СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ Российский патент 2011 года по МПК E03F3/06 

Изобретение относится к способам эксплуатации и ремонта изношенных канализационных сетей может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве.

В процессе длительной эксплуатации инженерные коммуникации стареют и требуют ремонта или полной замены. Траншейные способы ремонта сопряжены с выполнением большого объема земляных работ, перекрытием транспортных потоков, разрушением дорожных покрытий, повреждением и уничтожением зеленых насаждений и т.д. В городах с плотной застройкой, как правило, траншейная технология оказывается вообще неприемлемой.

Следует отметить, что наиболее уязвимой и чаще повреждаемой для бетонных трубопроводов является их верхняя часть, подверженная испарениям, давлению грунта, вибрации и т.д.

Известен способ эксплуатации канализационной сети, включающий очистку труб и колодцев, текущий и капитальный ремонт и обеспечение бесперебойного приема и отвода сточных вод путем ликвидации аварий, устранения случайных засорений, а также путем ввода в эксплуатацию новых участков в составе сети, при этом, по крайней мере, один из возводимых участков сети прокладывают путем последовательного продавливания в грунте и/или в теле существующей насыпи микротоннелированием с одновременной подачей тиксотропного раствора, по крайней мере, двух соединяемых по мере продавливания между собой и с сетью полых железобетонных секций, каждую из которых выполняют с открытыми с торцов концевыми участками, один из которых выполняют с наружной стороны с открытым с торца кольцевым пазом, в котором устанавливают выступающую за торец секции металлическую обечайку толщиной, не превышающей глубины паза, полость которой совместно с внутренней полостью концевого участка секции образует уступообразный раструб, а другой концевой участок секции выполняют ступенчато сужающимся к торцу с образованием втулочной части с одним уступом под обечайку раструба смежной секции и не менее чем с одним уступом под кольцевую уплотнительную прокладку из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, плотно прилегающую одной стороной к поверхности уступа, а другой - к внутренней поверхности обечайки, при этом уступы втулочной части выполняют в пределах обращенной наружу половины толщины стенки секции, причем смежные секции располагают с зазором между их торцами, в котором устанавливают концентрично расположенные в зазоре между торцами стенок смежных секций компрессионное кольцо и примыкающее к нему снаружи дополнительное уплотнительное кольцо из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, примыкающее наружной боковой поверхностью к внутренней поверхности обечайки и торцевыми поверхностями к торцам смежных секций, при этом длину втулочной части концевого участка секции выполняют больше длины выступающей за торец смежной секции части металлической обечайки, а после продавливания всех секций вновь возведенного участка сети свободные торцы концевых секций присоединяют к существующей сети (см. описание к патенту РФ №2250998, МПК E21D 9/00, Е02D 29/00, опубл. 27.04.2004).

Этот способ весьма трудоемок и сложен и предполагает создание обходных участков канализационных сетей, что неприемлемо в условиях крупных городов.

Известен способ санации самотечных и напорных трубопроводов с помощью «полимерного рукава», выполненного из мягкого материала, пропитанного тем или иным видом смолы с последующим отвердением пропиточной композиции. При данной технологии практически отсутствует ограничение по диаметру санируемого трубопровода и восстанавливать можно трубопроводы диаметром от 150 до 3000 мм. При этом длина санируемого трубопровода может доходить до 500 метров (см. пресс-релиз Мосгорводоканала).

Этот способ является прогрессивным и не требует больших затрат на осуществление, однако, долговечность отремонтированного таким образом трубопровода невелика и, самое главное, применение этого способа не исключает создание обходных участков ремонтируемого трубопровода или применения насосно-перекачивающей станции.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ бестраншейного ремонта канализационных сетей, включающий вскрытие изношенного участка и введение в него отрезка ремонтной трубы, вводят во вскрытый участок изношенного трубопровода первый отрезок ремонтной диаметром, меньшим диаметра изношенного трубопровода, с радиальным зазором между внутренним диаметром изношенного трубопровода и наружным диаметром, перемещают его внутрь невскрытого участка изношенного трубопровода с одновременным контролем и ограничением хода перемещения, при этом после перемещения первого отрезка ремонтной трубы каждый последующий отрезок центрируют по горизонтали и вертикали и соединяют с предыдущим отрезком, а после введения, соединения и перемещения последнего отрезка ремонтной трубы зазор между внутренним диаметром изношенной трубы и наружным диаметром ремонтной трубы тампонируют (см. описание к патенту Великобритании №2079805 А, Кл. Е03F 3/06, опубл. 27.01.1982 г., стр.5).

Этот способ менее трудоемок, чем предыдущие, однако, он не содержит сведений о применении его в условиях бесперебойной работы изношенной канализационной сети без остановки и/или перенаправления стоков.

Однако существует ряд коллекторов и продуктопроводов, где отключение стоков невозможно.

Если это касается производства, это равносильно полной его остановке, что ряд технологических процессов просто не допускает.

Невозможно отключение стоков в коммунальном хозяйстве, особенно на коллекторах большого диаметра, поскольку они являются сборниками стоков с микрорайонов или даже всего города (такие обычно идут на очистные сооружения). На таких коллекторах и в процессе эксплуатации и в процессе ремонта не могут быть (запрещается СНИП) установлены КНС (канализационные насосные станции). Поскольку перебои с электричеством, пусть даже незначительные, приведут к затоплению целых микрорайонов и как следствие к экологическим катастрофам. Там же, где осуществить перекачку возможно, ее стоимость порой превышает стоимость работ по санации коллектора (продуктопровода), требует специального энергоемкого оборудования. Прокладка обводной (перекачивающей линии) в этом случае равносильна (и равноценна) прокладке нового трубопровода. В некоторых случаях это просто пространственно невозможно, поскольку на трассе встречаются сооружения, дороги (авто или ж/д) и т.д. В зимних условиях обводная линии требует утепления или подогрева стоков, так как при прокладке поверху или на незначительной глубине возможно их замерзание. Даже при ремонте напорных трубопроводов, отключаемых на время ремонта, где участок ремонта имеет протяженность в несколько сот метров и (или) значительный диаметр ≥ 1 м (как, например, дюкер через реку или на рельефе местности), возникает необходимость в очистке участка от выпавшего из остановленной прокачиваемой среды осадка.

Учитывая вышеприведенное становиться понятным, что возможность проведения работ по ремонту (санации) трубопровода без отключения стоков является насущной и важной задачей во многих ремонтах канализационных (и иных) сетей.

Задачей и техническим результатом заявляемого изобретения является снижение трудоемкости работ по восстановлению участков изношенных канализационных сетей без создания обходных участков и/или применения канализационно-насосных станций.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе бестраншейного ремонта канализационных сетей, включающем отрывку, по меньшей мере, одного стартового котлована на длину, превышающую длину отрезка ремонтной трубы, вскрытие верхнего участка изношенного трубопровода на величину по ширине не менее диаметра отрезка ремонтной трубы, введение во вскрытый участок изношенного трубопровода первого отрезка ремонтной трубы диаметром, меньшим диаметра изношенного трубопровода, с радиальным зазором между внутренним диаметром изношенного трубопровода и наружным диаметром отрезка ремонтной трубы, перемещение его внутрь невскрытого участка изношенного трубопровода с одновременным контролем и ограничением хода перемещения, после перемещения первого отрезка ремонтной трубы его центрирование с каждым последующим отрезком по горизонтали, вертикали и соединение с предыдущим отрезком, тампонирование зазора между внутренним диаметром изношенной трубы и наружным диаметром ремонтной трубы после введения, соединения и перемещения последнего отрезка ремонтной трубы, причем все ремонтные операции осуществляют без остановки проходящих стоков, а при тампонировании, по крайней мере, частично перекрывают межтрубное пространство для прохода стоков.

Кроме того, при перекрытии межтрубного пространства для отсечения прохода стоков могут использовать, по меньшей мере, одну кольцевую торцовую заглушку или диафрагму. Причем заглушки или диафрагмы могут устанавливаться временно или оставаться в составе конструкции.

Кроме того, в качестве отрезка ремонтной трубы применяют спиральновитую полимерную трубу с полой стенкой с резьбой на одном или двух концах.

Кроме того, в качестве отрезка ремонтной трубы применяют полимерную трубу, снабженную, по меньшей мере, на одном конце профилем в «замок».

Кроме того, после вскрытия изношенного трубопровода на его дно устанавливают параллельно оси трубопровода, по меньшей мере, два протяженных по длине отрезка ремонтной трубы ролика.

Кроме того, возможно перемещение первого и последующих собранных отрезков ремонтной трубы осуществлять протягиванием или проталкиванием, а тампонирование зазора между внутренним диаметром изношенной трубы и наружным диаметром ремонтной трубы производить цементно-песчаной смесью.

Заявленный способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена схема осуществления способа, на фиг.2 - разрез по А-А с фиг.1, на фиг.3 - схема резьбового соединения ремонтной спиральновитой трубы с полыми стенками, на фиг.4 - схема замкового соединения ремонтной спиральновитой трубы.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

После обнаружения и исследования трубопровода изношенного участка канализационной сети отрывают в доступном месте стартовый котлован 1, с длиной, превышающей расчетную длину отрезка ремонтной трубы, в направлении ближайшего смотрового колодца 2. Вскрывают верхнюю часть изношенного трубопровода 3 на ширину не менее диаметра отрезка ремонтной трубы 4 без остановки и перекачки канализационных стоков. На открытой поверхности устанавливают приспособление 5 для протягивания ремонтной трубы (у смотрового колодца) и приспособления 6 и 7 для фиксации и сборки отрезков (например, в виде лебедок). К переднему торцу отрезка ремонтной трубы 4 присоединяют, например, через заглушку 8 трос 9. На дно смотрового колодца и на дно вскрытого участка изношенного трубопровода опускают соответственно направляющий блок для троса 9 и ролики 11, на которые опускают с помощью лебедки 7 и цепи 12 первый отрезок ремонтной трубы. Протягиванием (и/или проталкиванием) первый отрезок перемещают внутрь невскрытого участка изношенного трубопровода, удерживая его от самопроизвольного перемещения, контролируя и ограничивая это перемещение на определенную величину, с тем, чтобы задний отрезок ремонтной трубы выступал из невскрытого участка изношенного трубопровода на величину, обеспечивающую возможность его захвата и удержания от проворота с помощью цепи 12 при присоединении последующих отрезков ремонтной трубы. Далее с помощью лебедки 7 и цепи 12 опускают, центруют по горизонтали и вертикали относительно предыдущего отрезка ремонтной трубы последующий отрезок, который соединяют с помощью резьбового или замкового соединений до выхода переднего конца отрезка ремонтной трубы из стенки смотрового колодца или конца изношенного участка трубопровода. Так как наружный диаметр отрезка ремонтной трубы 4 меньше внутреннего диаметра изношенного участка трубопровода 3, то между их стенками образуется радиальный зазор 13, преимущественно в верхней части, который тампонируют, например, закачкой цементно-песчаной смеси. Тампонирование может осуществляться специальной быстросхватывающей смесью, например, применяемой на буровых работах при нефтедобыче (или, по крайней мере, для первых участков тампонирования по отношению к набегающему потоку). Другим решением является обеспечение неподвижности межтрубной среды на время работ тампонирования. Это может быть достигнуто за счет дросселирования (снижения динамического напора) и/или перенаправления потока проходящей среды в основное сечение новой трубы. Этому могут служить сами механизмы подачи отрезков труб (ролики 11 на чертеже) или различные отдельные конструктивные элементы - торцовые кольцевые заглушки и/или кольцевые диафрагмы (в т.ч. временные/постоянные, герметичные или со стравливающими отверстиями). Кольцевые торцовые заглушки и/или диафрагмы для перекрытия межтрубного пространства от проходящих стоков на чертежах условно не показаны.

Соединение отрезков ремонтных труб друг с другом может происходить с помощью резьбового соединения 4¹ и 4² (фиг.3) или с помощью замкового соединения 4³ и 4⁴ (фиг.4).

В качестве ремонтных труб могут применяться полимерные спиральновитые трубы отечественного и импортного производства типа «Spiro», также стальные оцинкованные, чугунные или нержавеющие: трубы.

Заявленное изобретение может быть осуществлено с помощью известных в области техники средств и компонентов и соответствует условию "промышленная применимость".

Способ обеспечивает возможность проведения ремонтных работ без отключения стоков, что позволяет снизить трудоемкость процесса. Отрывают, по меньшей мере, один стартовый котлован на длину, превышающую длину отрезка ремонтной трубы. Вскрывают верхний участок изношенного трубопровода на величину по ширине не менее диаметра отрезка ремонтной трубы. Вводят во вскрытый участок изношенного трубопровода первый отрезок ремонтной трубы диаметром, меньшим диаметра изношенного трубопровода, с радиальным зазором между внутренним диаметром изношенного трубопровода и наружным диаметром отрезка ремонтной трубы. Перемещают его внутрь невскрытого участка изношенного трубопровода с одновременным контролем и ограничением хода перемещения. После перемещения первого отрезка ремонтной трубы осуществляют его центрирование с каждым последующим отрезком по горизонтали, вертикали и соединение с предыдущим отрезком. Тампонируют зазор между внутренним диаметром изношенной трубы и наружным диаметром ремонтной трубы после введения, соединения и перемещения последнего отрезка ремонтной трубы. Все ремонтные операции осуществляют без остановки проходящих стоков. После вскрытия изношенного трубопровода на его дно устанавливают параллельно оси трубопровода, по меньшей мере, два протяженных по длине отрезка ремонтной трубы ролика. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ бестраншейного ремонта канализационных сетей, включающий отрывку, по меньшей мере, одного стартового котлована на длину, превышающую длину отрезка ремонтной трубы, вскрытие верхнего участка изношенного трубопровода на величину по ширине не менее диаметра отрезка ремонтной трубы, введение во вскрытый участок изношенного трубопровода первого отрезка ремонтной трубы диаметром, меньшим диаметра изношенного трубопровода, с радиальным зазором между внутренним диаметром изношенного трубопровода и наружным диаметром отрезка ремонтной трубы, перемещение его внутрь невскрытого участка изношенного трубопровода с одновременным контролем и ограничением хода перемещения, после перемещения первого отрезка ремонтной трубы его центрирование с каждым последующим отрезком по горизонтали, вертикали и соединение с предыдущим отрезком, тампонирование зазора между внутренним диаметром изношенной трубы и наружным диаметром ремонтной трубы после введения, соединения и перемещения последнего отрезка ремонтной трубы, отличающийся тем, что все ремонтные операции осуществляют без остановки проходящих стоков, причем после вскрытия изношенного трубопровода на его дно устанавливают параллельно оси трубопровода, по меньшей мере, два протяженных по длине отрезка ремонтной трубы ролика.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тампонирование радиального зазора между внутренним диаметром изношенной трубы и наружным диаметром ремонтной трубы производят цементно-песчаной смесью.