pobierz artykuł () - KAN-REM
Transkrypt
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.