Введение

СовременныйэтапразвитиясистемводоснабжениявРоссиихарактеризуетсястарениеминженернойинфраструктурыгородовинаселённыхпунктов [1, 2]. Постатистическимиданными [3], протяжённостьветхихтрубопроводныхсетей, подлежащихзаменеповсейтерриторииРФ, составляетсвыше 194 тыс. км, погородуМоскве — 6926 км, чтоведёткутечкамидругимнегативнымпоследствиям. Наоснованиипредставленныхданныхможносделатьвыводонеобходимостиувеличениятемповреновациидействующихинженерныхсетейсиспользованиемнаиболеесовершенныхметодовихсанации. Вданнойработерассмотренметодбестраншейноговосстановлениятрубопроводов, какодинизнаиболеепрогрессивныхнасегодняшнийдень [4, 5].

Внастоящеевремяприреализациибестраншейнойреконструкциитрубопроводовсистемводоснабженияиводоотведенияиспользуютсячетыревидавнутреннихзащитныхпокрытий, ккоторымотносятся: набрызговыеоболочки, сплошныепокрытия, спиральныеоблицовкииточечныепокрытия.

Сущностьметодананесениянабрызговыхоболочекзаключаетсявцентробежномнабрызгеминеральногоилиорганическогоматериаланавнутреннююповерхностьтрубопроводапосредствоммеханическихустройств, рабочейчастьюкоторыхявляетсяразбрызгивающаяголовка. Требуемаятолщинананосимогопокрытия (количествослоёв) определяетсявозрастомтруб, остаточнойтолщинойихстенокистепеньюизноса.

Приреализацииметодананесениясплошныхпокрытийосуществляетсяпротягиваниедлинномерныхикороткихтрубныхмодулей, атакжепротаскиваниевсанируемыйтрубопроводтонкостенныхполимерныхрукавов.

Прииспользованииспиральных (навивочных) оболочекпроисходитформированиеобсаднойтрубывысокойпрочностивнутриреконструируемоготрубопровода. Наматываемаялентазаводскогопроизводстваподаётсясбобинывнавивочнуюмашину, котораяможетбытьстационарнойилипередвижнойпонаправлениюкследующемуколодцу. Завершающимэтапомработявляетсязаполнениемежтрубногопространства.

Реконструкциясиспользованиемточечныхпокрытийнаправленанаустранениекрупныхсвищей, короткихтрещинирасхожденийвстыкахтруб. Локализациядефектоввыполняетсяпосредствомнанесенияподобранногоматериаланасоответствующийтипповрежденийтрубопровода. Материаломмогутявляться: профильныерезиновыеуплотнителибандажи, волокнистыематериалыспропиткой, жидкиеиполужидкиерастворы, твердеющиепосленанесениянаповреждённыеповерхности, ит.д. [6].

Методыиматериалы

Исследованиесостоитванализевозможностиприменениякомбинированнойтехнологиипобестраншейнойсанациитрубопроводовбезиспользованияразрушающихметодов.

Материаломдляисследованияпослужилитехническоеописаниеихарактеристикипродуктапроизводителя Structural Technologies [7], атакжедокладнаучныхсотрудниковкомпании [8].

Теоретическаяипрактическаязначимостьпроведённойработысостоитвисследованиивозможностидостижениянаиболеесовершенныхсточкизренияконструктивногостроенияметодапореконструкциитрубопроводов.

Разработаннаяамериканскойкомпанией Structural Technologies технологияимеетназвание StrongPIPE Hybrid FRP. Даннаяинновационнаятехнологияявляетсясочетаниемметодовреконструкцииместнымпокрытием, набрызгоминавивочнойтехнологией, чтопозволяетназватьеё комбинированной.

Комбинированныйметодзаключаетсявпослойнойреновациитрубопровода. Предлагаемаяпоследовательностьрасположениязащитныхслоёвпредставленанарис.1.

Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов. 10/2020. Фото 1

Всоответствиистиповымирешениямиповерхностьвосстанавливаемойтрубыдолжнабытьподвергнутачисткевцеляхподготовкиоснованиядлясанации, чтоможетбытьпроизведеноручнымилимеханизированнымспособом. Посколькусистеманаправленанарешениелокализацииширокогоспектрадефектовтрубопроводов, предполагаетсяналичиекрупныхсвищейитрещин (рис. 2).

Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов. 10/2020. Фото 2

Длярешенияподобныхпроблемпредусмотреноналичиеместногопокрытия, котороеперекрываетместаразрушенийивыполняетфункциюпервоговосстанавливающегослоя. Базовыйслойнаноситсявручную. Далееследуетслой, которыйнеобходимдлявосстановлениятребуемойнесущейспособноститрубыдляформированиясоответствующейкольцевойжёсткости. Шагарматурыитолщинапрутьевдолжныбытьопределенырасчётнымметодомвзависимостиоттребуемыххарактеристик.

Дляинкапсуляцииарматурынеобходимозаполнениемежарматурногопространства. Применяемыйвэтихцеляхрастворможетсостоятьизорганическихилиминеральныхсоединений. Толщинаданногослоянапрямуюзависитотдиаметраарматуры. Пятыйслойпредставляетсобойграницумеждуфинальнымслоемизаполнителемарматуры; онвыполняетсяизполимерноговолокнаиимеетмалуютолщину. Финальныйслойявляетсянаиболееответственнойчастьюсистемы, ведьименноонконтактируетстранспортируемойпотрубопроводужидкостьюивлияетнагидравлическиехарактеристикипотока. Материалзавершающегослоятакжезависитотфункциональноститрубыиможетвыполнятьсясиспользованиеморганическогоилиминеральногорастворов.

Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов. 10/2020. Фото 3

Вкачествепримераиспользованиярассматриваемойтехнологииможнопривестиопыткомпании Structural Technologies, гдеисследованиюподлежалинапорныйибезнапорныйтрубопроводыноминальнымдиаметромот 42 (105 мм) иболее. Вдокладе [8], озвученномнапрофильнойконференции »Структурнаяреабилитациитруббольшогодавления», прошедшейвЛосАнджелесе (штатКалифорния, США) вянваре 2021 года, описанопытвосстановлениягородскоготрубопроводавМайами (штатФлорида, США) посредствомиспользованиятехнологии StrongPIPE Hybrid FRP иприведенырезультатыосмотраобъектаспустядесятьмесяцевэксплуатации. Ввыводахэкспертизыотмечалосьудовлетворительноесостояниевнутреннейповерхноститрубопроводаиотсутствиекакихлибоповреждений (рис. 3).

Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов. 10/2020. Фото 4

Результатыисследованияиобсуждение

Кпреимуществутехнологииможнотакжеотнестиобеспечениенесущейспособноститрубопровода, восстановленногокомбинированнымметодом. Кнекоторомунеизбежномуудорожаниюпредставленнойтехнологииотноситсято, чтовозрастаетколичествооперацийсиспользованиемручноготруда, таккакполимерноеволокнонаноситсявручную. Наблюдаетсятакженекотороеувеличениематериалоёмкостивпроцессереализациитехнологии, однаковремяпроизводстваработприэтомувеличиваетсянезначительно.

Рассмотреннаякомбинированнаятехнологиясанациитрубопроводовявляетсяперспективнойдляприменениявобластиреконструкцииводопроводныхиводоотводящихсетей, атакжебазойдляпроведенияпоследующихнаучныхисследованийпосовершенствованиюметодовбестраншейнойреновацииимодернизацииинженерныхсетей.

Выводы

1. Проведёнанализсуществующихтехнологийбестраншейногоремонтатрубопроводовсвыделениечетырёхосновныхтиповзащитныхпокрытий.

2. Представленасущностькомбинированнойтехнологии StrongPIPE Hybrid FRP американскойкомпании Structural Technologies бестраншейноговосстановлениятрубопроводов, сочетающаявсебеместныйремонт, набрызгиваемуюинавивочнуютехнологиидляобеспечениянадлежащейфизическойцелостноститрубопроводнойсистемыпослеремонтаиеёнесущейспособности.