CC BY
16
УДК 628.1:624.139.32
doi 10.24411/2221-0458-2022-94-06-13
ОСОБЕННОСТИ РЕКОНСТРУКЦИИ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГЛУБОКОГО СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ
ГРУНТОВ
Майны Ш.Б.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
FEATURES OF RECONSTRUCTION OF WATER SUPPLY AND WATER DISCHARGE UNDER CONDITIONS OF DEEP SEASONAL FREEZING OF SOILS
Sh.B. Mainy Tuvan State University, Kyzyl
В статье рассмотрены основные особенности реконструкции систем водоснабжения и водоотведения в суровых климатических условиях. Описаны основные способы бестраншейного ремонта коммунальных трубопроводов с рекомендациями по их применению. Проектирование, строительство и эксплуатация систем водоснабжения в районах с суровым климатом имеют особенности по сравнению с аналогичными инженерными системами других климатических зон. Также они более сложны, существенно отличаются от строительства в средней полосе России и всегда связаны с большими трудозатратами. От правильного функционирования инженерных систем зависит вся человеческая деятельность. Поэтому их проектирование, эксплуатация, монтаж и обслуживание являются актуальной задачей. При эксплуатации инженерных сетей необходимо всесторонне рассматривать вопросы совместной прокладки инженерных сетей. В настоящее время в России в эксплуатации находится свыше 2 млн километров наружных трубопроводов.
Ключевые слова: ремонт труб; реконструкция; эксплуатация; инженерные сети; суровый климат
The article considers the main features of the reconstruction of water supply and sanitation systems in harsh climatic conditions. The main methods of trenchless repair of utility pipelines are described with recommendations for their use. The design, construction and operation of water supply systems in areas with a harsh climate have their features in comparison with similar
engineering systems in other climatic zones. They are also more complex, differ significantly from construction in central Russia and are always associated with high labor costs. All human activity depends on the correct functioning of engineering systems. Therefore, their design, operation, installation and maintenance become an urgent problem. When operating engineering networks, it is necessary to comprehensively consider the issues of joint laying of engineering networks. Currently, over 2 million kilometers of external pipelines are in operation in Russia.
Keywords: pipe repair; reconstruction; operation; engineering networks; harsh climate
Более 60% территории Российской Федерации характеризуется суровыми природно-климатическими условиями,
Проектирование, эксплуатация и монтаж инженерных систем в суровых климатических условиях связаны с определенными трудностями. Суровый климат (отрицательные среднегодовые температуры, глубокое сезонное промерзание грунтов, длительные зимы, сильные ветры) создают особые условия в работе инженерных систем [6].
В настоящее время, по официальным данным, в России, в эксплуатации находятся свыше 2 млн километров
холодными зимами продолжительностью до 7-8 месяцев (рис. 1) [1-5].
наружных трубопроводов: в том числе, в системе жилищно-коммунального хозяйства - около 1 млн км (523 тыс. км водопроводов, 366 тыс. км тепловых сетей). Официальная статистика свидетельствует, что 80 тыс. км стальных труб и 56 тыс. км чугунных труб нуждаются в срочном ремонте. Аварийность на таких сетях растет с каждым годом и, как следствие, увеличиваются утечки, которые в среднем по России составляют более 15%, но в ряде городов достигают 50% от всей подачи
Рис. 1. Климат России
воды, что наносит стране огромный экономический и экологический ущерб.
В России для восстановления изношенных трубопроводов активно внедряются бестраншейные технологии как альтернатива классическим (траншейным) способам ремонта трубопроводов. В передовой зарубежной практике до 95 % объема работ по восстановлению подземных коммуникаций производятся именно бестраншейными способами, которые позволяют сократить до 90 % объемов земляных работ, т.е. снизить затраты на строительство и уменьшить сроки производства работ.
В районах с глубоким сезонным промерзанием грунтов используют следующие способы бестраншейного ремонта трубопроводов: «труба в трубу», «взламывание» [7-9].
Протяжка нового полиэтиленового трубопровода внутрь старого без его разрушения, или способ «труба в трубу», -наименее затратный способ. Он широко используется и хорош тем, что не требует затрат на дорогостоящее оборудование, а также позволяет использовать для протяжки наиболее доступный материал -полиэтиленовые трубы. В настоящее время на территории РФ наиболее распространены полиэтиленовые трубы третьего поколения марки ПЭ100, которые производятся большинством заводов, ориентированных на выпуск подобной продукции [10]. Однако такой способ возможен, только в тех случаях, когда допускается уменьшение диаметра трубопровода вследствие меньшей шероховатости полиэтиленовых труб, а также изменение режима работы трубопроводов.
Рис. 2. Протяжка плети полимерных труб
Технология производства работ заключается в следующем:
разрабатываются два небольших котлована - приемный и стартовый. В ряде случаев разработка приемного котлована не требуется, т.к. выход трубы возможен непосредственно в колодец.
Заблаговременно проводится предварительная теледиагностика внутренней поверхности трубопровода. Результат теледиагностики является одним из решающих факторов при выборе способа ремонта. Однако при возникновении аварийных ситуаций эта процедура должна проводиться непосредственно во время производства работ. При необходимости производится промывка либо прочистка трубопровода. Для контроля после промывки и прочистки необходима повторная теледиагностика.
Следующий этап - протаскивание трубопровода. Чтобы предотвратить попадание грязи, отложившейся на стенках старого трубопровода, обычно используют коническую насадку. В качестве вспомогательного оборудования может использоваться лебедка. При
протаскивании трубопровода с помощью лебедки возникает вероятность растяжения или обрыва протягиваемого трубопровода, если он зацепляется за стенки существующего. Для уменьшения вероятности обрыва или растяжения
трубопровода рекомендуется применять вспомогательные усилия со стороны стартового котлована, при котором новая труба как бы «подталкивается». В тех случаях, когда новый протягиваемый трубопровод на 2-3 номинальных диаметра меньше существующего, возможно проталкивание трубопровода с помощью механизмов и вручную. Далее следует стыковка концов нового участка трубы со старым трубопроводом. Завершающим этапом являются гидравлические испытания, запуск участка, послойная засыпка с трамбовкой котлованов, восстановление благоустройства на месте приемного и стартового котлованов.
Разрушающий способ («взламывание»). При применении этого способа технология производства работ сходна с технологией работ «труба в трубе». После демонтажа участков старого трубопровода в стартовом и приемном котлованах производят монтаж оборудования в приемном котловане.
Далее домкрат под действием гидравлического давления продавливает штанговую плеть с пилот-головкой сквозь старую трубу от приемного котлована к стартовому. Когда пилот-головка выходит в приямок ввода, оператор снимает пилот-головку и устанавливает необходимый взламыватель, а также присоединяет новую трубу к концу штанговой плети. Затем
происходит обратная протяжка
продавливающих штанг. В результате этих действий происходит взламывание и вдавливание в окружающий грунт старой трубы и втягивание новой. Замена завершается выходом плети новой трубы в
стартовый котлован, после чего следует демонтаж оборудования и стыковка труб в котлованах. Подбор диаметров труб для ремонта осуществляется в соответствии с табл. 1.
Рис. 3. Протяжка плети полимерных труб
Таблица 1
Ремонтируемая труба Наружный диаметр расширителя мм Протаскиваемая полиэтиленовая плеть
Диаметр условного прохода я'у. мм Номинальный внутренний диаметр -..., мм Номинальный диаметр плети с учетом грата ;".._.-, мм Внутренний диаметр плети SDR 17PN10 dBH. мм
150 153,4 180 170 141,0
200 203,6 240 216 198,2
250 254,0 280 268 246,8
300 304,4 340 335 277,6
350 352,4 390 376 321,8
400 404,0 450 424 396,6
Рукавный способ старый трубопровод «чулка», или «рукава»,
Основной принцип, заложенный в выполненного из мягкого материала, основу данной технологии, - введение в пропитанного различными видами смолы, с
последующим отвердением пропиточной композиции.
Таким образом, внутри старого трубопровода формируется новая труба (рис. 3), обладающая всеми свойствами
новой независимой трубы. При данной технологии практически отсутствует ограничение по диаметру санируемого трубопровода, т.е. восстанавливать можно трубопроводы диаметром от 70 мм.
Рис. 4. Санация трубопровода рукавным способом
Выводы. Реконструкция инженерных систем в районах с суровым климатом имеет особенности по сравнению с реконструкцией аналогичных инженерных систем других климатических зон. Они более сложны, существенно отличаются от строительства в средней полосе России и всегда связаны с большими трудозатратами. От правильного
Библиографический список
1. Майны, Ш. Б. Методика определения минимальной глубины заложения начального участка канализационных трубопроводов в суровых климатических условиях / Ш. Б. Майны, Л. Д. Терехов, Н. П. Заборщикова. - Текст : непосредственный // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - № 3(56). - С. 116-122.
2. Терехов, Л. Д. Продолжительность безопасной остановки движения воды в трубопроводе в
функционирования инженерных систем зависит вся человеческая деятельность. Поэтому их проектирование, эксплуатация, монтаж и реконструкция являются актуальной задачей. При реконструкции инженерных сетей необходимо всесторонне рассматривать вопросы совместной прокладки инженерных сетей.
зимний период / Л. Д. Терехов, В. М. Петров, О. В. Акимов. - Текст : непосредственный // Водные ресурсы - основа устойчивого развития поселений Сибири и Арктики в XXI веке : сборник докладов XXI Международной научно-практической конференции. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2019. - С. 389-393.
3. Майны, Ш. Б. Температурный режим сезоннопромерзающих грунтов (на примере г.
Кызыла) / Ш. Б. Майны. - Текст : непосредственный // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 10. - С. 50-51.
4. Терехов, Л. Д. Внутреннее обледенение водоводов в зимний период / Л. Д. Терехов, Н. В. Твардовская, Е. А. Твардовская. - Текст : непосредственный // III Бетанкуровский международный инженерный форум : сборник трудов. В 2-х томах (Санкт-Петербург, 02-03 декабря 2021 года). - Санкт-Петербург : ФГБОУ ВО ПГУПС, 2021. - С. 161-164.
5. Твардовская, Е. А. Определение оптимальной степени обледенения трубопровода, обеспечивающей увеличение пропускной способности / Е. А. Твардовская, Л. Д. Терехов. -Текст : непосредственный // Транспорт : проблемы, идеи, перспективы : сборник трудов LXXXI Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - 2022. - С. 353-357
6. Майны, Ш. Б. Проблемы эксплуатации водопроводных сетей в суровых климатических условиях / Ш. Б. Майны, К. Ш. Куулар. - Текст : непосредственный // Вестник Тувинского государственного университета. - 2021. - № 3. Технические и физико-математические науки. -С. 53-59.
7. Terekhov, L. Dynamics of Internal Pipeline Icing in Winter Period When Bringing It to Freezing / L. Terekhov, N. Tvardovskaya // Lecture Notes in Networks and Systems. - 2022. - Vol. 402 LNNS. -P. 871-879. - DOI 10.1007/978-3-030-96380-4_95.
- EDN OJGSDO.
8. Kapinos, O. Rupture of Flow Continuity at Hydraulic
Impact in Pressure Systems from Polymer Pipes / O. Kapinos, N. Tvardovskaya // Lecture Notes in Networks and Systems. - 2022. - Vol. 402 LNNS. -P. 559-567. - DOI 10.1007/978-3-030-96380-4_61.
- EDN DTLVFX.
9. Терехов, Л. Д. Экспериментальное исследование оттаивания грунта вокруг канализационных трубопроводов мелкого заложения в зимнее время / Л. Д. Терехов, Ш. Б. Майны, Н. А. Черников. - Текст : непосредственный // Вода и экология : проблемы и решения. - 2019. - № 4 (80). - С. 71-78.
10. ГОСТ 18599-2001. Межгосударственный стандарт. Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия // Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации. - URL : http://docs.cntd.ru/gost-18599-2001 (дата обращения: 10.04.2022). - Текст : электронный.
References
1. Mainy Sh., Terehov L.D., Zaborshhikova N. P. Metodika opredelenija minimal'noj glubiny zalozhenija nachal'nogo uchastka kanalizacionnyh truboprovodov v surovyh klimaticheskih uslovijah [Methodology for determining the minimum depth of laying of the initial section of sewer pipelines in harsh climatic conditions]. Vestnik grazhdanskih inzhenerov [Vestnik of Civil Engineers]. 2016, no. 3(56), p. 116-122. (In Russian)
2. Terekhov L. D., Petrov V. M., Akimov O. V. Prodolzhitel'nost' bezopasnoj ostanovki dvizhenija vody v truboprovode v zimnij period [Duration of safe stopping of water movement in the pipeline in winter]. Vodnye resursy - osnova ustojchivogo razvitija poselenij Sibiri i Arktiki v XXI veke: Sbornik dokladov XXI Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Tjumen', 22 marta 2019 goda [Water resources - the basis of sustainable development of settlements in Siberia and the Arctic in the XXI century: Collection of reports of the XXI International Scientific and Practical Conference, March 22nd, 2019]. Tyumen, Tyumen Industrial University, p. 389-393. (In Russian)
3. Mainy Sh. B. Temperaturnyj rezhim sezonnopromerzajushhih gruntov (na primere g.
Kyzyla) [Temperature regime of seasonally freezing soils (based on the sample of Kyzyl)]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and civil construction]. 2010. No. 10. P. 50-51. (In Russian)
4. Terekhov L. D., Tvardovskaya N. V., Tvardovskaya E. A. Vnutrennee obledenenie vodovodov v zimnij period [Internal icing of water pipes in winter]. III Betankurovskij mezhdunarodnyj inzhenernyj forum: Sbornik trudov v dvuh tomah, Sankt-Peterburg, 0203 dekabrja 2021 goda [III Betancourt International Engineering Forum: Proceedings in two volumes, St. Petersburg, December 2nd, 3d, 2021]. Saint-Petersburg, Emperor Alexander I St.Petersburg State Transport University, P. 161-164.
5. Tvardovskaya E.A., Terekhov L.D. Opredelenie optimal'noj stepeni obledenenija truboprovoda, obespechivajushhej uvelichenie propusknoj sposobnosti [Determination of the optimal degree of icing of the pipeline, providing an increase in throughput]. Transport: problemy, idei, perspektivy: sb. tr. LXXXI Vseros. nauch.-tehn. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh [Transport: problems, ideas, prospects: sat. tr. LXXXI All-Russian. sci.-tech. conf. of students, postgraduates and young scientists]. 2022. P. 353-357.
6. Majny Sh.B. and Kuular K.Sh. Problemy jekspluatacii vodoprovodnyh setej v surovyh klimaticheskih uslovijah [Problems of operation of water supply networks in harsh climatic conditions]. Vestnik of Tuvan State University, iss. 3, Technical
and Physical-Mathematical Sciences, 2021, no.4 (86). P. 53-59. (In Russian)
7. Terekhov L. and Tvardovskaya N. Dynamics of Internal Pipeline Icing in Winter Period When Bringing It to Freezing. Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. Vol. 402 LNNS. P. 871-879. -DOI 10.1007/978-3-030-96380-4_95. - EDN OJGSDO.
8. Kapinos O. and Tvardovskaya N. Rupture of Flow Continuity at Hydraulic Impact in Pressure Systems from Polymer Pipes. Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. Vol. 402 LNNS. P. 559-567. DOI 10.1007/978-3-030-96380-4_61. - EDN DTLVFX.
9. Terekhov L.D., Mainy Sh.B., Chernikov N.A. Jeksperimental'noe issledovanie ottaivanija grunta vokrug kanalizacionnyh truboprovodov melkogo zalozhenija v zimnee vremja [Experimental study of soil thawing around shallow sewer pipelines in winter]. Voda i jekologija: problemy i reshenija [Water and ecology: problems and solutions.]. 2019. No. 4 (80). P. 71-78. (In Russian)
10. GOST 18599-2001. Mezhgosudarstvennyj standart. Truby napornye iz polijetilena. Tehnicheskie uslovija. Mezhgosudarstvennyj Sovet po standartizacii, metrologii i sertifikacii [Interstate standards. Pressure pipes made of polyethylene. Technical conditions. Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification]. Available at: http://docs.cntd.ru/gost-18599-2001. (access date: 20.04.2022) (In Russian)
Майны Шончалай Борисовна, старший преподаватель кафедры городского хозяйства Тувинского государственного университета, г. Кызыл, E-mail: shonchikspb@mail.ru
Shonchalay B. Mainy, Senior Lecturer at the Department of Urban Economy, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, E-mail: shonchikspb@mail.ru
Статья поступила в редакцию 25.05.2022
