью установки Grundoburst можно проводить санацию труб с целью очистки от каких-либо загрязнений без разрушения трубопровода.

Экономическая составляющая бестраншейной замены трубопроводов

Основная доля затрат в структуре себестоимости работ по открытой перекладке сетей приходится на земляные работы и транспортные перевозки, которые в большей части связаны с транспортировкой грунта. Земляные работы при применении бестраншейной технологии, практически исключены. Бестраншейный метод позволяет избежать проблем и с экологией: окружающая среда не подвергается техногенному воздействию, связанному с уничтожением зеленых насаждений и травяного покрова при применении открытого способа. Затраты на их восстановление возмещают организации, ведущие открытую перекладку сетей. Таким образом, реальная себестоимость прокладки или замены 1 м трубопровода бестраншейным способом ниже по сравнению с его прокладкой открытым способом. В таблице приведена расчетная стоимость ремонта аварийных участков канализационной сети открытым методом и фактическая стоимость ремонта при применении одного из бестраншейных методов в городе Санкт-Петербурге.

Важно отметить, что никто до настоящего момента не учитывал в расчетах косвенные финансовые потери, т.е. убытки граждан, предприятий и организаций, вызванные ведением работ по замене трубопроводов открытым способом, например отмену или изменение маршрутов городского пассажирского транспорта.

Бестраншейные технологии позволяют:

• резко повысить темпы работ по новому строительству и ремонту изношенных коммуникаций, более эффективно использовать финансовые и материальные ресурсы;
• соблюдать экологические нормы, практически исключить ведение земляных работ, ликвидировать угрозу повышения уровня грунтовых вод и загряз- нения грунтовых массивов бытовыми и производственными стоками;
• обеспечивать бесперебойное движение транспорта в районе проведения работ.

Бестраншейные технологии характеризуются высоким уровнем механизации, почти стационарным режимом работы и, в отличие от траншейного способа, меньшим объемом ручных работ. Контакт с поверхностью грунта и асфальтобетонным покрытием либо полностью исключен (при работе по методу «из колодца в колодец»), либо происходит только на начальном и конечном этапах работ. Кроме того, бестраншейная технология позволяет отказаться от большой части транспортных операций.

Примеры замены трубопроводов бестраншейными способами

Состояние существующих водопроводов и канализаций стремительно увеличивает спрос на санацию старых труб, но в то же время необходимо сохранить нетронутым диаметр поперечных срезов.

Проект по обновлению труб на стройках немецкого подрядчика в Австрии очень прост: рабочая труба проталкивается вперед по старой трубе при помощи гидравлически управляемой буровой установки. Метод статической системы по разрушению труб очень хорошо прижился в Австрии и уже значительное количество строек успешно выполнено.

После выхода в конечном котловане или колодце буровая штанга соединяется с нужным расширителем и новой трубой. Техника для разрушения труб часто применяется для обновления труб под давлением (газо- и водопроводы). Что касается водопроводов для питьевой воды, то процесс доказал свои чрезвычайные преимущества. Старую трубу не надо очищать, а новая труба остается в основном чистой в процессе прокладки. Данный метод обновления также все больше и больше применяется для замены канализационных труб.

Трубы из серого чугуна, трубы из цемента, стали, пластика, железобетона и даже керамические трубы, можно заменить на короткие или длинные трубы, применяя данную систему. Даже стальные трубы с цементной оболочкой удалось успешно затянуть в Австрии в нескольких проектах. Например, в одном небольшом городке работа по замене секции труб для питьевой воды длиной 2000 м из серого чугуна (ND 150) заняла всего несколько часов. Канализационные трубы ND 200 в городе Мария-Энцердорф были успешно заменены за короткий промежуток времени. В этом случае экстремально ограниченные рабочие условия на дорогах повлияли на выбор бестраншейного обновления. Так называемый метод «Труба-к-трубе» - это специальный метод обновления труб, когда новая труба устанавливается впритык к старой. Следовательно, старая труба только лишь закругляется при затягивании через калибровочную головку. Поэтому новая труба вытягивается с минимальным повреждением диаметра. Если грунт нельзя вскапывать для прокладывания трубы, то можно использовать модули, которые можно затягивать по одному в жестком соединение через существующий колодец.

Производство работ фирмой Transco в Норвиче (запад Англии): замена отрезка чугунного трубопровода длиной 80 м, диаметром 10”, с соединениями фланцевыми болтами.

Для замены была предложена 250 мм HDPE труба. После обсуждений с местными инженерами Transco, было решено, что данный участок является идеальным для испытания системы GRUNDOBURST. Альтернативой был только «открытый метод», который был бы неудобен для людей и повлек за собой высокие затраты на восстановление.

После установки в котлован гидравлической системы по замене трубопроводов GRUNDOBURST 800G (80 тонн тягового усилия), инженеры в 10 утра начали проталкивать штанги QuickLock. Штанги быстро соединились и прошли через существующий трубопровод к 10:30. Затем направляющая штанга была заменена 10” роликовым ножом и 295 мм расширителем. Все было готово для начала разрушения и затаскивания новой трубы.

Работа по разрушению были начаты в 11 утра и к 12 часам уже были завершены. В это время также вошла 25-минутная задержка, которая понадобилась для приварки второй 40-метровой секции трубы к первой в силу ограниченного пространства на стройке.

Такой результат скорости и эффективности для обработки и соединения штанг Quicklock наглядно показал, что для выполнения 80 метров работ по замене труб фактически необходимо чуть более 45 минут.

Выполненная работа полностью удовлетворила ожидания инженеров фирмы Transco.

Город Эрндтебрюк реконструирует коллектор для воды длиной 3,5 км методом разрушения (Германия). Коллектор длиной 1,1 км в городе Эрндтебрюк, Шамедер (Германия), а также промежуточный коллектор, расположенный на расстоянии 2,5 км от канализационного очистного сооружения, были построены в 1973 году. Имелись значительные повреждения, через которые просачивалась вода. В очистном сооружении количество воды увеличилось настолько, что дополнительно установленный третий насос при максимальной нагрузке справлялся с трудом.

При разработке концепции по реконструкции этого трубопровода речь шла не только о прямых капиталовложениях, но так же и об эффективности используемой технологии. Следующим условием было обеспечение более длительного срока службы канала, поскольку не только объем капиталовложений, но и срок эксплуатации канала влияет на годовые затраты. Инвестиции на реконструкцию списываются на срок службы, т.е. они напрямую переходят в годовые издержки. И именно эти калькуляционные затраты от амортизации и начисления процентов, составляющие 67% годовых затрат, имеют очень большое значение.

Поэтому решение по применению метода статического разрушения труб было принято быстро. По этой технологии разрушающий механизм, проходя через старую трубу, разрушает и расширяет ее, а так же часто происходит затягивание новой трубы большего размера.

Подряд на выполнение этих работ получила фирма «Мюссе» из Эрндтебрюк совместно с фирмой «Шпикерманн Бортехник» из Шмаленберга, у которых уже есть многолетний опыт работы на оборудовании Grundoburst фирмы Tracto-Technik из города Ленненштадт. Основной особенностью этой техники является буровая штанги QuickLock, которая не привинчивается, а всего лишь защелкивается. За счет этого процесс проведения работ ускоряется в несколько раз.

Отрезок керамического канала между 200 и 250 мм, диаметром 250 мм был разрушен и одновременно (за одну рабочую операцию) заменен на сваренную встык трубу из PP-HM того же размера. Промежуточные колодцы на этом отрезке были так же разрушены и на их концах были установлены новые колодцы из PE-HD (система Uponor). Одновременно производилась последовательная замена присоединенного трубопровода для подключения к зданиям.

Благодаря применению бестраншейного метода замены труб мероприятия были завершены на 3 недели раньше, чем было запланировано. По сравнению с открытым методом на лицо экономия более чем на 30 %. Применяя в качестве нового материала трубы PE или PP-HM со сроком службы, равным 80 годам, получаем абсолютно герметичный канал. Отличные экономические показатели этого метода, а так же отсутствие большого количества воды благоприятно влияет на текущие производственные расходы.

Бестраншейная замена канализации – это процедура, которая позволяет проложить или заменить старые трубопроводы без раскопки грунта. Для проведения ремонта не нужно получать разрешение административных служб.

Данная технология очень удобна в городах с плотной застройкой. Ведь несвоевременный ремонт труб может привести к масштабной катастрофе.

В каких случаях применяется

Канализация и водопровод – это «кровеносная система» всех жилых коммуникаций города. К сожалению, качество городских труб оставляют желать лучшего.

Изношенные трубопроводы меняются не вовремя. Очень часто из-за коррозии и подвижности грунта происходит расстыковка, прогибы и проломы старых труб. Все эти дефекты нарушают пропускную способность, а также приводят к крупным авариям.

До недавнего времени использовался исключительно открытый метод замены. Данная технология достаточно затратная и трудоемкая. К тому после замены труб необходимо полностью восстановить тротуары, что требует дополнительных затрат и времени.

Своевременная замена труб без раскопки грунта – это лучший вариант в условиях города.

Трубопровод требует замены в таких случаях:

разлом раструбных соединений;
деформация или смещение труб относительно оси;
разрушение металла под воздействием грунтовых вод и содержащихся в них кислот;
коррозия;
смещение грунта.
Методы бестраншейной замены канализации

Существует 2 метода:

Метод разрушения старого трубопровода.
Санация трубопровода «труба в трубе».

Первый метод применим для канализационных труб, сделанных из керамики, чугуна или бетона. Их меняют на трубы ПВХ. При этом диаметр новых труб такой же, как и был или больше - до 400 мм.

Метод заключается в том, что сжатый воздух, который подает компрессор, попадает на пневмопробойник. Последний, в свою очередь, разрушает и расширяет стартовое кольцо. Направление движения обеспечивает тяговый трос, который закреплен на лебедке приемного колодца.

Пневмопробойник образует скважину увеличенного диаметра. Вслед за ним устанавливается труба, которая состоит из отдельных элементов, скрепленных на резьбе. Длина каждого патрубка – около 48 см.

Заглушка открытых отверстий труб происходит посредством специального фитинга – ревизии sml.

Преимущества метода разрушения трубы:

отсутствует необходимость в предварительной очистке;
можно применять для муфтовых соединений;
использование старой трассы;
минимум трудовых и денежных затрат.
Метод санации производят без разрушения старых труб. Суть метода в том, что новую трубу протягивают через старый трубопровод с уменьшением просвета. Протаскивание происходит с помощью специального пневмооборудования. Данный метод применяют для напорных коммуникаций, сделанных из железобетона и стали.

Метод санации способствует восстановлению водопроводных и напорных канализаций. Этот вид ремонта производят от колодца до колодца. Но в этом случае необходимо оборудовать наклонную скважину и рабочий котлован.

Позитивные аспекты бестраншейной замены труб
Бестраншейная замена имеет такие преимущества:

отсутствие затрат на рытье траншей и последующего асфальтирования тротуаров;
минимум времени и рабочей силы;
движение транспорта не перекрывается;
отсутствие повреждений старинных и жилых зданий;
зеленые насаждения не повреждаются;
ремонтные работы возможны даже на подвижных грунтах;
замена труб не требует специальной техники;
улучшенная пропускная способность нового трубопровода за счет увеличения отверстия;
практически отсутствуют механические повреждения близлежащих трубопроводов;
отсутствие неудобств для пешеходов.

Замена канализации бестраншейным методом – оптимальное решение для крупных городов, которое не требует специальной техники и проведения большого объема работ.

Несвоевременный ремонт изношенных напорных и безнапорных трубопроводов может привести к серьезным аварийным ситуациям и необходимости экстренного ремонта методом открытой перекладки. Особенно сложно проводить такие работы в городе с его плотной застройки и высокой насыщенностью инженерными коммуникациями. В этих условиях рытье котлована, большой объем извлеченного грунта, крупногабаритная землеройная техника и пути подъезда для нее усложняют и делают работы по замене трубопровода открытым методом невыгодными.

Обращаем Ваше внимание, что в нестабильных грунтах рытье и укрепление стенок котлована вырастает в отдельную и очень серьезную проблему. Частое отсутствие документации на давно проложенные трубы и кабели увеличивают риск повреждения чужих коммуникаций, либо означает полную невозможность проведения открытых работ.

Сегодня для эффективного решения задач по замене старых трубопроводов получает все большую популярность бестраншейная замена трубопроводов. Актуальность использования бестраншейной замены трубопровода в городских условиях подтверждается очевидными преимуществами данного способа.

Экономический аспект при замене коммуникаций:

• отсутствие затрат на вскрытие и вывоз грунта, на последующее восстановление асфальтового покрытия и благоустройство прилегающих территорий при применении бестраншейных технологий замены трубопроводов;
• значительное сокращение сроков проведения ремонтных работ;
• работы проводятся малым количеством рабочих;
• не требуется крупная землеройная техника;
• не нужно открытие ордера на проведение земляных работ.

Технологический аспект при замене трубопровода:

• снижается вероятность повреждения существующих коммуникаций, так как бестраншейная замена трубопроводов происходит по трассе старого трубопровода;
• пропускная способность нового трубопровода улучшается за счет увеличения диаметра трубы
• компактность используемого оборудования позволяет производить работы по бестраншейной замене коммуникаций в любых канализационных колодцах, в подвалах зданий и в труднодоступных местах;
• возможность проведения работ в нестабильных грунтах.

Социальный аспект при замене трубопровода:

• не нарушается движение общественного транспорта;
• не нужны временные пешеходные переходы над местом проведения работ;
• проведение работ в историческом центре города без риска повреждения старинных зданий;
• не вырубаются садово-парковые насаждения.

Методы бестраншейной замены канализационных труб

Метод разрушения старой трубы. Безнапорные канализационные трубопроводы из чугуна, керамики, асбоцемента или бетона заменяются на новые полиэтиленовые с сохранением или увеличением диаметра до 400 мм. Под действием сжатого воздуха, подаваемого из компрессора, пневмопробойник с разрушителем и расширителем движутся от стартового колодца к приемному. Направление движения поддерживается тяговым тросом, закрепленным на лебедке приемного колодца. За пневмопробойником образуется скважина увеличенного диаметра. В скважину одновременно затягивается труба состоящая из патрубков, скрепленных резьбовым соединением. Рабочая длина патрубка 48 см.

Метод санации без разрушения старой трубы. Новая труба протаскивается сквозь старую с уменьшением диаметра. Применяется для замены напорных трубопроводов, стальных и железобетонных коммуникаций. Используется для восстановления работоспособности водопроводных сетей и напорной канализации. При применении бестраншейных технологий протаскивание происходит с помощью специального трубопротягивающего устройства с пневмоприводом. Работы могут производится не только от колодца к колодцу, но и через наклонную скважину.

В каких случаях необходима замена трубопровода:

1 Дефекты трубы, расстыковка раструбных соединений, деформация, смещение и пролом трубопровода

2 Преждевременное разрушение трубы под воздействием агрессивных грунтов и веществ, сквозная коррозия и смещение грунтов

Позвоните в офис компании БТ-Спецстрой , чтобы получить дополнительную информацию по ремонту и замене трубопроводов.