Капитальный ремонт железобетонной трубы

Современные методы ремонта железобетонных водопропускных труб на автомобильных дорогах

Гатиятуллин Мухаммат Хабибуллович – доктор педагогических наук, профессор кафедры Дорожно-строительных машин Казанского государственного архитектурно-строительного университета.

Асфандияров Ильнур Рамилевич – магистр кафедры Автомобильных дорог Казанского государственного архитектурно-строительного университета.

Аннотация: Трасса автомобильной дороги, пролегая по местности пересекает водные преграды, овраги, ущелья, болота и др. На местах пересечения строятся мостовые сооружения и водопропускные трубы, которые имеют наибольшую численность в составе искусственных сооружений. Многие из труб служат более полувека, что привело их к разрушениям в виде трещин, продавливания и просадок. Целью исследования является изучение отечественного и зарубежного опыта ремонта труб, проанализировать способы проведения ремонта и сравнения их по времени выполнения, качества работы для рекомендаций на практике.

Ключевые слова: Водопропускная труба, автомобильные дороги, мостовые сооружения, искусственные сооружения, ремонт труб, ускорение срока ремонта трубы.

Актуальность проблемы ремонта водопропускных труб связана с их широким распространением на автомобильных дорогах, согласно статистике на 1 км их насчитывается 1,35 шт.

Водопропускные трубы – дорожное сооружение, возводимое в тело насыпи земляного полотна (ЗП) автомобильной дороги и выполняющее ряд функций: пропуск воды рек, ключей, где отсутствует ледоход, карчеход, наледь, а так же пропуск скота, диких животных и различных коммуникаций.

Простата в технологии строительства самого сооружения и изготовления звеньев железобетонных труб, главное, отсутствие прерывания тела ЗП, что обеспечивает комфортное и равномерное движение по трассе, низкая стоимость и трудоемкость при возведении, незначительные эксплуатационные расходы стали причиной преобладания водопропускных труб по сравнению с мостовыми сооружениями.

Согласно паспортам автомобильных дорог, водопропускные трубы прослужили уже более 50 лет, и большинство из них требует восстановления и усиления конструкции с капитальным ремонтом в большинстве с заменой железобетонных труб, причем большинство труб имеет круглое сечение. Как показало изучение опыта транспортников, занимающихся ремонтом труб, на практике применяется несколько методов ремонта и замены звеньев водопропускных труб: с полной разборкой ЗП и организацией движения по временной дороге, с частичной разборкой и без нарушения целостности ЗП. Наиболее эффективным является метод замены звеньев железобетонной трубы без разрушения целостности ЗП и дорожной одежды.

Рассмотрим характеристики применяемых водопропускных труб. По материалам изготовления трубы бывают:

• металлические;
• бетонные;
• железобетонные (ЖБИ изделия);
• из композиционных (полимерных) материалов.

Поперечные сечения, в зависимости от их формы бывают:

Трубы по количеству очков в сечениях бывают:

Существует подразделение водопропускных труб по работе поперечного сечения. Однако такой параметр берут во внимание только в том случае, если проводится гидравлический расчёт труб.

По режиму потока воды в трубе водопропускные трубы подразделяются на:

Изделия при напорном режиме работают всей площадью своего сечения, тем самым создавая максимальные пропускные показатели. Полунапорные работают всем сечением только во входе трубы. Безнапорные постоянно работают только частью своего сечения.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся железобетонные трубы с круглым сечением. Для удобства при строительстве водопропускные трубы с круглым сечением, монтируемые в теле ЗП унифицированы и могут иметь следующие диаметры:

• 500 мм — длина таких труб зависит от конкретного случая и рассчитывается исходя из ширины автомобильной дороги;
• 750 мм — такие трубы могут иметь длину до 15 м;
• 1000 мм — конструкция, имеющая такой диаметр, не должна иметь длину выше, чем 30 м.

Конструкция для внутрихозяйственного типа дорог, может обладать сечением 500 мм и длиной до 10 м [4].

Одним из удобных и эффективных способов при реконструкции трубы считается продавливание трубы через насыпь, если грунт ЗП позволяет провести операцию. Технология следующая: рядом с реконструируемой трубой продавливают новую, в основном металлическую, с помощью домкратов и опорных устройств. Звенья трубы или металлическая труба вдавливается в грунт ЗП, грунт внутри трубы выбирается и удаляется шнеком. Для обеспечения сохранности тела трубы при вдавливании в насыпь между трубой и домкратами устанавливают прокладки, длина которых равна длине выдви­гае­мого штока домкрата. При переме­щении трубы на длину шток домкрата, прокладка убирается, в освободившееся пространство произ­водят укладку новой прокладки. Направляющая секции трубы имеет вид ноже­вого кольца. Комплекс для продавливания звеньев через насыпь состоит из щита и мощных гидравлических домкратов. Как показывает практика, за смену можно вдавливать в насыпь тело трубы длиной до 2-х метров и, что примечательно, можно продвигать трубу диаметром до 2-х и более метров при высоте насыпи до 12 метров [2].

Следующий способ — ремонт водопропускной трубы под насыпью и он включает работы по временному отведению водотока, установке новой трубы во внутреннее очертание дефектной трубы, заполнению бетонным раствором полостей между дефектной и новой трубой. Перед установкой новой трубы возводят временную опору с верхней плитой внутри дефектной трубы на месте ее дефекта и фиксируют ее. Производят установку частей новой трубы в дефектную трубу с двух ее противоположных сторон до упора торцов встречных частей новой трубы друг в друга, при этом обе эти части выполнены с освобождениями под временную опору. Производят объединение торцов встречных частей новой трубы между собой и с временной опорой, заполняют бетонным раствором полости между дефектной и новой трубой и удаляют временную опору. Технический результат состоит в уменьшении трудоемкости работ при ремонте водопропускной трубы без ее разбора.

Недостаток способа заключается в высокой его трудоемкости, вызванной необходимостью разборки существующего пролетного строения и грунтовой насыпи с последующей ее засыпкой после укладки водопропускной трубы [3].

Одним из коротких по времени и с легкой технологией является способ «гильзования». Способ заключается в проталкивании новой трубы (металлические, стеклопластиковые или полимерные трубы) с меньшим диаметром в ремонтируемую трубу и заполнение бетонной смесью межтрубного пространства после ее фиксации. На месте производства ремонта должны быть бетоновоз или бетономешалка для ускорения и повышения качества работ. При данном методе рекомендуется заклеивать участки железобетонной трубы с трещинами или сеткой трещин приклеиванием материала из пенополиэтилена.

Протаскивание «гильзы» с меньшим диаметром вовнутрь ремонтируемой трубы выполняется петлями, после фиксации трубы в межтрубное пространство подается бетон. Диаметр разрушенных труб может дойти до 3-х метров.

При использовании «гильзы» с большим на один сортамент диаметром производится разрушение (пневмо-, гидростатическими методами) ремонтируемой трубы методом или непосредственно протаскиваемой трубой), что позволяет протаскивать или проталкивать новую трубу или ее сегменты большего размера, чем внутренний диаметр ремонтируемой трубы. Межтрубная пустота заполняется бетонной смесью [1].

Современным методом является применение способа «пакер чулок», который состоит из резинового пакера резинового «пакера», композиционного материала с клеящим полимерным составом, резиновых манжет, клей, сшитый пенополиэтилен с клеящей поверхностью, мобильный комплекс для ремонта трубы, включающий оборудование подачи сжатого воздуха, электрогенератор, лебедку и другое оборудование.

Метод заключается в нанесении на специальный резиновый «пакер», повторяющий сечение трубы, композиционного материала с клеевым полимерным составом, после чего «пакер» помещают в ремонтируемый участок трубы и путем подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость «пакера» производят прижатие композиционного материала к восстанавливаемой поверхности.

После полимеризации клеевого состава «пакер» убирают, а на внутренней поверхности трубы остается армированный композиционным материалом клеевой полимерный состав [1].

Таким образом, для ускорения ремонта водопропускных труб с заменой разрушенных звеньев в зависимости от грунта, высоты ЗП, степени дефектов можно выбирать эффективные способы, которые были исследованы на опыте дорожников, занимающихся ремонтом труб и мостовых сооружений.

Источник

Ремонт железобетонных труб — как производится и почему важен

Безнапорные трубы из железобетона широко применяются во многих строительных сферах, таких, как производственная, коммунальная, дорожная. Такие трубы используются для прокладки трубопроводов под землей, по которым самотеком транспортируются подземные или сточные атмосферные воды, производственные или бытовые жидкости. Удобные в монтаже, очень прочные безнапорные железобетонные трубы обладают хорошей износостойкостью по отношению к разрушительным внешним факторам, таким, например, как промерзание почвы или влияние грунтовых подземных вод. Трубы такого типа, если они изготовлены в соответствии с установленными технологическими нормативами, в состоянии прослужить несколько десятилетий без потребности в лишних затратах на капитальный ремонт труб или их замену. Как правило, железобетонные трубы герметично состыковывают между собой или с различными коллекторами с помощью резиновых колец-прокладок. Можно выделить несколько видов таких труб в зависимости от предполагаемых нагрузочных усилий и степени прочности: раструбные цилиндрические трубы со ступенчатым стыком, раструбные центрифугированные и фальцованные трубы, также просто центрифугированные железобетонные трубы.

Трубы относят к разным группам прочности в соответствии расчетным значениям уровня засыпки грунтами и определяя несущую способность железобетонных труб. Первая группа безнапорных труб – засыпка грунтом достигает двух метров, вторая – до четырех метров, третья – до шести метров. Трубы второй и третьей групп изготавливаются только из высококачественных материалов со строгим соблюдением технических норм и требований. Хотя железобетонные трубы рассчитаны на длительную безаварийную эксплуатацию, все же с течением времени они нуждаются в ремонте. Ремонт железобетонных труб, в зависимости от степени повреждений, может быть выполнен разными способами и методами.

Ремонт железобетонных труб обычно сводят к следующим видам – ремонт футеровки и ее защитного покрытия, защита внутренностей трубы специальными материалами либо вместо старых, либо поверх них, замена стяжных бандажных колец, антикоррозионная защита наружных поверхностей специальными пропиточными грунтовками и краской, восстановление аварийных труб по методу усиления по внешним поверхностям. Это позволяет продлить сроки эксплуатации до тридцати лет. Простые виды ремонта труб – ремонт сколов, трещин, отвалов бетона, защита арматуры, подвергшейся коррозии. Сложные виды ремонта – это восстановление геометрии труб различными ремонтными составами, защита поверхностей специальными составами от воздействия влаги и прочих агрессивных воздействий окружающей среды. Нанесение составов во время ремонтных работ выполняют торкретированием или ручным формованием. Для ремонта используют антикоррозионные покрытия для арматуры, эластичные материалы для заделки мелких трещин, грунтовки связующего слоя для глубокого проникновения, различные композитные составы.

Если выполняются специфичные ремонтные работы, например, требуется осуществить ремонт железобетонных труб вертикальной установки, то используемые методы также имеют свои особенности. После стандартных методов технологии ремонта любых видов труб – мойка поверхности под высоким давлением, ремонт видимых трещин и разрушенной оболочки, замена металлоконструкций, окраска поверхности – микротрещины на трубе остаются открытыми. Для решения этой проблемы применяют специальные защитные пропитки, которые обеспечивают гидрофобный барьер и останавливают дальнейшую коррозию арматуры. Причем такая пропитка может работать даже при наличии слоя загрязнений и старой краски на поверхностях.

Особенность ремонта железобетонных труб, как и любых других железобетонных конструкций – обеспечение надежной антикоррозионной защиты. Технология несложная – должна производиться общая очистка от пластовой коррозии поверхности, затем обработка арматуры композицией с очень высокой степенью адгезии материалов. Эта композиция, взаимодействуя с ржавчиной, создает высокопрочный новый материал, который останавливает дальнейший процесс коррозии. После антикоррозионной защиты, как правило, производится восстановление обработанной бетонной поверхности.

Источник

Технология ремонта трубопроводов без вскрытия грунта

Главная страница » Технология ремонта трубопроводов без вскрытия грунта

Интересный метод восстановления повреждённых труб (канализации, ливневых стоков и других) был придуман в 70-80 годах 20 века инженерами Европы, Японии, Америки. Технология ремонта носит название «CIPP — Cured-in-place pipe», что в близком переводе означает – «ремонт труб на месте». Техника восстановления канализационных и других труб на месте без вскрытия грунта действительно видится уникальной методикой. Однако этот метод представляется достаточно опасным для здоровья людей и окружающей среды. Возможно, поэтому технология Cured-in-place pipe – ремонт трубопроводов на месте, не нашла широкого применения в России.

Что такое Cured-in-place pipe (CIPP)

Реабилитация, восстановление, вулканизация повреждённых сетевых трубопроводов разного назначения – это метод, который всегда рассматривался в Европе и США одним из практичных, наиболее эффективных, популярных.

Ремонт трубопровода промышленных стоков при помощи простой, но эффективной технологии горячей вулканизации труб непосредственно на месте

Так называемая бестраншейная технология ремонта магистральных трубопроводов по сей день успешно применяется на Западе для реконструкции повреждённых рукавов диаметром 0,1 – 2,8 м. Чаще всего методика восстановления повреждённых участков используется:

• на водопроводных магистралях,
• в системах ливневой канализации,
• на газовых магистралях,
• на трубопроводах химического назначения.

Система реконструкции труб без вскрытия асфальта, плитки, брусчатки, поддерживает несколько вариантов организации работ. Технология обеспечивает получение на ремонтном участке трубных стенок разной толщины в зависимости от конкретных потребностей.

Но вместе с тем, методика вулканизации — Cured-in-place pipe предъявляет определённый набор требований, которые необходимо соблюдать в процессе исполнения работ.

Технологический принцип ремонта труб по CIPP

Главным рабочим элементом методики CIPP выступает трубчатая вставка (вкладыш). Этот элемент делается на основе различных материалов:

Основное требование к материалу вкладыша – он должен иметь пористую структуру, способную пропитываться эпоксидной (полиэфирной) смолой.

Вот так — простым внедрением вкладыша на участке повреждённого трубопровода, выполняется полная реконструкция повреждённой структуры. Сохраняются все свойства и технические параметры

Такой вкладыш, предварительно пропитанный эпоксидной смолой, внедряется внутрь поврежденной трубы. Процесс внедрения обычно выполняется через верхнюю точку доступа (сервисный люк или раскопанный участок грунта незначительной площади).

Работа с трубчатой вставкой

Подвижка трубчатой вставки (вкладыша) осуществляется за счёт давления воздухом или водой, взятых от внешних источников (сосудов, компрессоров).

Процесс отверждения эпоксидной (полиэфирной) смолы активируется горячей водой, паром или ультрафиолетовым излучением. Так образуется герметичная, бесшовная, коррозионно-стойкая ремонтная вставка.

На трубах больших диаметров повреждённые стенки восстанавливаются изнутри с помощью роботизированных устройств. Иногда работы ведутся ручным способом.

Меньшие диаметры труб (до 100 мм) можно обрабатывать дистанционно, при помощи небольших приспособлений для восстановления, предназначенных под трубопроводы малого диаметра.

Схема ремонта по технологии cipp: 1 — воздушный компрессор; 2 — паровой котёл; 3 — инверсионный барабан; 4 — поток пара и воздуха

Технический люк, вырезанный для производства работ, запечатывается материалами, специально разработанными под технологию CIPP.

Вулканизационная химия для ремонта труб

Как правило, в качестве вулканизационной химии используются два вида пропитывающих составов:

1. Полиэфирные смолы (для восстановления магистральных трубопроводов).
2. Эпоксидные смолы (под ремонт отводных участков централизованных линий).

Поскольку все виды смол обладают (в той или иной степени) свойствами усадки, их достаточно сложно применять в системах канализации. Канализационные сети обычно имеют значительные жировые, масляные отложения на стенках внутри труб.

За счёт такой смазки, между вкладкой CIPP и корпусом ремонтной трубы неизбежно образуется кольцевое пространство. В таких случаях применяются дополнительные меры, что несколько усложняет ремонтный процесс.

Герметизация кольцевого пространства и проверка

Вообще-то кольцевое пространство образуется в любом случае применения технологии вулканизации труб на месте (Cured-in-place pipe). Просто в разных условиях каждой отдельной инсталляции образуется кольцевое пространство разного объёма.

Вид ремонтного трубопровода на срезе: 1 — надувной пузырь; 2 — существующий трубопровод; 3 — материал внутренней облицовки

Имеется несколько путей герметизации кольцевого пространства:

• использование гидрофильных материалов,
• футеровка места соединения прокладками,
• точечное уплотнение по срезам главной трубы и по боковинам.

Традиционно ремонтируемые участки труб проверялись на степень проницаемости закрытыми камерами внутреннего видео-наблюдения (CCTV).

Однако в настоящее время рекомендуются для проверки более совершенные устройства – фокусируемые электроды утечки (FELL).

Преимущественные стороны CIPP технологии

Главное преимущество бестраншейной технологии ремонта трубопроводов – здесь, как правило, не требуется вести раскопки, чтобы добраться до повреждённого участка.

Правда, иногда конструктивные особенности магистралей заставляют выполнять раскопки (не более 1,5 м в диаметре). Но чаще ремонтная гильза внедряется через сервисный люк либо иную точку доступа.

Большинство случаев производства работ по горячей вулканизации на системах канализации и ливнёвки позволяют выполнять все необходимые действия через сервисные люки

Ремонтный вкладыш протягивается непосредственно к месту ремонта сразу после смачивания смолой. Ремонт боковых соединений канализационных линий также возможен без раскопок.

Исполнение работ по реконструкции боковых линий осуществляется с помощью дистанционного управляемого устройства. Таким устройством сверлится отверстие в прокладке, в точке бокового соединения.

Горячая вулканизация трубопроводов по технологии CIPP (Cured-in-place pipe) в конечном итоге даёт результат в виде гладкого ровного интерьера, без формирования швов.

Наконец, метод позволяет ремонтировать участки трубопроводов, уложенных изгибами. Поэтому способ ремонта с малыми организационными издержками остаётся пока что самым эффективным из всех существующих.

Недостатки вулканизации труб на месте

За исключением широко распространенных размерных шаблонов, трубчатые вкладыши обычно изготавливаются специально под каждый новый ремонт. Применение CIPP требует организации обходного потока для ремонтного участка на время инсталляции вкладыша.

Отверждение смол может занимать по времени 1 — 30 часов, в зависимости от диаметра трубы и применяемой техники отверждения (пар, вода, ультрафиолет).

Внутренняя область трубопровода должна быть полностью свободна от препятствий. Окончательный результат горячей вулканизации тру тщательно проверяется.

Примерно так выглядит результат проверки выполненной работы по восстановлению, полученный с помощью видеокамеры. Здесь проверка показала безупречное качество

Стоимость применения технологии Cured-in-place pipe, примерно, сопоставима ​​с аналогичными методами:

• торкрет-бетон (shotcrete),
• термоформованная труба (thermoformed pipe),
• закрытый трубный фитинг (close-fit pipe),
• спиральная труба (spiral wound pipe).

Одним из выраженных недостатков технологии горячей вулканизации видится остаток химических веществ, используемых в процессе реакции, необходимой для восстановления труб. Эти химические вещества опасны для здоровья и окружающей среды.

Материал, традиционно применяемый под изготовление гильзы для стандартного размера диаметра труб — это обычно войлок. Сделанная из войлока гильза с трудом проходит трубные изгибы, морщинится, нередко застревает в области скруглённых углов.

После завершения работ требуется чистка внутренней области ремонтного участка методом гидроструйной обработки под высоким давлением.

Видео пример использования технологии ремонта

Видеороликом ниже демонстрируется технология описанного ремонта. Визуальный модельный просмотр позволяет более чётко понять принципиальный подход к решению задачи, прежде чем эта задача будет реализована на практике:

Источник