Трубы из ВЧШГ [1] могут применяться эффективно не только при открытой прокладке [2, 3], но также и при бестраншейном восстановлении ветхих трубопроводов протягиванием [4, 5]. Бестраншейное восстановление ветхих напорных трубопроводов с использованием высокопрочных труб из ВЧШГ должно производиться с обязательным качественным выполнением комплекса технологических процессов (ТП, табл. 1).

Протягивание трубной плети с разрушителем-расширителем на передней её части осуществляется с помощью мощных лебёдок (МЛ) или машины с наборными штангами (МНШ) и т.п., энергия для которых получается от компрессора. Взламывающий нож разрушает старую трубу и уплотняет осколки в окружающий природный массив. Разрушитель-расширитель создаёт увеличенную полость размером больше максимально возможного наружного диаметра D трубы и одновременно протягивает за собой в неё трубную плеть (часть нового трубопровода).

Бестраншейное восстановление систем водоснабжения и напорной канализации с использованием высокопрочных труб из ВЧШГ должно осуществляться специализированными строительно-монтажными организациями, предприятиями и фирмами, имеющими лицензию на осуществление строительной деятельности, оснащёнными необходимым оборудованием для очистки изношенных трубопроводных сетей, протягивания, сборки и монтажа трубопроводов и располагающими обученными персоналом. Приоритет в выборе исполнителя работ должен отдаваться тем организациям, предприятиям и фирмам, которые имеют сертификат соответствия на услуги по «Устройству, ремонту и обслуживанию систем водоснабжения и канализации». Персонал организаций, ведущих строительство, технадзор, приёмку работ и эксплуатацию трубопроводов из высокопрочных труб из ВЧШГ, должен пройти обучение по специальным программам. Восстановление каждого объекта допускается осуществлять только на основе утверждённого проекта, решений по организации строительства и технологии производства работ. До начала производства работ строительномонтажной организации необходимо получить разрешение на выполнение восстановительных работ, которое выдаётся местной администрацией. Выполнить мероприятия по подготовке строительного производства в объёме, обеспечивающем осуществление всех работ в максимально короткие сроки, включая проведение общей организационно-технической подготовки, подготовки напорного трубопровода к восстановлению и оборудования к производству восстановительных работ.

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 1

Бестраншейное восстановление систем водоснабжения и напорной канализации с использованием высокопрочных труб из ВЧШГ должно осуществляться специализированными строительно-монтажными организациями, предприятиями и фирмами, имеющими лицензию на осуществление строительной деятельности, оснащёнными необходимым оборудованием для очистки изношенных трубопроводных сетей, протягивания, сборки и монтажа трубопроводов и располагающими обученными персоналом

Все этапы выполнения работ должны вестись под контролем представителей организаций, на которые возложен авторский и технический надзор за проведением работ по восстановлению, и организаций, эксплуатирующих смежные коммуникации. При восстановлении инженерно-техническим работникам, прошедшим соответствующий курс обучения, а также персоналу, эксплуатирующему трубопроводные сети необходимо осуществлять контроль всех выполняемых этапов операционного контроля качества (ОКК).

До начала вскрытия дорожных покрытий и разработки котлованов (приямков) необходимо выполнить: оградить по всему периметру места проведения работ инвентарными щитами или металлической сеткой с обозначением организации, проводящей работы, и телефона ответственного производителя работ; при производстве восстановительных работ на проезжей части выставить предупредительные знаки на расстоянии 5 м со стороны движения транспорта, освещаемые в ночное время; с наступлением темноты установить на ограждении с лобовой стороны на высоте 1,5 м сигнальный красный свет, а место работ осветить прожекторами или переносными лампами, причём размеры и способ ограждения устанавливаются в проекте производства работ (ППР).

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 2

Типовая технология восстановления предусматривает разрушение ветхого трубопровода и одновременное с этим протягивание внутрь образуемой полости труб из ВЧШГ. Все работы, связанные с протягиванием труб, допускается проводить при температуре окружающего воздуха не ниже -15 °С

Вскрытие дорожных покрытий и разработку траншей следует проводить в соответствии с ППР. Крутизна откосов котлованов должна приниматься в соответствии с требованиями действующих общегосударственных и местных строительных норм и правил. При наличие в местах рытья котлованов электрокабелей, кабелей связи, других подземных коммуникаций выемку грунта производят с предварительным извещением и в присутствии представителей организаций, их эксплуатирующих, с соблюдением мер, исключающих возможность нанесения повреждений.

Кабели в пределах пересечения после вскрытия должны заключаться в защитные футляры из пластмассовых лотков, коробов или труб, подвешиваемых при необходимости к балке, а также должны выполняться другие требования, предусмотренные действующими общегосударственными и местными стандартами, нормами и правилами. При обнаружении любых подземных коммуникаций или сооружений, не указанных в проектной документации, работы следует приостановить. На место работ следует вызвать автора проекта и представителей организаций, эксплуатирующих смежные коммуникации, для определения их принадлежности и принять меры по их сохранности или ликвидации (и внесении в исполнительную документацию).

Вскрытые участки ветхих напорных трубопроводов полностью очищаются от земли. Расстояние в свету между ним и дном котлована должно быть достаточным для производства его газопламенной резки и восстановления, но не менее 150 мм. Выемка нижних слоёв грунта и очистка вскрытого трубопровода должны производиться ручным инструментом. Неровности дна котлованов не должны превышать 20-30 мм.

Отсечение восстанавливаемого участка от основной сети осуществляется после отключения подачи воды (сточной жидкости). Затем путём резки удаляют часть трубопровода на длине, достаточной для качественного затягивания труб из ВЧШГ и удобства проведения сопутствующих работ.

Типовая технология восстановления предусматривает разрушение ветхого трубопровода и одновременное с этим протягивание внутрь образуемой полости труб из ВЧШГ. Все работы, связанные с протягиванием труб, допускается проводить при температуре окружающего воздуха не ниже -15 °C. Работы должны выполняться по утверждённому проекту и технологическому регламенту (ТР) при обязательном контроле организации-заказчика, на которую возложен технический надзор, приёмка и дальнейшая эксплуатация восстановленных трубопроводов. Основным документом при проведении работ по восстановлению подземных напорных трубопроводов методом протягивания в них высокопрочных труб из ВЧШГ является утверждённая в полном объёме проектно-сметная документация.

Перед началом строительно-монтажных работ в присутствии представителей проектной, строительной и эксплуатационной организаций должна быть проведена разбивка трассы с привязкой к постоянным ориентирам и разметка намеченных к вскрытию котлованов, что оформляется актом с приложением схемы привязки. Работы следует проводить на участках, как правило, между ветхими водопроводными (канализационными) камерами переключения (колодцами).

Подготовительные работы при реализации выбранной технологии включают прекращение подачи воды (транспортирования стоков), демонтаж арматуры, стальных соединительных частей, отделение фланцев от стальных трубопроводов, углубление дна камеры переключения (колодца) и другие мероприятия. Демонтаж узлов ведётся от стартовой камеры переключения (колодца), котлована по направлению производства восстановительных работ. В камерах переключения (колодцах) демонтируются и изымаются все соединительные части и трубопроводная арматура, располагаемая по направлению проведения восстановительных работ. Извлечённые из камер переключения (колодцев) соединительные части (детали) и трубопроводная арматура вначале размещаются на поверхности земли, а затем после проведения ревизии отдельных деталей на пригодность для дальнейшей эксплуатации отправляются в дело на менее ответственных трубопроводах или в утиль. Для удобства ведения работ в стартовой камере переключения (колодце) или котловане углубляют дно. Котлованы целесообразно устраивать в местах обвалов или непроходных участков на восстанавливаемых трубопроводах с параллельным производством работ по удалению имеющихся ремонтных вставок и освобождению отдельных участков от засоров и завалов.

До проведения монтажных работ необходимо производить обследования, например, телевизионный контроль трубопровода (ТКТ) ветхого трубопровода с целью выявления степени коррозионного обрастания внутренней поверхности, характера солевых и биологических отложений, посторонних предметов, а также наличие сверхнормативных для протягиваемых соединений труб из ВЧШГ углов искривления трассы и выступающих элементов (врезок, грата на сварных швах).

Для проведения ТКТ целесообразно применять видеоустановки высокой разрешающей способности, в том числе телероботы. По результатам телевизионного контроля должен составляться письменный отчёт (протокол), в котором представляется полное описание нарушений стыковых соединений, ответвлений и всех дефектов внутренней поверхности трубопровода, с выводом о необходимости проведения восстановительных работ. С учётом результатов ТКТ и принимается решения о структуре производства восстановительных работ бестраншейным или традиционным методом с отрывкой траншей или котлованов. ТТК целесообразно производить и после завершения восстановительных работ на трубопроводе (перед сдачей и приёмкой восстановленного соответствующего участка трубопроводной сети в эксплуатацию).

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 3

Трубы из ВЧШГ, оборудование и оснастки перед протяжкой должны подвергаться входному контролю качества (ВКК) с участием представителей технадзора, заказчика и строительномонтажной организацией, допущенной к выполнению работ по восстановлению ветхого напорного трубопровода

Трубы из ВЧШГ, оборудование и оснастки перед протяжкой должны подвергаться входному контролю качества (ВКК) с участием представителей технадзора, заказчика и строительно-монтажной организацией, допущенной к выполнению работ по восстановлению ветхого напорного трубопровода. В ВКК труб и соединительных частей из ВЧШГ включают: проверку целостности упаковки и маркировки на соответствие данным, указанным в сертификатах; 100 % внешний осмотр всех наружных поверхностей и внутренних в раструбах; выборочные измерения и сопоставление для отдельных изделий нормализованных наружных и внутренних диаметров и толщин стенок требованиям норм посредством мерительных инструментов (микрометров, штангенциркуля, металлической линейки), измерения следует производить не менее чем по двум взаимно перпендикулярным диаметрам, результаты измерений должны соответствовать маркировочным обозначениям и величинам, указанным в сертификатах; оценку овальности концов на соответствие допустимым (по техническим условиям на трубные изделия — трубы и соединительные части из ВЧШГ); проверку сертификата на соответствие стандартам и проекту.

Не допускается использовать в дело трубы из ВЧШГ с технологическими дефектами и царапинами в осевом направлении глубиной более 1,5 мм, в кольцевом — более 2,7 мм, а также со значительными дефектами наружного и внутреннего покрытия и отклонениями допусков больше, чем предусмотрено в технических условиях на трубы.

Протягивание трубопровода из собираемых труб из ВЧШГ осуществляется при помощи специальных тяговых металлических штанг и тросов. Для увеличения полости в ветхом трубопроводе используется разрушитель-расширитель, действующий как консервный нож и разрезающий трубопровод на части (осколки). Должны использоваться стальные тросы. Их концы должны оснащаться деталями для соединения с тянущим устройством с одной стороны и с разрушителем-расширителем, закреплённым на трубной плети, с другой. Тяговый трос должен проходить периодическую проверку как элемент грузоподъёмного устройства во избежание его разрыва во время выполнения ТП по разрушению ветхих труб, образованию полости и протяжке труб из ВЧШГ. Для протаскивания тягового троса могут использоваться композиционный полимерный (стеклопластиковый, поликарбонатный или др.) стержень, свинчивающиеся металлические штанги или пневмопроходчики.

Подготовленная в дело труба из ВЧШГ с помощью болтовых соединений присоединяется к разрушителю-расширителю, к которому крепится тяговый трос (при использовании для последующего тяжения трубной плети МЛ) или который крепится к наборной штанге (при использовании для последующего тяжения трубной плети МНШ).

Для предотвращения повреждений покрытия на наружной поверхности труб из ВЧШГ в местах входа и выхода из восстанавливаемых трубопроводов следует устанавливать гладкие втулки с конусными раструбами.

Место для разработки котлованов выбирают с учётом конкретной обстановки: застроенности территории, наличия подъездных путей, учёта подземных и надземных инженерных и транспортных коммуникаций, удобства расположения оборудования и размещения протаскиваемых труб из ВЧШГ, а также состояния элементов восстанавливаемого напорного трубопровода. Котлованы с целью уменьшения объёмов земляных работ следует разрабатывать в местах наименьшего заглубления трубопроводов или в местах просадок трубопровода и провалов грунта. Стартовый (входной) котлован целесообразно располагать в местах, удобных для проведения протягивания в обе стороны восстанавливаемого трубопровода. Котлованы следует разрабатывать в виде траншеи с прямыми стенками. Котлованы (траншеи) разрабатываются с плоским дном, устраиваемым ниже основания восстанавливаемого трубопровода для размещения средств малой механизации (СММ) для сборки и протаскивания труб по оси старого трубопровода. Допускается также разработка стенок котлованов с углами естественного откоса. При разработке котлованов с вертикальными боковыми стенками в неустойчивых грунтах, а также при глубине их больше 1,5 м в любых грунтах должны устанавливаться крепления стенок котлована. Ширина котлованов (траншей) принимается в зависимости от диаметра протягиваемых труб (необходимо обеспечить условия для установки направляющих опорных роликов).

Длины протягиваемых трубных плетей должны приниматься с учётом состояния ветхого трубопровода, мощности МЛ (МНШ), а также прочности слабых звеньев в тяговой системе: МЛ (МНШ) — узла крепления троса (наборных штанг); к МЛ (МНШ) — узлов крепления труб и троса (наборных штанг); к разрушителю-расширителю — соединений «труба-труба» (табл. 2).

К протягиванию допускаются плети из труб из ВЧШГ диаметром до 500 мм с раструбными соединениями с уплотнительными резиновыми манжетами RJ.

При протягивании трубных плетей тяговые усилия не должны превышать нагрузок Nр [кН], приводящих к разрушению соединений.

По данным ассоциации DIPRA (США) Nт = 44,5; 89; 133; 200 и 266 кН для протягивания плетей из труб из ВЧШГ условным диаметром 100, 150, 200, 250 и 300 мм, соответственно, при углах искривления в соединениях, не превышающих 4° (Dy = 100 и 150 мм) и 3,5° (Dy = 200, 250 и 300 мм). При больших углах или изменения направления трассы поворот трубопровода осуществляется в камерах переключения (колодцах), а также с использованием отводов, размещаемых непосредственно в грунте.

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 4

Сборка труб из ВЧШГ между собой, с соединительными частями и арматурой из ВЧШГ должны производиться по специально разработанному ТР. Выбор типовой технологической схемы (ТТС) производства восстановительных работ осуществляется с учётом способа размещения нового трубопровода из высокопрочных труб из ВЧШГ в полости, получаемой в результате разрушения ветхого трубопровода, а также его диаметра

По данным лаборатории завода «Свободный сокол» при прямолинейном протягивании трубных плетей разрушение может произойти при Nр = 238, 343, 470, 626 и 789 кН в соединениях труб из ВЧШГ его производства с условными диаметрами 100, 150, 200, 250 и 300 мм, соответственно. Совершенно очевидно, что тяговые усилия Nт [кН], которые зависят от количества и массы протягиваемых труб из ВЧШГ (табл. 3), должны быть значительно меньше указанных значений. С учётом этого и местных условий (свойств грунтов) и следует принимать длину протягиваемой плети труб из ВЧШГ. Сборка труб из ВЧШГ между собой, с соединительными частями и арматурой из ВЧШГ должны производиться по специально разработанному ТР.

Выбор типовой технологической схемы (ТТС) производства восстановительных работ осуществляется с учётом способа размещения нового трубопровода из высокопрочных труб из ВЧШГ в полости, получаемой в результате разрушения ветхого трубопровода, а также его диаметра.

При разработке конкретных технологических схем (ТС) производства восстановительных работ должны быть учитываться следующие условия и обстоятельства: диаметр подлежащего восстановлению трубопровода и глубина его заложения; состояние камер переключения (колодцев); диаметр и длина труб из ВЧШГ; загруженность поверхности по трассе проведения работ; наличие пересекающихся и параллельных трубопроводных коммуникаций; состояние грунтов (например, категория грунта, наличие подземных вод); сезон проведения работ и, естественно, возможности организации, которая будет осуществлять восстановительные работы (наличие соответствующего оборудования для протяжки, натяжных устройств и т.п.).

ТС производства работ, которые предполагают использование труб стандартной (5-6 м) длины, должны разрабатываться с учётом разрытия специальных траншей (котлованов). ТС производства работ, которые предполагают использование короткоразмерных труб (соответствующих длине камер переключения, колодцев), должны разрабатываться с учётом габаритов камер переключения (колодцев), а также необходимости разрушения их стенок в месте прохода трубопровода (рис. 1).

В тех и других ТС могут использоваться и МЛ, и МНШ.

Для размещения МНШ необходимо разрабатывать специальные котлованы, учитывающие их габариты (рис. 2).

МЛ могут размещаться как в котлованах (траншеях), так и на поверхности земли, например, непосредственно над следующей по порядку по трассе восстанавливаемого трубопровода колодцем (рис. 3). В отдельных случаях перекрытие колодца следует усиливать путём размещения над ним железобетонной плиты с круговым отверстием, а также устанавливать в ней опорные ролики для пропуска по ним тягового троса.

Котлован (траншея) разрабатывают с плоским дном, устраиваемым ниже основания старого трубопровода с возможностью размещения средств механизации для сборки труб. При значительном объёме работ по реконструкции, выполняемых в котловане (траншее), устраивают настил, например, из железобетонных плит или деревянных щитов, на которых располагаются оборудование и оснастка, а также монтажники-трубоукладчики в период проведения работ.

При необходимости стенки котлована (траншеи) крепят, а также организуют водоотлив.

Ширину котлованов (траншей) принимают с учётом диаметра протягиваемых труб; при этом должны быть обеспечены нормальные условия для удобной установки опорных и прижимных направляющих роликов, которые могут закрепляться с помощью анкеровки в грунте.

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 5

Ширину котлованов (траншей) принимают с учётом диаметра протягиваемых труб; при этом должны быть обеспечены нормальные условия для удобной установки опорных и прижимных направляющих роликов, которые могут закрепляться с помощью анкеровки в грунте

Размеры котлована (траншеи) должны обеспечивать условия для свободного размещения труб, оборудования и оснастки, с помощью которых осуществляется сборка и протягивание нового трубопровода в реконструируемую сеть, а также для выполнения всех процессов принятой технологической схемы восстановления с соблюдением требований безопасного ведения монтажных работ.

В местах изменения направления трассы следует организовывать работы с одного поста.

После восстановления участков трубопроводов в обоих направлениях следует производить сопряжение восстановленных участков трубопроводов путём: установки раструбных отводов непосредственно в грунте; размещения камеры переключения (колодца) и устройства в этом месте соединений на фланцах.

В каждой технологической схеме должны быть учтены габариты используемых машин (МНШ, МЛ, ПУМ, компрессоров и т.п.), оборудования (натяжных приспособлений и др.), оснастки (роликов, расширителей, разрушающих наконечников в виде роликовых ножей или режущих продольных выступов), а также подъёмно-транспортных средств.

Для подачи в котлован отдельных труб из ВЧШГ должны использоваться автокраны и трубоукладчики соответствующей грузоподъёмности.

Для разрушения ветхих труб, образования полости и протягивания труб из ВЧШГ могут применяться мощные лебёдки и машины с наборными штангами. Для работы пневматических лебёдок и машин с наборными штангами должны применяться компрессоры соответствующей мощности, а также тросы, пневмошланги и т.п.

Для сборки труб из ВЧШГ необходимо иметь соответствующие натяжные приспособления, специальные приспособления для контроля собранных соединений и комплект слесарного инструмента.

Для обеспечения качественного протягивания труб из ВЧШГ в полость, полученную в результате разрушения старых труб необходимо использовать специальные разрушители-расширители, диаметр которых должен быть на 30-50 мм больше наружных диаметров раструбов протягиваемых труб. К разрушителям-расширителям должен быть присоединён на болтах отрезок трубы из ВЧШГ с раструбом под соединение RJ. Наборные штанги могут оканчиваться резьбой (резьбовые) или специальными замковыми устройствами (смыкаемые). Аналогичным образом должны оканчиваться и используемые в этом случае разрушители-расширители.

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 6

Испытание и сдачу-приёмку восстановленного трубами из ВЧШГ трубопровода следует производить согласно требованиям, указанным в проекте производства работ

По завершении протягивания необходимо произвести обратную засыпку вскрытых мест на трассе механизмами местным грунтом из отвала. В общих случаях, засыпку котлованов и траншей осуществляют, как правило, так: сначала подготавливают песчаную постель под трубопровод толщиной не менее 100 мм, а затем засыпают песком слоями по 100150 мм и уплотняют на высоту до 250 мм над верхней образующей трубопровода.

После выхода трубной плети в приёмный котлован и отсоединения от неё разрушителя-расширителя с последующей разборкой и удалением используемого оборудования производят аналогичную работу на другом участке ветхого трубопровода.

Два смежных участка восстановленного протягиванием труб из ВЧШГ трубопровода сопрягают между собой посредством установки между ними: в траншее — надвижных муфт и соответствующей длины трубных отрезков; в камере переключения (колодце) — офланцованных задвижек, тройников, вставок.

Испытание и сдачу-приёмку восстановленного трубами из ВЧШГ трубопровода следует производить согласно требованиям, указанным в ППР.

В заключение следует отметить, что эффективное использование труб из ВЧШГ не исчерпывается только применением технологий, рассмотренных здесь и в [1, 2]. Трубы из ВЧШГ могут также быть достаточно эффективными при прокладке как вновь строящихся, так и реконструируемых трубопроводов с использованием горизонтально-направленного бурения ГНБ и раскатчиков. Рассмотрению технологии, связанной с трубами из ВЧШГ, ГНБ и раскатчиками, может быть посвящена следующая статья, естественно, при соответствующей заинтересованности в этом широкой научно-технической общественности.

К бестраншейному восстановлению ветхих трубопроводов трубами из ВЧШГ. 4/2016. Фото 7