pobierz artykuł () - KAN-REM

Tomasz Abel 1
bezwykopowe naprawy rurociągów, rurociągi,
metody rękawowe, wzmacnianie konstrukcji
„REKONSTRUKCJA ŚRODKOWEJ NITKI SYFONU
STALOWEGO DN2200 DLA ZESPOŁU ELEKTROWNI
PĄTNÓW-ADAMÓW-KONIN
W TECHNOLOGII MAXI-TROLINING”
Obiekt modernizowany to syfon z rur stalowych ø 2200 pod kanałem prowadzącym wody chłodnicze z
elektrowni Pątnów. Naprawę wykonano w technologii MAXI-TROLINING na podstawie projektu
„Hydroprojekt” Poznań. Regeneracja miała na celu przywrócenie pierwotnej nośności syfonu, która
uległa znacznemu obniżeniu w wyniku korozji.
Metoda MAXI-TROLINING to modyfikacja „rękawowej” metody trolining – jej twórcze rozwinięcie
dokonane przez wynalazców z Trolining GmbH. Idea opiera się na wykonaniu klasycznej konstrukcji
żelbetowej, której wewnętrzną powierzchnię stanowi wykładzina PEHD. Znajduje ona zastosowanie w
kanałach przełazowych powyżej ø1200.
“PIPE REHABILITATIONS IN MAXI-TROLINING TECHNOLOGY”
The example of no-dig pipe rehabilitation technology is presented. The MAXI-TROLINING System is
usefull in case of pipes of 1200 mm diameter and bigger ones. It is applicable whenever the old pipeline
is in bad condition and the structural strength is weakened. MAXI-TROLINING is one of the lining
systems which can take over all full-loads. This paper is a technical reference written on the basis of the
projects which we have made so far.
Key words: pipe rehabilitations, trenchless technology, maxi-trolining system
1. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU
Obiekt, będący przedmiotem niniejszego referatu, zlokalizowany jest w Koninie
przy ulicy Rybackiej w północnej części miasta.
Jest to syfon mający za zadanie przeprowadzenie wody z kanału zrzutowego z
Elektrowni Pątnów pod kanałem doprowadzającym wody do Elektrowni Konin.
Obiekt ten należy do systemu kanałów i syfonów mających za zadanie prowadzenie
wód schładzających Zespół Elektrowni Pątnów - Konin.
Syfon Koniński składa się z 4 rurociągów (3+1) o średnicy 2200 mm. Zdolność
przepustowa syfonu to Q = 30,0 m3/s. Każdy rurociąg o przepustowości 7,5 m3/s.
1
Tomasz Abel – KAN-REM Sp. z o.o., ul. Bardzka 30, 50-516 Wrocław
Syfon zrealizowany został z rur stalowych gładkich ze szwem wzdłużnym
wykonanych ze stali St3S i grubości ścianki 20 mm wraz z zabezpieczeniem
antykorozyjnym zewnętrznym i wewnętrznym. Długość każdej nitki syfonu wynosi
32,5 m.(Rys. 1)
Grunt otaczający syfon to piaski drobne i średnie występujące do głębokości ok. 10 m
o kącie tarcia φ = 32o i ciężarze γ = 1,75 t/m3 oraz piaski gruboziarniste i zmieszane o
kącie tarcia φ = 29o i γ = 1,85 t/m3, występują również przewarstwienia gliny o
miąższości 1,5 m.
Rys. 1. Schemat konstrukcji syfonu.
2. STAN TECHNICZNY RUROCIĄGU
Na podstawie oceny stanu technicznego rurociągu przeznaczonego do naprawy
stwierdzono miejscami znaczne ubytki korozyjne w ściance rury. Pomiary wykonane
grubościomierzem wykazały, iż grubość ścianki w niektórych miejscach zmalała z
20 mm do 7,1 mm . Z przeprowadzonych obliczeń statycznych wynika, że w
przypadku obniżenia grubości ścianki do 5 mm, syfon straci swą wytrzymałość.
Rurociąg wymagał więc bezzwłocznego wzmocnienia środkowej nitki syfonu. Dalsze
pogorszenie stanu technicznego i idąca za tym utrata nośności mogłyby doprowadzić
do katastrofy budowlanej.
3. METODA MAXI-TROLINING
Zastosowaną metodą wzmocnienia nitki syfonu konińskiego zapewniającą
przywrócenie właściwego stanu, jest metoda MAXI-TROLINING.
Jest to modyfikacja klasycznej metody trolining.
W metodzie trolining rekonstrukcja kanału polega na wprowadzeniu do uszkodzonego
rurociągu nowego przewodu, który samodzielnie pełnił będzie funkcję przewodu
pierwotnego. Do wnętrza istniejącego kanału wprowadza się „rękaw”, który
dopasowuje się do kształtu rekonstruowanego kanału i dokładnie przylega do jego
powierzchni. Wewnętrzny wkład posiada kołeczki dystansowe zapewniające
odpowiednią przestrzeń dla iniektu. Charakterystyczną jego cechą jest niska lepkość
w czasie iniekcji, a w procesie wiązania powiększenie swojej objętości ok. 5 %.
(Rys. 2).
Rys. 2. Schemat systemu Trolining.
Tak wykonana warstwa wewnętrzna pełni rolę nowego kanału, charakteryzuje się
całkowitą szczelnością, poprawia parametry hydrauliczne i wzmacnia konstrukcję.
Zabezpiecza przewód przed agresją chemiczną. Stary rurociąg pełni funkcję
dodatkowej osłony. System trolining stosowany jest w przewodach od DN200.
W omawianym projekcie klasyczna metoda trolining nie mogła być zastosowana z
uwagi na parametry statyczno-wytrzymałościowe jakie należało uzyskać. Nowa
warstwa wewnętrzna musiała być w pełni samonośna.
Wykładzina w klasycznym systemie trolining nie mogła zapewnić wystarczającej
sztywności obwodowej. Zastosowano więc system MAXI-TROLINING polegający na
wykonaniu konstrukcji żelbetowej, której wewnętrzną powierzchnię stanowi
wykładzina PEHD. (Rys. 3).
Rys. 3. Schemat systemu MAXI-TROLINING.
4. OBLICZENIA STATYCZNO-WYTRZYMAŁOŚCIOWE
Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe wykonane zostały na podstawie
wytycznych ATV-DVWK-A 127P „ Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe kanałów
i przewodów kanalizacyjnych” oraz materiałów pomocniczych ATV-DVWK-M 127P
„Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe dla rehabilitacji technicznej przewodów
kanalizacyjnych przez wprowadzenie linerów lub metoda montażową” a
wymiarowanie nowej konstrukcji przeprowadzono zgodnie z normą PN-B-
03264:2002 - „Konstrukcje betonowe i żelbetowe. Podstawowe zasady
projektowania”.
Obliczenia sił wewnętrznych wykonano dla dwóch schematów obciążeń:
- przypadek I – występują wszystkie obciążenia,
- przypadek II – nie występuje obciążenie wodą w kanale ( rurociąg jest
opróżniony z wody)
Momenty i siły osiowe obliczono wg następujących wzorów:
M = m⋅q⋅r2
N = n⋅q⋅r
(1)
(2)
M – moment [kNm]
m –współczynnik do wyznaczania momentów zginających [-],
n – współczynnik do wyznaczania sił osiowych [-],
q – naprężenia w gruncie [kN/m],
r – promień pomocniczy [m]
Wymiarowanie konstrukcji przeprowadzone zostało na podstawie naprężeń:
σ=
N
A
± WM α k
(3)
N – siła osiowa [kN],
A – powierzchnia [m2],
M – moment zginający [kNm],
W – wskaźnik bezwładności [m3/m],
αk – współczynnik korekcyjny ze względu na krzywiznę [-]
Po wykonaniu wymiarowania konstrukcji uzyskano wyniki zapewniające
odpowiednie parametry techniczne dla warstwy żelbetu o grubości 150 mm,
podwójnie zbrojonej prętami ø14 w rozstawie 100 mm.
Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe dla II przypadku ( syfon opróżniony z wody)
wykazały że dla przewodu o tak dużym ubytku ścianki (do 7,1 mm) jego opróżnienie
z wody jest niedopuszczalne. Mogłoby bowiem doprowadzić do awarii.
W związku z powyższym zaprojektowane zostało wykonanie wstępnego wzmocnienia
poprzez montaż pierścieni wykonanych z walcowanego profilu ceowego 160 (Rys. 4).
Pierścienie montowane były przez nurków przed wypompowaniem wody z kanału.
Rys. 4. Konstrukcja wzmocnienia syfonu.
5. TECHNOLOGIA ROBÓT.
Technologia prac obejmowała następujące działania:
- zamknięcie dopływu wody do przewodu za pomocą zamknięć szandorowych,
- wykonanie wstępnego wzmocnienia dla umożliwienia opróżnienia rurociągu
- opróżnienie rurociągu,
- oczyszczenie ścianek rurociągu z części skorodowanych i narostów oraz
usunięcie osadów,
- montaż zbrojenia,
- wykonanie wewnętrznej warstwy wykładziny z PEHD o gr. 5 mm i średnicy
wewnętrznej 1900 mm,
- wykonanie szalunku stabilizującego wykładzinę,
- wypełnienie przestrzeni pomiędzy rurą stalową a wykładziną z PEHD
specjalnym betonem samozagęszczalnym.
Po wykonaniu regeneracji otrzymujemy :
- gładką wewnętrzną powierzchnię o wysokiej odporności chemicznej,
zapewniającą poprawę parametrów hydraulicznych przez zmniejszenie
współczynników chropowatości co skutkuje wzrostem prędkości przepływu i
ogranicza sedymentację osadów,
- nową konstrukcję w pełni zabezpieczającą przed utratą nośności,
- całkowitą szczelność rurociągu.
6. PODSUMOWANIE.
Naprawa przewodu w technologii MAXI-TROLINING nie ma negatywnego
wpływu na środowisko. Regeneracja w wyżej opisanej technologii charakteryzuje się
następującymi zaletami:
- wyeliminowanie robót ziemnych,
- krótki czas wykonania,
- możliwość stosowania na łukach,
- łatwość formowania wkładów,
- łatwość konserwacji i napraw,
- możliwość uzyskania konstrukcji o dużej nośności,
- duży przedział możliwości dostosowania grubości ścianki żelbetowej oraz
zbrojenia do konkretnych warunków.
LITERATURA
1. Naprawa syfonu konińskiego – Projekt Wykonawczy.
2. Wytyczne ATV-DVWK – A127P – Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe
kanałów i przewodów kanalizacyjnych.
3. Materiały Pomocnicze ATV-DVWK-M 127P „Obliczenia statycznowytrzymałościowe dla rehabilitacji technicznej przewodów kanalizacyjnych
przez wprowadzenie linerów lub metodą montażową” .
4. PN-B-03264:2002 - „Konstrukcje betonowe i żelbetowe. Podstawowe zasady
projektowania”.
5. Materiały techniczne firmy KAN-REM Sp. z o.o.
6. Materiały techniczne firmy TROLINING GmbH.
TYTANY 2006
– nagrody branżowe Inżynierii Bezwykopowej
Jury składające się z wybitnych specjalistów,
przedstawicieli nauki i przemysłu, spośród projektów
zgłoszonych przez kapitułę statuetki „TYTANA”
przyznało firmie KAN-REM w kategorii „Projekt roku –
inspekcja i renowacja” statuetkę TYTAN 2006.
Nagroda została wręczona 8 czerwca 2006 roku podczas
wieczornej gali w trakcie Międzynarodowej Konferencji
Technicznej pt. INŻYNIERIA 2006.