Reabilitarea conductelor pentru transportul apei uzate, uzate epurate
I OSISPM S.l.dr.ing. ALINA GIRBACIU
1. Prevederi generale
1.1 Necesitatea şi avantajele reabilitării
Necesitatea realizării lucrărilor de reabilitare în domeniul sistemului de conducte pentru ape ape uzate, este dictată de patru factori esenţiali:
(1) lucrările de canalizare au început, în ţara noastră, în mod sistematic, la sfârşitul sec. 19; ca atare lucrările au îmbătrânit şi astăzi au parametrii tehnologici de exploatare total defavorabili;
(2) costurile de exploatare sunt mari din cauza pierderilor mari de apă (estimate la 30-50% în reţelele de distribuţie şi necunoscute din reţelele de canalizare) şi a pierderilor de energie;
(3) tehnologiile IT au avansat mult şi ca atare este posibil astăzi un control mult mai bun al funcţionării unor asemenea sisteme, de mare lungime (cca 3-10 m/locuitor) şi amplasate în condiţii grele de solicitare;
(4) nu este însă raţională o exploatare informatizată (necesară astazi) la sisteme care tehnologic sunt depăşite.
Reţeaua de canalizare veche este realizată în procedeu unitar; de multe ori este subdimensionată deoarece capacitatea de transport a scăzut ca urmare a colmatării, deteriorării tuburilor; au crescut debitele de apă de ploaie (regimul ploilor s-a modificat destul de mult în ultimii 20-30 ani); totodată pierderea de apă din reţeaua de canalizare conduce la poluarea stratului acvifer din localitate şi la distorsionări în funcţionarea staţiei de epurare (în reţea se dezvoltă procese de fermentare) dar şi deteriorarea
mediului în localitate (gazele de fermentare ajung pe stradă). Creşterea exigenţei asupra condiţiilor de locuit solicită în multe cazuri retehnologizarea reţelei de canalizare în vederea reducerii riscului de inundaţie (lucrările subterane au devenit mult mai valoroase, traficul mult mai intens, pagubele mult mai mari).
1.2 Necesitatea dezvoltării metodelor de reabilitare a canalelor în sistemul fără tranşee deschisă (TT, Trenchless Technology)
Metodele/tehnologiile de realizare a reabilitării conductelor şi canalelor în sistem TT (sau “no dig” în terminologia internaţională), unde progresele făcute în ultimii 30 ani sunt remarcabile, au următoarele avantaje importante:
(1) Creşterea vitezei de execuţie şi reducerea costurilor de investiţie.
Complicatiile legate de reabilitarea conductelor în sistemul clasic, cu tranşee deschisă, sunt marcate în anexa 1. Se poate constata că pentru lucrări de mari dimensiuni, cu lungime mare şi pe arii dezvoltate, durata de execuţie poate fi deosebit de mare; aceasta atrage după sine şi costuri mari
de investiţie; în fig. 1.1 sunt date sintetic aprecierile unei firme care se ocupă de asemenea lucrări în ţara noastră. În literatura mondială costurile pot fi cu 20 – 40% mai mici decât în sistemul clasic dar acest lucru depinde de situaţia locală. Deşi sunt publicate rezultatele multor realizări acestea nu pot fi translatate deoarece costurile depind foarte mult de situaţia locală a lucrării şi de costurile locale. Experienţa din ţara noastră arată că pentru colectoare de canalizare amplasate la adâncimi sub 2m costurile în soluţia clasică sunt mai mici deoarece forţa de muncă este ieftină.
În ce priveşte viteza de execuţie trebuie spus că operaţiunea de reabilitare propriu zisă se realizează într-un timp mult mai scurt, dar perioada de curăţare a conductei până la operaţiunea de reabilitare propriu zisă poate fi lungă. Acest lucru se referă la reţeaua de canalizare unde există ceva experienţă. La reţeaua de apă potabilă experienţa în reabilitare cu tehnologiile TT este încă redusă în ţara noastră.
(2) Reducerea costurilor sociale.
Pentru reabilitarea lucrărilor edilitare şi nu numai, costurile pot fi ordonate în următoarele grupe:
– costuri prealabile, cele mai importante fiind solicitate de studiile topo, studiile geotehnice, studii de trafic etc,
– costuri directe, de realizare propriu zisă a lucrării (valoarea de deviz),
– costuri postconstrucţie (finisarea unor elemente deteriorate ca urmare a lucrărilor),
– costuri sociale, costuri care nu apar în lista costurilor evaluate dar sunt plătite de societate pe căi indirecte.
Costurile sociale cuprind costuri indirect plătite de societate prin alte capitole de buget. Ca de exemplu: costul accidentelor datorate traficului, stânjenit de lucrarea
stradală, este plătit din asigurările sociale; costul carburanţilor consumaţi în plus din cauza vitezei mici de deplasare sau de ocolire a zonei blocate se face de către şoferi, din resurse proprii; costul reducerii afacerilor din zonă se face prin păgubirea comercianţilor, afectarea populaţiei din cauza că serviciile de urgenţă ajung greu (salvare, pompieri etc) etc. După unele aprecieri făcute în SUA costurile sociale se pot ridica la 20 – 30% din costul de investiţie. Comparativ în tabelul 1.1 sunt date proportional costurile în cele două tipuri de tehnologii de reabilitare. Costurile sunt date ca proporţie pe tip de lucrare şi nu ca valori comparabile direct între cele două tipuri de tehnologie.
Desigur că aceste proporţii pot varia funcţie de tipul şi dimensiunea lucrării; se poate spune că la reabilitarea unui colector de canalizare pe o stradă importantă efectul executării TT poate fi zero ca influenţă exterioară faţă de aceeaşi lucrare realizată cu tranşee deschisă (se poate bloca total artera respectivă), fig 1.2.
Dificultatea evaluării costurilor sociale este că, deşi nu se văd în costurile evidenţiate, sunt/pot fi mari şi pot modifica balanţa costurilor şi implicit modul de adoptare a soluţiei de reabilitare. Se poate prefera o soluţie cu săpătură deschisă ca fiind mai ieftină deoarece cca 30% din valoare (echivalentul costurilor sociale) lipseşte din balanţa costurilor.
(3) Reducerea dificultăţilor în trafic.
În fig. 1.3 pot fi văzute o serie de necazuri produse de reabilitarea în tranşee deschisă: se poate bloca total traficul pe o perioadă lungă de timp, se poate reduce total accesul serviciilor de urgenţă, se poate reduce sau îngreuna aprovizionarea etc. Şi toate acestea pe perioade care pot fi de 2-10 ori mai lungi decât în situaţia reabilitării TT.
(4) Creşterea duratei de funcţionare a lucrărilor existente prin reutilizarea investiţiei ca valoare reziduală.
Partea de lucrare, care aşa cum este nu mai poate fi folosită şi trebuie demontată, este îmbunătăţită şi i se prelungeşte durata de viaţă cu o investiţie mai mică; în acest fel pot fi economisite resurse (prin amânarea folosirii resurselor în discuţie şi folosirea la alte lucrări). În cazul ţării noastre trebuie ţinut seama că 40% din populaţie nu are acces la apă din sursă controlată, 60% din locuinţele populaţiei nu sunt racordate la canalizare iar cca 60% din apa uzată colectată acum este epurată necorespunzător.
(5) Protejarea celorlalte reţele subterane.
În subsolul străzii pot fi amplasate 2-4 alte reţele (gaz, electrice, telefonie, încălzire etc); funcţionarea corectă a lor presupune condiţii de umiditate, distanţe de protecţie pentru intervenţie etc. Realizarea unei săpături (pentru o conductă/colector) duce de cele mai multe ori la deranjarea sau deteriorarea funcţionării acestora, cu costuri suplimentare de remediere. Folosirea traseelor conductelor existente, fără
afectarea pământului stabilizat în timp, face ca funcţionarea celorlalte reţele să nu fie perturbată. Pot fi şi unele dificultăţi dacă lucrările existente au fost realizate necorespunzător (conducte de gaz, cabluri, racorduri etc, trecute prin colectoarele de canalizare etc). Acestea sunt anomalii şi nu cazuri curente. Dificil este faptul că nefiind cunoscute de la început pot duce la mari complicaţii în timpul lucrărilor de reabilitare, complicaţii soldate cu creşterea costurilor şi duratei de execuţie a lucrării dar şi cu unele improvizaţii
(6) Refacerea racordurilor şi branşamentelor în condiţii controlate.
Cu ocazia reabilitării este obligatorie refacerea branşamentelor şi racordurilor în condiţii corespunzătoare de etanşeitate. Totodată pot fi desfiinţate toate legăturile provizorii, făcute clandestin, sau neconforme. În acest fel pot fi reduse substanţial pierderile de apă şi poate creşte capacitatea de transport prin reducerea pierderilor locale de sarcină.
(7) Creşterea gradului de siguranţă în funcţionarea reţelelor reabilitate.
Reabilitarea reţelelor de conducte se face în vederea asigurării celor două cerinţe fundamentale: creşterea siguranţei în funcţionare (reducerea pierderilor de apă şi energie şi păstrarea calităţii apei în vederea creşterii gradului de confort) şi reducerea costurilor de operare. Reţeaua de apă va funcţiona făra discontinuităţi, cu un consum mai mic de energie iar reţeaua de canalizare va fi mai uşor de întreţinut şi va putea transporta un debit mai mare datorită calităţii mult mai bune a materialelor folosite.
(8) Reducerea emisiilor de NOx, CO2, SOx etc de cca 35 ori pe durata realizării lucrărilor de reabilitare, după aprecierea Asociatiei Nationale Nord Americane a utilizatorilor de tehnologii TT (NAST).
1.3 Necesitatea conoaşterii tehnologiilor TT
Deşi tehnologiile TT au apărut în lume de cca 50 ani, progresiv, la noi în ţară au început să fie folosite relativ recent, 4-5 ani în urmă. Ca atare sunt puţin cunoscute şi aplicate. Acest lucru are două mari dezavantaje:
(1) au fost aplicate acolo unde nu s-a putut lucra altfel din condiţii impuse
(2) costurile de realizare nu sunt cele reale deoarece au fost construite lucrări mici şi fără o perspectivă de lungă durată pentru executant; sunt tehnologii care îşi justifică eficienţa economică în aplicare numai de peste o anumită lungime de conductă reabilitată
Deoarece astfel de lucrări de reabilitare sunt şi vor fi din ce în ce mai numeroase şi ofertele de execuţie vor fi mai diversificate. Pentru efectuarea lucrărilor de reabilitare cu tehnologie TT este necesară cunoaşterea elementelor de bază.
CAP 2. Obiectivul cursului
Cursul privind reabilitarea canalelor este destinat să prezinte şi să asigure următoarele elemente:
• O mai bună difuzare a cunoştinţelor legate de tehnologiile de reabilitare fără tranşee deschisă (TT), deoarece acestea au certe avantaje dar nu sunt un panaceu universal.
Aceste tehnologii trebuie aplicate cu discernământ şi fiind tehnologii relativ nou aplicate la noi în ţară este necesară o bună cunoaştere a performanţelor acestora.
• Cunoaşterea avantajelor pe care tehnologiile TT le pot avea şi condiţiile în care acestea pot fi aplicate; totodată sunt necesare unele criterii de selectare a celei mai bune tehnologii TT în vederea obţinerii de avantaje maxime. Fiind tehnologii specializate, cu un echipament specializat de lucru, scump şi deservit de personal bine calificat, este normal ca acestea să fie repartizate pentru execuţie celor care au demonstrat practic că posedă cunoştinţe şi capacitate de realizare a unor lucrări performante;
• Adoptarea unui asemenea soluţii este însă judecată de personal care poate că nu participă direct la realizarea constructivă dar trebuie să gândească tehnologia, să decidă asupra performanţelor necesare pe care noua lucrare trebuie să le îndeplinească, trebuie să elaboreze şi să aprobe caietele de sarcini pentru scoaterea la licitaţie a lucrării.
• Adoptarea soluţiei de retehnologizare TT presupune existenţa unor lucrări prealabile care pot încadra această soluţie într-un domeniu favorabil sau dimpotrivă o pot dezavantaja total; este esenţială cunoaşterea stării reale a reţelelor ce vor fi reabilitate şi cunoaşterea amplasării acestor reţele în teren.
• Un sistem de transport al apei reabilitat prin tehnologii TT capătă de regulă, o nouă organizare a exploatării, de multe ori cu un grad ridicat de informatizare.
• Uneori reabilitarea trebuie făcută simultan cu retehnologizarea sistemului; este total neraţional ca sistemul să fie reabilitat şi după aceea să se constate că are nevoie şi de retehnologizare.
Cursul se adresează unor grupe largi de instituţii abilitate şi interesate în funcţionarea corectă a serviciilor de canalizare. Printre acestea pot fi mentionate:
• Operatorii Regionali de apă şi canalizare; aceştia au răspundere asupra cantităţii şi calităţii apei distribuite sau colectate din localităţi dar răspunderea trebuie realizată în condiţii economice favorabile lor şi consumatorilor; ca atare trebuie să aibă în preocupare o funcţionare continuă şi performantă; de modul în care sunt operate obiectele tehnologice ale sistemelor de alimentare cu apă şi canalizare depind şi costurile finale precum şi viteza de execuţie a reabilitării.
• Autorităţile locale care sunt proprietarii legali ai acestor sisteme de folosire a apei; ca atare sunt şi cei responsabili cu menţinerea lor în condiţii bune de exploatare şi într-o stare permanentă de dezvoltare; în calitate de proprietari trebuie să asigure condiţiile optime pentru cunoaşterea detaliată a construcţiei reţelelor; de calitatea cunoaşterii depinde viteza de realizare a lucrărilor şi corectitudinea alegerii soluţiilor de reabilitare.
• Companiile, birourile, firmele care se ocupă cu proiectarea soluţiilor tehnice şi stabilirea parametrilor tehnologici de exploatare a sistemelor.
• Constructorii care execută lucrările de reabilitare a sistemelor, trebuie să înţeleagă ansamblul lucrărilor şi să se organizeze în consecinţă astfel încât beneficiile oferite de tehnologiile TT să fie folosite la maximum.
Trebuie menţionat că toate aceste instituţii reprezintă factori de decizie în alegerea soluţiilor de reabilitare, motiv pentru care trebuie să lucreze coordonat şi având
aceeaşi idee centrală: lucrarea finală trebuie să funcţioneze corect dpdv tehnologic, pe o perioadă cât mai mare de timp la costuri minime de operare.
Lucrările la care se referă prezentul Ghid sunt cele legate de conductele pentru transportul apei potabile, de apă brută pentru tratare în vederea obţinerii apei potabile, precum şi a colectoarelor de canalizare din localităţi (apă uzată menajeră şi asimilată acesteia, ape meteorice etc).
Pentru alte cazuri, de lucrări care se transportă apa prin conducte sau canale, elementele conţinute în ghid pot fi aplicate în mod adecvat în ce priveşte tipul de reabilitare adoptat inclusiv tipul de material utilizat.
CAP: 3. Domeniul de aplicare
Acţiunea de reabilitare a canalelor trebuie considerată ca o acţiune care va exista cât timp vor exista sistemede canalizare.
Dacă până acum tehnologia de reabilitare era cea clasică (în săpătură deschisă) acum se poate face o deschidere importantă către tehnologiile TT, fără tranşee deschisă.
Abordarea sistematică a acestui mod de lucru se va transforma în reduceri de costuri de operare, creşterea siguranţei în funcţionare şi protejarea resurselor de apă.
(1) Conţinutul prezentului curs este destinat rezolvării problemelor legate de reabilitarea conductelor pentru transportului (evacuării de pe suprafaţa localităţii) a apelor uzate produse în localităţi (ape uzate menajere şi asimilate acestora, ape meteorice), prin intermediul:
– reţelelor de canalizare pentru evacuarea apei menajere şi asimilată acesteia, rezultate în localităţi,
– colectoarelor reţelei de canalizare pentru ape meteorice sau mixte rezultate de pe teritoriul localităţilor.
Pentru alte cazuri de canale închise ce transportă alte calităţi de apă prevederile conţinute vor fi aplicate prin preluarea constructivă a elementelor favorabile.
(2) Reţeaua de canalizare este mult mai puţin dezvoltată; după datele statistice, anexa 4 şi anexa 5; lungimea totală este de peste 22000 km din care cu o vechime de peste 50 ani se apreciază o lungime de cca 2000 km. Dacă se extinde cercetarea se poate conchide că datorită condiţiilor grele de exploatare, cca 25% din reţea ar trebui avută în vedere pentru reabilitare. Ca elemente de detaliu pot fi făcute aceleaşi tipuri de precizări ca şi la reţeaua de distribuţie:
• condiţiile de funcţionare a reţelei de canalizare sunt mai grele decât ale reţelei de apă şi deci colectoarele pot fi mai deteriorate; numai o analiză concretă a reţelelor (care momentan lipseşte) poate conduce la stabilirea unei lungimi minime de la care trebuie plecat în organizarea reabilitării; operatorul trebuie să facă o asemenea evaluare înainte de luarea oricărei decizii;
• colectoarele sunt realizate din materiale cu caracteristici mecanice mai slabe,
• apa transportată este mai agresivă faţă de materiale;
• înlocuirea colectoarelor este mai greu de realizat deoarece reţeaua este ramificată şi scoaterea din funcţiune este mai dificilă;
• adâncimile de pozare sunt mai mari deci reabilitarea este mai greu de făcut (colectoarele sunt în axul străzii, sunt necesare epuismente etc);
• în tehnologia TT până acum avem cele mai bune rezultate de reabilitare la reţeaua de canalizare; sunt deja peste 40 km de reţea reabilitată în câteva oraşe mari din ţară (Cluj-Napoca, Craiova, Brăila, Focşani etc).
CAP: 4. Definirea termenilor curent utilizaţi în ghidul de reabilitare a conductelor
În cuprinsul Ghidului sunt utilizaţi curent termenii folosiţi în alimentări cu apă şi canalizări şi care sunt definiţi în SREN 10898 şi SREN 1081.
O parte dintre termeni sunt definiţi şi în legile cu aplicare în domeniul lucrărilor edilitare (Legea 51/2006, Legea 241/2006 etc).
Termenii care sunt specifici documentului de faţă sunt definiţi mai jos.
Reparare = Renovation – ansamblul de activităţi prin care o conductă (colector), deteriorată local, este adusă la starea de funcţionare prin care se asigură parametrii
tehnologici acceptabili, apropiaţi de parametrii de funcţionare realizaţi înainte de avariere.
Reabilitare = Rehabilitation – ansamblul de activităţi prin care reţeaua de conducte şi/sau reţeaua de canale, total sau parţial, este adusă în stare de funcţionare cu asigurarea parametrilor tehnologici realizaţi ca reţea nouă. Termen sinonim cu reparaţie totală, renovare, înlocuire totală a tuburilor.
Retehnologizare = Retehnologisation – ansamblul de activităţi prin care reţeaua de distribuţie şi/ sau reţeaua de canalizare, şi nu numai, sunt aduse la parametrii de funcţionare mai buni decât parametrii realizaţi în schema tehnologică existentă, pentru o nouă durată de viaţă.
Durata de viaţă = Life expectation – intervalul de timp (măsurat de la punerea în funcţiune a unei conducte/canal) în care sunt asiguraţi parametrii tehnologici ceruţi, chiar dacă sunt necesare lucrări de întreţinere/reabilitare.
Ovalitate = raportul dintre diametrul maxim şi diametrul minim al secţiunii vii a unei conducte sau canal după deformare din diferite cauze; deformarea s-a produs ca urmare a unei încărcări exterioare (din împingerea pământului, sub influenţa sarcinilor din trafic) sub greutatea proprie etc.
Apă roşie = red water – apa rezultată după curgerea printr-o conductă metalică ruginită.
Conducta = pipe – element constructiv, tubular, practic etanş, destinat transportului apei sub presiune.
Canal = channel-sewer – (1) element constructiv, etanş, destinat transportului cu nivel liber al apei; poate fi descoperit când calitatea apei este cea a apei naturale sau închis/îngropat când prin calitatea ei apa poate produce poluarea mediului (aspect, miros, bacteriologic, agresivitate etc) şi/sau periclitează direct sănătatea populaţiei; (2)
Denumire prescurtată a colectorului de canalizare, principalul element constructiv pentru evacuarea apei uzate dintr-o localitate. (3) Denumirea uzuală, curent folosită de populaţie, pentru întregul sistem de canalizare sau elementele vizibile ale acestuia (gura de scurgere, cămin de vizitare).
Presiune nominală (PN) = nominal pressure – valoare a presiunii de fabricaţie a unui tub-viitor element al unei conducte; exprimă valoarea presiunii maxime de funcţionare a conductei în condiţii permanente de lucru, mCA/bari/Pa.
Presiune maximă admisibilă (PMA) = maximum operating pressure – presiunea hidrostatică maximă (sau presiunea de lucru la care se adaugă presiunea din lovitura de berbec) pe care trebuie să o suporte un tronson al conductei în timpul serviciului, mCA/ bari/Pa.
Presiune admisibilă de funcţionare (PFA) = presiunea hidrostatică maximă pe care o componentă a conductei poate să o suporte în mod permanent în timpul serviciului (SREN 1293), mCA,bari/Pa.
Presiune de probă, admisibilă (PEA) = presiunea hidrostatică maximă, pe care o parte componentă a conductei o poate suporta într-un interval relativ scurt, pentru ca să se verifice integritatea, rezistenţa mecanică şi etanşeitatea tuburilor şi îmbinărilor componente, mCA/bari/Pa.
Rigiditate inelară (SN) = stiffness – rezistenţa la deformare radială a unui tub sub o încărcare externă aplicată într-un plan perpendicular pe axa tubului; se poate calcula cu formula
S= (E.I)/ (Dm)3 kN/m2
E – modul de elasticitate, kN/m2; I – al doilea moment de inerţie al peretelui conductei în sens longitudinal pe unitatea de lungime, m4/m; Dm diametrul axei neutre al secţiunii vii a peretelui tubului, m.
Raportul Standard al Dimensiunii tubului-SDR – în original – Standard Dimension Ratio; valoare de producţie pentru tuburi, raportul dintre diametrul exterior şi grosimea peretelui tubului; SDR = De/e unde: De este diametrul exterior iar e este grosimea peretelui. Ajută la stabilirea presiunii maxime de operare (MOP- maximum operating pressure), echivalenta PMA.
MOP = 20 MRS/C/(SDR-1), (bar) cu : C-coeficient de siguranţă (1,20), MRS-rezistenţa de calcul a materialului, MPa.
Curăţarea cu jet – spălarea construcţiilor subterane (conducte/canale) folosind un jet de apă de mare viteză astfel încât depunerile de pe pereţi sunt desprinse şi îndepărtate. Presiunea apei de realizare a jetului poate atinge 100-1000 bari.
SmartBall – echipament tehnologic de vizualizare a interiorului unei conducte, în funcţiune, sub presiune, în vederea detectării defecţiunilor pereţilor (coroziune, rugozitate, găuri în perete, fisuri, poziţia branşamentelor etc)
CCTV – televiziune cu circuit inchis – în original – closed circuit televizion; echipament electronic care permite cunoaşterea şi înregistrarea, prin vizualizare indirectă, a stării interioare a unui spaţiu închis, nevizitabil, uscat; este specific inspecţiilor în conducte şi canale cu dimensiuni peste 100mm diametru.
Foraj orizontal direcţionat – (FOD), în original HDD – Horizontal Directional Drilling; tehnologie de realizare a unei conducte de diametru mic/mediu prin realizarea unui foraj direcţionat şi tragerea conductei prin orificiul largit progresiv.
Locator – echipament electronic folosit pentru detectarea poziţiei conductelor metalice îngropate, a conductelor nemetalice cu element de poziţionare, a cablurilor metalice etc.
Puţ de lansare/scoatere – în original jacking/receiving pit – construcţie specială de tip săpătură deschisă/cheson, folosită pentru introducerea/scoaterea utilajului folosit la realizarea microtunelurilor pentru conducte/canale.
Cost social – partea de cost a lucrărilor, necuprinse în deviz, plătite indirect de către populaţia implicată afectată de construirea lucrărilor subterane (lucrări publice sau nu) cum ar fi:
întreruperea/limitarea traficului (aşteptare/ocolire – deci consum suplimentar de combustibil, zgomotul claxoanelor, îngreunarea intervenţiei serviciilor de urgenţă etc), accidentele suplimentare (în trafic sau cu pietoni), reducerea/pierderea afacerilor din cauza blocării/restrângerii accesului (publicului, mărfii etc), poluarea mediului (zgomot, praf, aspectul peisagistic, distrugerea pomilor etc).
Înlocuirea conductei/canalului cu un tub ambutisat – în original Swagelining-SWG – tehnologie prin care se introduce un tub din material plastic într-un tub existent în pământ; pentru introducere uşoară (împins sau tras) se reduce temporar diametrul tubului (cu cca 5-15% din secţiune), prin strângere într-o maşină specială; în timp tubul revine la dimensiunile iniţiale; tubul nou preia integral funcţionalitatea tubului vechi; după revenirea naturală a tubului deformat diametrul exterior al acestuia este practic egal cu diametrul interior al tubului receptor.
Reabilitare cu tub sudat în spirală – în original SWR – Spiral Wound Pipe sau SPR- Spiral Pipe Rehabilitation; tehnologie de introducere a unei conducte noi în interiorul unui colector vechi/existent; tubul nou este realizat pe loc din aşezarea în spirală a unui profil din material plastic, realizat sub formă de bandă cu margine profilată; îmbinarea şi sudarea termică a acestei benzi speciale se face simultan cu lansarea; spaţiul dintre cele două tuburi se umple cu material adecvat scopului reabilitării (tubul spiralat joacă rol de cofraj interior).
Introducerea conductei orizontale prin batere – în original Pipe Ramming – PRM, tehnologie de introducere a unei conducte în poziţie orizontală, prin batere cu o maşină specială, de tip ciocan pneumatic; tehnologie folosită pentru realizarea de subtraversări pe distanţe scurte pe sub căi de comunicaţie care nu pot fi scoase din funcţiune. Pământul din interior este îndepărtat cu mijloace specifice (tip burghiu la diametre mici, manual la diametre mari).
Introducerea unui tub nou în conducta/canal existentă prin distrugerea tubului existent – în original – Pipe Bursting (cracking/spliting) – PB, tehnologie de introducere a unui tub nou într-un tub existent de diametru mai mic; tubul existent este rupt pe loc (spart, sfâşiat) fără evacuarea materialului rezultat din rupere/spintecare; tubul nou este introdus progresiv odată cu spargerea celui vechi.
Microtunelare – în original microtuneling MT – tehnologie de realizare a unei galerii orizontale prin forare cu o maşină specializată (MTBM – MicroTunel Boring Machine) în vederea introducerii unei conducte/canal; diametrul tunelului 200 … 3000mm, adâncime de lucru până la 30m (în condiţii speciale a ajuns la 100m); traseele sunt drepte sau cu curbe largi. Evacuarea materialului săpat se face cu ajutorul noroiului de foraj. Conducta împinsă în galeria provizorie poate fi definitivă (transportă apa, fără presiune) sau este conductă de protecţie pentru conducta ce va transporta apa sub presiune.
Căptuşirea pe loc cu elemente tubulare – în original – Sliplining (SL) – termen general pentru metoda de introducere a unui tub nou într-un tub existent în vederea îmbunătăţirii performanţelor sau înlocuirea tehnologică a acestuia. Diametrul tubului nou este mai mic decât cel al tubului existent, introducerea fiind liberă. Spaţiul dinte tuburi poate fi umplut sau nu.
Căptuşirea unei conducte cu tub cu memorie termică – în original Sliplining; tehnologie de introducere a unui tub de PE condiţionat, după o deformare prealabilă importantă (reducerea secţiunii cu până la 50%) într-o conductă/canal veche ce trebuie reabilitată; secţiunea tubului deformat/păpuşat are forma C sau U; după introducere prin încălzire controlată tubul revine la secţiunea cilindrică având diametrul exterior egal
cu diametrul interior al tubului reabilitat; păpuşarea conductei se face ‘pe loc’ după realizarea îmbinării tuburilor prin sudare cap la cap.
Reabilitare prin căptuşire cu răşină fixată – în original CIPP – Cured în Place Pipe; tehnologie de căptuşire a unei conducte/canal, îngropate, cu ajutorul răşinii fixată pe un suport textil; întărirea răşinii se face cu mijloace termice sau radiaţie UV.
Element de căptuşire – în original – Liner – element tubular flexibil folosit pentru reabilitarea conductelor/canalelor în amplasament, ca suport pentru răşina epoxidică.
Scut mecanic – tehnologie de execuţie în uscat a secţiunilor de colectoare de mari dimensiuni; săparea secţiunii şi evacuarea pământului se fac mecanic, uscat, folosind supraveghere cu personal; sprijinirea săpăturii se face cu zidărie specială de bolţari, consolidată în exterior cu injecţie de mortar; interiorul secţiunii se netezeşte/camăşuieşte cu beton pe carcasa de armatură (torcretare); secţiunea minimă peste 2m diametru.
Tehnologie de reabilitare fără săpătură deschisă – no dig / Trencheless Technology (TT); tehnologie de construcţie sau refacere a unei lucrări tubulare, amplasată în pământ, cu sau fară apă, fără deschiderea unei tranşei în lungul lucrării; săpăturile sunt locale pentru lansarea utilajului sau conductei noi şi refacerea branşamentului/racordului au sub 5% din lungime.
Tehnologie cu tranşee deschisă – open cut/trenching conventional method; tehnologie de executare a unei conducte noi (sau canal), la adâncime de 1,0 – 6,0 m, sau pentru înlocuirea unei conducte existente în pământ, prin realizarea unei tranşei deschise pe tot traseul lucrării; îmbinarea tuburilor se poate face în tranşee (tub cu tub) sau pe mal (îmbinare rezistentă la solicitări longitudinale ale conductei) şi se lansează tronsoane de conductă; săpătura trebuie să fie uscată (cu sau fără epuisment).
Indicatori de performanţă – performance indicators – valori specifice a unor parametrii măsuraţi direct sau calculaţi după cunoaşterea unor elemente uşor măsurabile, cu ajutorul cărora se poate aprecia calitatea funcţionării serviciului furnizat. Pot fi indicatori de comparaţie între servicii de acelaşi tip sau indicatori specifici.
Optimizarea exploatării – optimisation of operation – ansamblu de măsuri tehnice, economice şi de management prin care se poate obţine cea mai bună performanţă a funcţionării sistemului (calitatea controlată a apei, întreruperi minime, pierderi minime de apă şi energie, cost minim de operare etc).
Film biologic – biologic film – pelicula biologică activă, care se dezvolta pe pereţii conductelor / canalelor când apa are nutrienţi şi conţinutul în oxigen este adecvat; poate modifica mult calitatea apei transportate.
Valoare reziduală – valoarea lucrării în momentul în care se decide demolarea, reabilitarea, schimbarea destinaţiei etc.
CAP 5. Tipuri de tuburi şi materiale utilizate pentru realizarea canalelor
5.1. Tuburi folosite în realizarea colectoarelor de canalizare
Canalizarea apelor uzate se face, de regulă, cu o apă care curge cu nivel liber, fără presiune. Acidental tubul poate fi pus sub o presiune mică şi de durată redusă. Ca atare şi asupra tuburilor au fost impuse condiţii mai reduse de rezistenţă mecanică. Caracteristic este însă faptul că debitele transportate pot fi mult mai mari decât la alimentarea cu apă şi deci dimensiunile colectoarelor pot fi mult mai mari (până la 3,5 x 3,5 m în secţiune). Forma secţiunii nu este circulară decât la secţiuni mici. Totodată agresiunea apelor transportate fiind mult mai mare, deteriorarea acestora este mult mai accentuată.
5.1.1.Tuburi de beton simplu
Betonul simplu este cel mai utilizat tip de material. Astăzi se utilizează numai tuburi prefabricate, rare sunt cazurile când se toarnă pe loc şi numai la secţiuni mari, vizitabile.
Se produc tuburi cu secţiuni circulare având diametrul între 100-1000mm, 600/900-1505/1800 pentru secţiunile ovoidale şi 900/1350-1500/1800 pentru cele clopot. Presiunea de lucru este de maximum 5mCA iar adâncimea de pozare sub 4m.
La adâncimi mai mari se realizează tuburi special dimensionate. Durata de viaţă 50-100
ani.
Fig. 5.1. – Tuburi de beton cu îmbinarea caracteristică
5.1.2. Tuburi de beton armat
În condiţiile creşterii sarcinii din trafic şi a adâncimii de pozare a trebuit crescută
rezistenţa tuburilor; aceasta s-a făcut prin folosirea betonului armat. Secţiunile de tub au
fost aceleaşi (circulară, ovoidală şi clopot) dar alcătuirea secţiunii a variat (integral
prefabricată- tuburi SIOME de 2,2 m diametru), parţial prefabricată etc;
Durata de viaţă 50-100 ani. În Bucureşti sunt colectoare cu vechime mai mare de 100
ani. Pentru realizarea de colectoare cu metoda microtunelării au fost realizate tuburi de
beton armat cu pereţi foarte groşi (până la 25 cm).
Fig. 5.2. – Tuburi de beton armat îmbinate cu mufă
5.1.3 Colectoare din zidărie de caramidă, azbociment, oţel etc.
Pentru colectoare vizitabile, de mari dimensiuni, au fost folosite colectoare executate din zidărie de cărămidă rostuită cu mortar de ciment. Când cărămida era de bună calitate (dublu arsă şi uniformă ca dimensiuni) se puteau face colectoare care au durat şi peste 100 ani.
În condiţii speciale au fost folosite şi tuburi din azbociment. De asemenea tuburile declasate (care nu ţin la presiunea de încercare din fabrică) tip PREMO au fost folosite la canalizare; pentru tronsoane speciale (teren dificil, adâncime mare, forme speciale, conducte de refulare) au fost folosite şi conducte de oţel, fontă, beton precomprimat etc.
Fig. 5.3. – Colectoare din zidărie cu si fară protectie anticorosivă
5.1.4 Tuburi de PVC
Dezvoltarea industriei maselor plstice a dus şi la producerea de tuburi; cele mai vechi folosite sunt cele de PVC.
Se produc la dimensiuni de 50-600mm, tuburi cu lungime de 4-6m; sunt uşoare şi au o rugozitate foarte redusă fapt care contribuie la o uşoară întreţinere; tuburile lungi favorizează îmbinarea mai rară, deci o mai bună etanşare, îmbinare făcută cu garnitură specială ataşată mufei tubului; se produc şi fitingurile necesare; relativ de curând sunt produse şi cămine de vizitare din masă plastică. Sunt rezistente la coroziune.
Fig. 5.4. – Tuburi din PVC şi cămine de masă plastică
5.1.5 Tuburi din PAFSIN
Tuburile de PAFSIN pot fi folosite la realizarea colectoarelor de canalizare; pentru
evitarea unei deformaţii importante, cu pierderi mari de apă, trebuie o bună alegere a
rezistenţei la deformaţie a tubului, SN (când este deformat liber tubul îşi revine şi după
o deformaţie de 30% din diametru) şi o bună compactare a tuburilor în şanţ. O bună
execuţie poate asigura colectoare pentru o durată de viaţă de 50 ani. Fiind materiale
uşoare pot fi uşor lansate în şanţ , mai ales la dimensiuni mari. Pot fi utilizate la
reabilitarea colectoarelor vechi deoarece la comandă specială pot fi produse forme de
tub altele decât cele cilindrice sau tuburi cu mufă blocată. Pot fi realizate şi cămine din
elemente de PAFSIN.
Fig. 5.5. – Tuburi din PAFS/PAFSIN
5.1.6 Tuburi gofrate din PE/PP
Deoarece s-a constatat că tuburile de diametru mare au nevoie şi de grosimi mari de
perete, încep să devină grele şi se îmbină greu, s-a căutat o soluţie raţională şi s-a
ajuns la realizarea tubului din două părţi componente cu destinaţie/rol separată: un tub
interior rezista la presiunea apei şi asigura o curgere bună (nu are nevoie de grosime
mare) şi un tub exterior realizat din inele rezistente la împingerea pământului şi
împingerea din trafic. Îmbinarea se face cu garnitură specială. Pot fi produse tuburi
până la 3m diametru şi cu o greutate mică; tuburile pot avea până la 6m lungime; se
produc în ţară. Pot fi realizate şi cămine de vizitare.
Fig. 5.6. – Tuburi gofrate de PE/PP. Cămine de vizitare din tub gofrat
5.1.7 Tuburi din gresie
Un material foarte rezistent la coroziune şi foarte dens, realizat din argilă arsă şi
glazurată pentru asigurarea rezistenţei la coroziune.
Se poate produce până la diametre de 600-900mm, cu lungimi de 1,5-2,5 m; îmbinarea
se face cu mufă şi garnitură de poliuretan sau alt material. Are a rezistenţă hidraulică
redusă din cauza suprafeţei glazurii; durata de viaţă poate depăşi 100 ani.
5.2 Alte tipuri de materiale
În lume sunt şi au fost folosite şi alte tipuri de materiale. Totodată industria materialelor de construcţii va pune la dispoziţia constructorilor şi tipuri noi de materiale. Acestea însă nu intră în preocuparea ghidului de faţă deoarece aceste tuburi noi vor ajunge la reabilitare peste cel puţin 50 ani.
5.2 Cauzele care produc deteriorarea calităţii canalelor
În general toate materialele utilizate îmbătrânesc; sub influenţa factorilor naturali şi artificiali materialul se deteriorează şi aceasta produce restrângerea performanţelor tehnologice ale construcţiei în care tuburile sunt înglobate: aducţiuni şi reţele de distribuţie, colectoare de canalizare, conducte derefulare. Principalele efecte sunt:
– Creşterea pierderii de apă din conducte şi canale şi deteriorarea calităţii apei, importantă în special la transportarea apei potabile,
– Pierderea de energie, odată cu apa pierdută sau cu menţinerea parametrilor tehnologici,
– Întreruperea funcţionării serviciului în vederea reparării avariei, penalizabilă,
– Creşterea costurilor de exploatare prin repetarea la intervale mici a reparaţiilor,
– Scăderea siguranţei în funcţionarea serviciului în caz de catastrofe (incendii, inundaţii etc)
– Creşterea debitului extras din sursă în dauna altor consumatori,
– Deteriorarea construcţiilor subterane prin creşterea agresivităţii solului, creşterea nivelului apei subterane etc,
– Deteriorarea accelerată a căilor de transport sub care se găsesc pozate aceste conducte şi canale.
Principalele cauze unitare care produc reducerea fiabilităţii conductelor şi canalelor sunt:
– funcţionarea la debite şi presiuni variabile (lent sau rapid variabile),
– funcţionarea la încărcări exterioare mari şi variabile; încărcarea din împingerea pământului, încărcarea din trafic, încărcari din solicitări dinamice ale pământului,
– variaţia de temperatură a lichidului/apei transportate,
– agresivitatea solului din exterior şi a apei din interior; coroziunea distruge peretele tubului cu sau fără depunerea de produse de coroziune,
– reducerea capacităţii de transport prin creşterea rugozităţii din cauza coroziunii sau depunerilor pe pereţii tuburilor,
– modificarea în timp a structurii materialului, depunerea de substanţe amorfe sau agresive care reduc secţiunea vie şi prin aceasta a vitezei apei; pentru a menţine debitul cerut în secţiune trebuie crescută presiunea,
– solicitarea mecanică pe durata şi nu numai, cand în subteran sunt executate sau se fac reparaţii la alte reţele,
– solicitări excepţionale din cauze naturale (nu trebuie uitat că mare parte din lucrări au suportat trei cutremure mari în sec. 20) sau artificiale (în sec 20 o parte din reţele au suportat consecinţele a două războaie mondiale).
De obicei aceste cauze acţionează combinat chiar dacă una dintre ele are efecte pregnante tot timpul sau periodic.
Deteriorarea funcţionării conductei poate fi datorată tubului în sine sau îmbinării între tuburi sau între tuburi şi armături precum şi armăturilor acţionate prea des sau dimpotrivă acţionate foarte rar.
Unele sau altele dintre cauze pot fi accelerate din cauza unei proiectări necorespunzătoare, a folosirii de materiale inadecvate, a unei execuţii neglijente, a unei exploatări necorespunzătoare sau a unei combinaţii dezavantajoase între toate acestea.
Este esenţial ca apa introdusă în reţea să nu fie agresivă, sau să devină agresivă pe durata exploatării, faţă de conducta de transport.
5.2.1 Efectul coroziunii asupra materialelor
Materialele din care se confecţionează tuburile pentru transportul apei pot fi clasificate în două grupe mari:
– Materiale care rezistă la agresiunea apei prin calitatea materialului din care sunt făcute (PAFSIN, PE, PVC, PP, beton etc),
– Materiale care nu sunt rezistente la agresiunea apei şi din această cauză tuburile trebuie să fie protejate prin acoperire de suprafaţă cu un material rezistent la coroziune (fontă ductilă, gresie, oţelul carbon, beton etc); în cazul acoperirii de suprafaţă o problemă specială o poate constitui îmbinarea tuburilor; îmbinarea nu trebuie să distrugă calitatea protecţiei de suprafaţă.
Coroziunea se poate manifesta în interiorul tubului sau şi în exterior. Metodele de combatere pot fi diferite:
Combaterea din interior se poate face cel mai bine prin controlul calităţii apei, astfel:
• Transportarea unei ape cu un pH în limitele valorii neutre, 6,5-8,5; acest lucru se poate realiza mai uşor la apa brută sau apa potabilă deoarece intrarea apei poate fi controlată (corectarea pH ului se poate face relativ simplu).
• Problema poate fi mult mai complicată la canalizare unde introducerea apei direct de către utilizatori; comportarea acestora este mult mai greu de controlat.
• Agresivitatea mediului exterior este relativ greu de controlat dar trebuie apreciată în prealabil; aprecierea se va face în condiţiile unui mediu care sigur va deveni umed în timp din cauza pierderilor de apă.
• Când şi mediul interior şi cel exterior sunt agresive vor fi adoptate măsuri adecvate: alegerea unui material rezistent la coroziune, protecţia de suprafaţă a materialului de bază în concordanţă cu mărimea agresiunii şi modul de îmbinare al tuburilor.
• După stabilirea cerinţelor de agresivitate vor fi precizate furnizorului de materiale aceste solicitări şi garanţiile de lucru; astăzi sunt produse tuburi rezistente în mediul agresiv, PE, PVC, PAFSIN, Fontă Ductilă, PP etc; chiar şi tuburile de oţel pot fi protejate, interior şi exterior, prin acoperire cu răşini epoxidice sau masă plastică; îmbinarea prin sudură rămâne o problemă.
• Alegerea tipului de material se va face funcţie de rezistenţa la coroziune dar şi de alte cerinţe (solicitarea mecanică din exterior, presiunea apei, deformabilitatea tubului, mărimea diametrului etc).
Coroziunea trebuie apreciată funcţie de cele trei moduri posibile de producere a acesteia: coroziune chimică (pH< 7), coroziune electochimică şi coroziune biologică (în special la ape uzate pe tronsoanele cu depuneri şi unde dezvoltarea proceselor biologice de degradare conduc la formarea de H2S şi H2SO4).
Corozinea poate afecta:
• Calitatea peretelui interior şi deci calitatea apei şi rezistenţa hidraulică având ca efect indirect scăderea capacităţii de transport; la o anumită limită tubul poate intra în colaps, din cauza solicitărilor mecanice din exterior sau şi a vacuumului din conductă.
• Găurirea peretelui conductei metalice neprotejate, în asociere cu efectul de abraziune care îndepărtează continuu rugina formată, punctual sau prin favorizarea fisurilor (în zonele puternic solicitate mecanic); favorizează creşterea pierderilor de apă şi declanşarea unui fenomen în lanţ,
• Reacţia selectivă cu unii dintre componenţii constituenţi ducând la fărămiţarea betonului şi dispariţia tubului, coroziunea grafitică la fonta de presiune etc.
• Corodarea armăturii din beton cu distrugerea tubului în final (explozie la corodarea armăturii de precomprimare la tuburile PREMO, colapsul tubului din oţel etc).
5.2.2 Îmbătrânirea materialului tubului
Toate materialele supuse la solicitări mecanice timp îndelungat îmbătrânesc, obosesc. Din această cauză toate materialele au o durată normată de viaţă, mai lungă sau mai scurtă funcţie de material şi condiţiile de exploatare.
Materialele sintetice dar şi cele insuficient prelucrate sau materialele compozite, în timp, pot să îşi schimbe structura materialului de bază. Materialul nou format poate avea o rezistenţă mai mică decât rezistenţa necesară la solicitarea tubului şi deteriorările pot fi importante (colaps, rupere, fragmentare, expulzare de bucăţi etc). Există chiar semnalări că o parte din componenţii materialului tubului pot trece în apă şi calitatea acesteia poate fi afectată.
Furnizorul de material trebuie să garanteze stabilitatea materialului tubului, în condiţii normate de exploatare, pe durata de viaţă a conductei/colectorului. În cazul în care se constată că pot fi deficienţe mari vor fi prevăzute măsuri constructive prin care să se poată interveni mai uşor în caz de remediere. În general tuburile curent produse au o durată de viaţă de 50 ani cu excepţia tuburilor de fontă ductilă şi gresie la care durata poate fi considerată 100 ani.
Atunci când durata de viaţă este depăşită tuburile trebuie înlocuite. Despre durata de viaţă a tuburilor a fost câştigată experienţa prin urmărirea acestora în timp. Despre cele noi se ştie mai mult din comportarea simulată în laboratoarele de încercare ale producătorilor de tuburi.
5.2.3 Îmbătrânirea sistemului de îmbinare a tuburilor
Îmbinarea tuburilor se face în şanţ, bucată cu bucată; calitatea execuţiei îmbinării depinde de conştiinciozitatea executanţilor, de tipul de îmbinare şi de cost; o îmbinare mai bună costă mai mult; alegerea este o problemă economică dar şi de fiabilitate; este esenţială proba de presiune/etanşeitate după terminarea tronsonului dar şi calitatea inspecţiei vizuale din timpul probei de presiune/etanşeitate. Documentele asupra probei trebuie să constituie elemente componente al cărtii construcţiei.
Îmbinarea poate avea influenţă asupra capacităţii de transport şi solicitării mecanice. Funcţie de variaţia temperaturii apei din conductă la tuburile asamblate prin sudare cap la cap, din materiale plastice, cu deformaţii de 10 ori mai mari ca cele ale oţelului, puse în tranşee în condiţii neadecvate (temperatura mare a mediului şi neacoperite cu pământ) pot produce o mulţime de ruperi ale cordoanelor de sudură; în cazuri speciale pot fi prevăzute elemente speciale care să preia deformaţia.
5.2.4 Influenţa presiunii apei din interior
Materialul tubului trebuie să reziste la solicitarea din presiunea apei din interior: aceasta va fi permanentă (presiunea de regim), de durată scurtă (presiunea de încercare – proba tehnologică) sau rapid variabilă (lovitura de berbec). Tubul va fi ales în consecinţă ţinând seama şi de îmbătrânirea în timp. Un material ales necorespunzător
sau supus la solicitări peste limita apreciată poate conduce la explozia tubului, la expulzarea garniturii îmbinării, la colaps sau ruperea tubului. Garniturile de îmbinare şi îmbinarea cu armăturile de pe traseu trebuie să aibă acelaşi grad de siguranţă ca şi tubul.
Variaţia presiunii din interior poate fi mult influenţată de prezenţa aerului sub formă de pungi (bule mari de aer); mişcarea acestora duce la modificarea fenomenului de lovitură de berbec şi poate duce la reducerea substanţială a debitului pe conductă; evacuarea acestui aer este esenţială în funcţionarea corectă; evacuarea numai prin branşamentele la conductă poate să nu fie suficientă.
5.2.5 Influenţa împingerii sarcinilor din exterior (pământ, trafic)
Sarcinile din exterior pot fi statice sau dinamice; tuburile trebuie să reziste la sarcina statică şi cu un coeficient de siguranţă mai mic şi la sarcini dinamice. Când este greu de făcut distincţia între cele două este preferabil să se considere că rezistenţa este în concordanţă cu sarcinile dinamice normate. Pentru siguranţă, traseul va fi marcat şi sarcinile grele vor fi excluse sau se va proceda la îngroparea conductei la o adâncime adecvată. Periodic se va face o estimare a solicitărilor din trafic. Ori de câte ori este posibil traseul conductei/colectorului va fi situat în afara zonei de influenţă a sarcinilor grele. Problema deformaţiei limită a tuburilor trebuie bine analizată. O deformaţie importantă poate duce la demufarea tuburilor şi la necesitatea refacerii continuităţii. În cazul aşezarii tubului în afara limitelor normal acceptate de producător vor fi făcute calcule de verificare şi vor fi soliciate tuburi cu perete mai gros (SN) sau va fi schimbat tipul de material.
5.2.6 Influenţa calităţii proiectării
Calitatea proiectării se vede în modul în care:
– Lucrarea este posibilă cu efort minim, atât la execuţie cât mai ales la intervenţiile din exploatare,
– Traseele nu conduc la solicitări maxime în tuburi, din interior sau din exterior,
– Materialul prevăzut este în concordanţă totală cu condiţiile de exploatare şi modul de operare,
– Estimarea condiţiilor de lucru ale tuburilor este cât mai realistă,
– Tehnologia de lucru este viabilă şi accesibilă constructorului,
– Exigenţa în urmărirea calităţii execuţiei este cea normală şi normată.
– Proiectul va conţine toate elementele care să uşureze exploatarea inclusiv mijloacele de măsurare a parametrilor necesari la stabilirea indicatorilor de performanţă (presiune, debit, curăţarea reţelei, spălarea reţelei, aerisirea conductelor etc); în cazuri speciale vor fi gândite chiar şi măsurile necesare pentru reabilitarea conductelor, reabilitare care se va face cândva.
5.2.7 Influenţa calităţii execuţiei
Execuţia conductei/canalului este esenţială în durabilitatea funcţionării, realizării parametrilor tehnologici şi numărul de intervenţii în exploatare. Intervenţiile vor fi făcute de personal cu o calificare mai slabă decât a celui implicat în execuţie şi cu utilaje mai puţin performante. Un control bun al prevederilor proiectului este necesar iar verificarea calităţii execuţiei este esenţială. Predarea lucrării către beneficiar trebuie să aibă garanţia funcţionării pe durata de viaţă a acesteia.
Proba de funcţionare la parametrii proiectaţi este esenţială în asigurarea durabilităţii conductei/canalului
5.2.8 Influenţa calităţii exploatării
Exploatarea, partea cea mai lungă din viaţa construcţiei, depinde de calitatea proiectării şi execuţiei dar şi de modul în care sunt respectate condiţiile de lucru. Parametrii de calitate ai apei trebuie urmăriţi la intervalele prescrise şi la intervale mai mari trebuie făcut o apreciere asupra comportării generale: indicatorii de performanţă trebuie continuu urmăriţi. Este importantă evidenţierea continuă a costurilor de reparaţii şi semnalările de neconformitate în funcţionare (calitatea apei potabile furnizate, mirosul pe stradă – rezultat din fermentarea depunerilor ca urmare a unei viteze mici de curgere a apei cu suspensii, modul de curăţare a reţelei de canalizare etc). Reparaţiile preventive trebuie introduse în procedurile de exploatare, în managementul exploatării.
5.2.9 Cele mai întâlnite cazuri de avarie la tuburile existente la care este necesară reabilitarea
Exploatarea celor peste 65000 km de conducte şi a celor peste 21000 km de colectoare au condus la constatarea unor avarii tipice la tuburile din materialele mai vechi utilizate în lucrările edilitare din ţara noastră: fontă de presiune/cenuşie, oţelul neprotejat, tuburile de beton precomprimat-PREMO, azbocimentul. Avariile cele mai des întâlnite vor fi menţionate, cu menţiunea că realitatea este mult mai bogată decât cazurile menţionate. De regulă sunt reţinute cazurile spectaculoase dar acestea pot să nu fie şi cele mai importante pentru furnizorul de apă.
5.2.9.1 Corodarea biochimică a tuburilor din reţeaua de canalizare
Se dezvoltă acolo unde se produc cu regularitate depunerile de material biodegradabil deoarece nu se realizează spălarea reţelei de canalizare. Materialul depus începe să fermenteze şi se produce Hidrogen Sulfurat; în condiţiile de umezeală din colector acesta reacţionează cu Hidroxidul de Ca din peretele superior al tubului până la distrugerea totală; rezultatul este prăbuşirea tubului, fig 5.7. Între timp rugozitatea tubului creşte şi accelerează fenomenul. Curăţarea periodică este foarte importantă mai ales la tronsoanele unde nu se asigură o bună viteză de spălare/autocurăţire.
Fig. 5.7. – Corodarea biochimică a tuburilor de beton
5.2.9.2 Colmatarea conductei/canalului cu material biologic vegetal
De multe ori conductele şi canalele sunt realizate în apropierea copacilor. În timp din
cauza lipsei de apă şi a producerii unor fisuri în conductă/canal (de regulă pe la
îmbinări) rădăcinile pomilor intră în conductă, largesc gaura prin presiune biologică şi
dezvoltă o structură de absorbire a apei, structura care poate fi impresionantă, fig 5.8.
Efectul este reducerea debitului până la blocarea totală a curgerii apei.
Fig. 5.8. – Dezvoltarea de rădăcini în conducte şi canale
5.2.9.3 Încrustarea interioară
Singură sau dublată de coroziune sau depunerea de suspensii, încrustarea reduce
capacitatea de transport (în special prin reducerea secţiunii vii a conductei/canalului. La
apă cu un indice Langelier peste zero o parte din bicarbonaţii din apă se descompun şi
carbonaţii formaţi se depun pe pereţii conductei. Fenomenul poate fi accelerat de
procesul de coroziune când produsele rezultate se combină cu carbonaţii şi produc
obturarea conductei, fig 5.9.
Fig. 5.9. – Interiorul unor tuburi încrustrate
La colectoarele de canalizare depunerile repetate, urmare stabilizării biologice şi lipsa
de curaţare a reţelei, fac ca în timp materialul să se cimenteze şi să conducă până la
obturarea completă a secţiunii, fig 5.10.
Fig. 5.10. – Colmatarea secţiunii colectorului de canalizare
5.2.9.4 Blocarea totală sau parţială cu corpuri mari
La conductele care transportă apă naturală sau potabilă se întâmplă relativ des
ca sertarul vanei, a cărei tijă de acţionare este corodată în timp, să cedeze şi sertarul
cade în locaşul său; moment în care conducta este blocată.
Mult mai des întalnit este cazul reţelei de canalizare; din comoditate, din neştiinţă, din
rea voinţă sau vandalism o serie de materiale sunt introduse în canalizare prin capacele
căminelor: materiale de construcţie, chimicale, resturi metalice, animale moarte etc; prin
dimensiunile mari reduc capacitatea de transport şi accelerează fenomenul de
coroziune, fig 5.11.
Fig. 5.11. – Materiale ce blochează reţeaua de canalizare
Dezaxarea/deplasarea tuburilor de canalizare prin fenomene coerente produse
în timp; îmbinarea pierde apă, apa înmoaie fundaţia tubului, tubul se deplasează sub
influenţa sarcinii din trafic (care poate fi mai mare decât cea luată în calcul), tubul se
demufează, apa curge pe lângă şi spală pământul, capetele tuburilor se depărtează etc.
Reparaţiile greşit făcute, branşări greşite şi racorduri executate defectuos pot bloca curgerea apei, favoriza infiltraţiile, favoriza agăţarea de materiale plutitoare, accelerarea ruperii tubului, distrugerea protecţiei anticorosive etc.
Una dintre cauzele care conduce la creşterea numărului de avarii este lipsa de cunoaştere:
– Nu ştim câte avarii se produc şi nici cât durează remedierea lor,
– Nu ştim cât costă repararea avariilor deoarece costul reparaţiilor rareori se contorizează separat,
– Nu ştim care sunt consecinţele reale, cuantificate, ale avariilor asupra sistemului, asupra consumatorului, asupra altor reţele, asupra traficului etc.
Aceasta face ca să nu avem un ordin de mărime clar formulat şi deci este greu de acţionat, deşi este un element fundamental în gândirea modului şi momentului de reabilitare.
5.3 Starea canalelor realizate în România
În România în mod sistematic realizarea de canale a început la sfârşitul secolului 19 când pentru o serie de mari oraşe (astăzi) au fost construite sisteme de alimentare cu apă şi reţele de canalizare. Staţii de epurare au început să fie realizate după anul 1910. Pot fi menţionate:
–
– Canalizarea oraşului Timişoara,
– Canalizarea oraşului Cluj,
– Canalizarea oraşului Bucureşti, etc
La început dezvoltarea a fost relativ modestă deoarece nu se produceau tuburi în ţară, energia era puţin dezvoltată, tratarea apei se făcea cu mijloace simple (fără dezinfectare, limpezire în decantoare fără reactivi, filtrare lentă).
Dezvoltarea puternică s-a făcut după primul razboi mondial şi mai ales după cel de al doilea război mondial; etapa actuală începută cu anii ’90 trebuie să încheie această problemă până în anul 2018. Mai trebuie alimentată cu apă cca 40% din populaţie, realizate reţele de canalizare pentru cca 60% din populaţie şi epurarea apei uzate la standarde înalte, pentru cca 70% din volumul de apă uzată.
După situaţia statistică existentă la Institutul Naţional de Statistică (vezi anexele 2, 5) în anul 2012 exista următoarea dotare cu conducte şi canale:
• Reţele de canalizare, peste 22000 km.
• Reţelele de apă industrială şi reţelele de canalizare pentru apă uzată industrială nu sunt cuprinse în aceste valori.
În ordinea folosirii lor materialele utilizate, pentru realizarea tuburilor, sunt:
Pentru transportul apei uzate menajere o Zidăria de cărămidă a folosit pentru realizarea colectoarelor mari de canalizare la primele reţele de canalizare; multe din acestea sunt încă în stare de funcţionare,
o Betonul simplu; folosit de la începutul perioadei de aplicare a betonului; tuburi de 1m lungime, cu capete sub formă de mufă şi cap drept sau cep şi buză; îmbinarea se făcea cu guler de mortar sau mai recent cu garnitura de cauciuc; tuburi grele, îmbinate în şanţ; riscul de neetanşeitate este mare; tuburile până la 1m diametru sunt prefabricate; la dimensiuni mai mari se toarnă pe loc în regim semifabricat (scoica de jos turnată pe loc, scoica de sus prefabricată); la dimensiuni mari tuburile sunt armate corespunzător; gama de diametre, 100-1000mm pentru prefabricate; secţiunea tubului poate fi circulară, ovoidală sau tip clopot; constituie majoritatea lungimii reţelelor de canalizare din ţară. Durata mare de viaţă. În cazuri speciale (Brăila, colectorul Germani) dimensiunea tubului turnat pe loc a ajuns până la 3m (o formă specială de clopot); risc de fisurare, corodare, abraziune.
o Betonul armat; sistematic a fost produs tubul SIOME cu diametrul de 2200mm şi lungime de 2,5m cu îmbinare cu mufă şi garnitură de cauciuc. Tuburi grele care necesită utilaje grele la execuţie; risc de fisurare, corodare, abraziune.
o Tuburile de beton precomprimat, care la proba de presiune din fabrică nu corespundeau normelor de fabricaţie, erau declasate şi folosite la reţeaua de canalizare; risc de fisurare, corodare, abraziune.
o Betonul armat turnat pe loc; în cazuri speciale au fost realizate colectoare mari, până la cca 3500 mm înălţime/lăţime, din beton armat turnat integral pe loc; secţiunea putea fi rectangulară (mai uşor de executat) sau circulară, ovoidală; de asemenea o structură mixtă de beton a fost utilizată pentru realizarea colectoarelor în soluţia scut uscat, cca 3m diametru (Bucureşti, Cluj, Brăila); risc de fisurare, corodare, abraziune.
o Gresia sau bazaltul artificial; folosit după anii ’70 (în anii precedenţi au fost folosite tuburi aduse din import, pentru zone cu ape agresive sau sol agresiv şi pentru incinte industriale); diametrele produse 100-600mm, lungimi de 2,5m, îmbinare cu mufă şi garnitură specială; durată mare de viaţă, rugozitate mică; necesită reabilitare doar în cazul unor de greşeli de execuţie.
o Azbocimentul; la unele reţele de canalizare s-a folosit azbocimentul ca material de înlocuire a tuburilor de beton; avea avantajul unor îmbinări la intervale mai mari.
o PAFSIN – poliester armat cu fibră de sticlă cu perete îngroşat cu nisip fin; a început să fie utilizat după anul 2000; are secţiuni de 200-3000mm, tuburi cu lungimea de 6m, îmbinare cu manşon şi garnitură specială înglobată; rezistent la coroziune; tubul este elastic şi are nevoie de o atentă aşezare în tranşee, în caz contrar ovalizarea poate duce la neetanşeitate şi ruperea tubului. Tub uşor şi rezistent contra coroziunii. Poate înlocui total tubul de beton; rugozitate mică.
o Secţiuni mixte de beton realizate în sistem scut uscat sau turnat pe loc (Bucureşti, Cluj, Brăila); secţiunea brută rezultată după execuţia cu scutul era îmbunătăţită prin căptuşire cu beton.
o Tuburile de PVC, netede; se produc tuburi din PVC cu diametre de 100-2000 mm, lungimi de 4-6m, îmbinare cu mufă şi garnitură specială. Tuburi uşoare, rezistente la coroziune şi uşor (dar cu atenţie) de pus în operă. Cel mai des utilizat material, la diametre mici, după anul ’95; rugozitate mică; se reabilitează în cazuri speciale.
o Tubul din PE/PP gofrat; tubul de PE gofrat tinde să înlocuiască tuburile drepte deoarece are o capacitate mai mare de rezistenţă la sarcinile exterioare, la grosimi mici de perete; tub uşor, rezistent la coroziune, cu diametre de 200-3000mm; se poate îmbina cu manşon şi o garnitură specială intercalată între spirele tubului; rezistent la coroziune; rugozitate mică; folosit după anul 2010; se reabilitează în cazuri speciale.
5.3.1 Construcţii accesorii pe reţeaua de canalizare
Cele mai uzuale construcţii auxiliare sunt căminele de vizitare, la fiecare 30-100m în medie. Sunt realizate din beton turnat pe loc sau din inele de beton aşezate pe verticală, din zidărie de cărămidă sau zidărie din bolţari de beton; astăzi a început şi folosirea căminelor prefabricate integral din PE sau PVC. Căminele pot avea şi a doua funcţiune: cămine de spălare, cămine de racord, cămine de intersecţie, cămine de rupere de pantă; apariţia maşinilor de spălat reţeaua a dus la apariţia căminelor de inspecţie. Căminele din prefabricate necesită reabilitare datorită deteriorării etanşeităţii.
Pe reţea mai pot fi prevăzute guri de scurgere şi deversoare sau bazine de retenţie (încă rare în reţelele din ţara noastră).
Tronsoanele aeriene de conductă (aductiune sau refularea pompelor de apă uzată) suportă solicitări similare sau chiar sporite din cauza modului de rezemare si climei.
5.3.2 Starea de funcţionare a reţelelor de canalizare
Cea mai mare problemă o constituie faptul că lungimea reţelei de canalizare este departe de necesar. Nu există localitate în care toţi locuitorii să fie racordaţi la canalizare. Aceasta duce indirect la o comportare deficitară a acestora faţă de exploatarea reţelei.
Reţelele din localităţile mari sunt realizate în procedeul unitar. Aceasta face ca la ploi importante “canalizarea să nu facă faţă” sau ”canalizarea să deverseze” după două dintre cele mai auzite expresii. Cauzele sunt multiple:
– Dimensionarea s-a făcut la o frecvenţă a ploii de calcul care astăzi nu mai este cea bună pentru localitatea respectivă,
– Regimul ploilor s-a schimbat mult; plouă în cantitate mai mare pe durate mici de timp (aşa de exemplu în Dobrogea plouă în medie 400 mm/an, sau cca 1 mm/zi; in anul 2013, de exemplu, a plouat peste 100mm in 2 ore; canalizarea nu poate evacua toată cantitatea de apă din ploile mari; apa care bălteşte provoacă mari necazuri în zone restrânse (blocare trafic, inundare case, prăbuşirea de drumuri etc),
– „Deversarea” canalizării are ”avantajul că spală canalizarea” dar aduce apa uzată menajeră pe stradă, spaţii verzi, în case; ori apa uzată menajeră are concentraţii de microorganisme de ordinul milioanelor la litrul de apă; îmbolnăvirile se pot dezvolta la scară mare,
– O concepţie eronată a unora dintre reţele; apa de pe versanţi sau de pe partea în pantă localităţii este acumultată în partea plată şi de aici inundaţii importante; deşi acest lucru se repetă des nu sunt luate măsuri de corecţie,
– Gurile de scurgere se blocheză din cauza plutitorilor aduşi de apă (din depozite necontrolate, de pe străzile care nu sunt măturate, din extetriorul localităţii etc),
– Colectoarele au secţiuni blocate din cauza corpurilor mari introduse (prin cămin) în reţea de către localnici (din nepricepere, din calicie, din rea voinţă, din neglijenţă etc); în canalizare se găsesc, după dimensiunea colectorului, carcase de aparate electrocasnice, animale moarte, gunoaie, deşeuri de materiale de construcţie-unele active prin priza remanenta, pavele de pe stradă etc) şi aceasta fără a vorbi despre chimicale sau substanţe periculoase evacuate în canalizare,
– Lipsa unei tehnologii adecvate de spălare mai ales pe tronsoanele unde se ştie că nu se realizează viteza de autocurăţire (colectoarele au pante mici şi debite mici pentru perioade mari de timp),
– Secţiuni unde se produce salt hidraulic la debite mari şi curgerea aval este blocată,
– Lipsa de şanţuri de apărare contra debitelor de apă de pe versanţi,
– Lipsa sistematică a bazinelor de retenţie etc.
Totodată se remarcă zgomotul şi riscul pe care îl prezintă capacele de la cămine (amplasate de regulă în axul străzii) din cauza diferenţei de cotă sau a execuţiei defectuoase, precum şi lipsa acestor capace ca urmare a actiunilor de vandalism.
5.4 Necesitatea şi mărimea efortului pentru reabilitarea conductelor şi canalelor
5.4.1 Necesitatea reabilitării conductelor şi canalelor
5.4.1.1 Necesitatea reabilitării reţelelor de canalizare
Reţelele de canalizare au fost dezvoltate insuficient (constituie 1/3 din lungimea reţelei de apă). Ca atare astăzi se poate constata că debitul de dimensionare a ploii de calcul pentru dimensionarea colectoarelor poate fi prea mic în zonele istorice sau în zone care au devenit importante pentru localitate. Depăşirea ploii de calcul duce la depăşirea capacităţii de transport a reţelei şi ca urmare la producerea de inundaţii cu efecte mari asupra traficului, sănătăţii populaţiei şi lucrărilor subterane.
Totodată dezvoltarea prin extindere succesivă a colectoarelor, precum şi creşterea densităţii consumatorilor a făcut ca unele tronsoane să devină insuficiente producând dificultăţi populaţiei din anumite zone.
Strategia europeană de devoltare şi protejare a resurselor de apă, nu foarte generoase la noi în ţară, conduce la necesitatea unei reorganizări a modului în care se colectează şi se foloseste apa meteorică; o colectare treptată la locul de cădere, urmată de folosirea acesteia în scopuri nepotabile, duce la reducerea valorilor vârfului viiturii pe râul receptor şi la diminuarea consumurilor de apă potabilă (mai scumpă şi mai utilă în alte scopuri) în activităţile de mentenanţă a reţelelor de canalizare.
Regândirea modului de realizare a construcţiilor, prin trecerea de la casele tip blocuri sistematizate pe verticală la casele individuale sistematizate pe orizontală, duce automat la creşterea lungimii reţelei de canalizare şi la modificarea condiţiilor de curgere a apei.
Obligaţia de dezvoltare a reţelei, astfel ca toată populaţia localităţii să aibă posibilitatea de racordare la reţea duce la necesitatea schimbării schemei reţelei şi diametrelor colectoarelor.
Îmbătrânirea colectoarelor, exploatate deficitar din cauza lipsei utilajelor peformante şi a lipsei de grijă a furnizorilor de apă uzată, a făcut ca să existe o colmatare importantă şi o deteriorare a tuburilor ca urmare a fenomenelor de coroziune biochimică, în special. Efectul cel mai important este reducerea progresivă a capacităţii de transport ca urmare a colmatării şi creşterii rugozităţii tuburilor.
Necesitatea realizării staţiilor de epurare pentru toate apele canalizate duce automat la cunoaşterea modului de funcţionare a reţelei şi la asigurarea mijloacelor de control operativ.
În toate situaţiile o reabilitare de proporţii a reţelelor trebuie să treacă în prealabil prin faza de analiză a necesităţii de retehnologizare. Noile valori ale diametrelor conductelor şi canalelor trebuie să corespundă exigenţelor actuale şi de perspectivă.
5.4.2 Mărimea efortului necesar pentru reabilitarea tuburilor din reţelele edilitare
Efortul necesar de reabilitare trebuie privit cel puţin din trei puncte de vedere:
• Estimarea volumului de reabilitare a reţelelor, pentru etapa actuală şi de perspectivă, pentru a putea stabili o strategie de lucru. Se poate întâmpla ca volumul de lucrări să fie aşa de important încât să devină preocuparea centrală în dezvoltarea de perspectivă a companiei de furnizare a apei. Estimarea are la bază analiza a două elemente fundamentale fără de care rezultatele pot fi total deformate: (1) cunoaşterea reală a componentei reţelelor (graful reţelei, poziţia pe un plan de situaţie – în concordanţă cu celelalte reţele subterane – diametrele conductelor, poziţia căminelor şi armăturilor, adâncimea de pozare, poziţia branşamentelor şi racordurilor, starea de rezistenţă mecanică, o estimare măcar generală a piederilor de apă); pe baza acestor date trebuie să se poată construi un model hidraulic rezolvabil printr-un program de calcul automat;
(2) cunoaşterea stării reale de funcţionare a reţelelor (calitatea apei, continuitatea serviciului, gradul de colmatare) şi a costurilor de reparaţii; ambele
componente sunt deosebit de dificil de urmărit dar sunt esenţiale în alegerea momentului declanşării reabilitării, a volumului de lucrări şi investiţii şi a ritmului de desfăşurare a reabilitării.
• Cunoaşterea tehnologiilor de reabilitare fără tranşee deschisă în vederea aplicării sistematice şi pe scară largă; costurile specifice de aplicare vor fi mult mai reduse dacă se va lucra pe un volum mai mare de lucrări şi într-o manieră de bună coorodonare; este nevoie de o apreciere corectă a lucrărilor suplimentare necesare în varianta de reabilitare abordată.
• Asigurarea unei surse de finanţare, susţinută şi coerentă, pentru realizarea pe un orizont de timp a reabilitării; trebuie înţeles că problema reabilitării este o stare de lucruri care va dura atât cât va dura şi serviciul respectiv de asigurare a apei în localitate; realizarea lucrărilor în mod pompieristic şi când sunt resurse, poate duce la rezultate în operare mai slabe decât cele realizate înainte de reabilitare.
Efortul de reabilitare va fi specific fiecărui furnizor de servicii legate de transportul apei. Unitar este numai modul de abordare a problemei. Se poate pleca de la următoarele idei de bază:
– Reabilitarea folosind metode fără tranşee deschisă costă aproximativ la fel de mult că şi reabilitarea în sistem clasic (cu înlocuirea în tranşee deschisă), dar fără a suporta aceleaşi necazuri legate de prezenţa şanturilor pe străzi,
– Durata generală de realizare a reabilitării cu sisteme fără tranşee deschisă poate fi de două – trei ori mai redusă,
– Folosirea aceloraşi trasee uşurează folosirea spaţiului subsolului străzii şi aşa aglomerat şi contribuie la stabilitatea celorlalte reţele subterane.
– Durata de viaţă a unei conducte/canal reabilitate poate fi asimilată duratei de viaţă a unei lucrări noi.
– Este raţional ca forma de licitaţie a lucrărilor să fie similară actualului FIDIC galben deoarece numai firma câştigătoare are dotarea, interesul şi capacitatea de a face un proiect de lucrare apropiat de realitate.
După estimările făcute la dotarea actuală se apreciază că cca 25% din lungimea reţelei de distribuţie şi cca 30% din lungimea reţelei de canalizare ar trebui luată în considerare la începutul lucrărilor sistematice de reabilitare
5.5 Efectele directe şi indirecte ale reabilitării conductelor şi canalelor
5.5.1 Efectele directe ale reabilitării reţelei de canalizare
• Cel mai important efect asupra reţelei de canalizare este cunoaşterea alcătuirii constructive a reţelei de canalizare; fără acest lucru nu se poate face o reabilitare corectă; cu această ocazie se va cunoaşte şi modul real de funcţionare a reţelei de canalizare: debite transportate, calitatea apei evacuate, secţiuni deficitare etc.
• Creşte capacitatea de transport a reţelei, prin refacerea secţiunilor cu probleme, prevederea de tuburi cu rugozitate mai mică, eliminarea secţiunilor cu tendinţe de blocare continuă (tuburi cu secţiunea decalată, tuburi sparte, tronsoane cu contrapantă etc). În anexa 6 este dat un mod de estimare a efectului reabilitării asupra creşterii capacităţii de transport.
• Controlul calităţii apei evacuate de la utilizatorii care restituie apa uzată care nu are calitatea apei uzate menajere; controlul calităţii preepurării, controlul cantităţilor de apă evacuată.
• Aducerea schemei reţelei de canalizare în concordanţă cu noua strategie de dezvoltare a localităţii inclusiv în realizarea de bazine de retenţie pentru apele meteorice.
• Reanalizarea modului de funcţionare a deversoarelor de ape mari şi influenţa lor asupra calităţii apei receptorului; aducerea calităţii apei receptorului la calitatea cerută de Legea apelor, prin Planul de amenajare bazinală, este o cerinţă
importantă care rezultă din Directiva Parlamentului European 2000/60 CE de stabilire a unui cadru de politică comunitară în domeniul apei.
5.5.2 Efectele indirecte ale reabilitării reţelei de canalizare
• Creşterea gradului de confort în localitate prin siguranţa sporită de funcţionare a reţelei de canalizare.
• Asigurarea unei stabilităţi mai mari în funcţionarea staţiei de epurare prin reducerea exfiltraţiilor din tuburile reţelei, reducerea fenomenelor de fermentare pe colectoare,
• Denivelări mai mici ale capacelor de cămine (legături mai bune realizate la reabilitare) şi deci creşterea siguranţei traficului şi reducerea zgomotului.
• Reducerea zgomotului produs de capacele căminelor şi altor construcţii adiacente prin construirea de cămine noi (capace cu elemente de zăvorâre, cu sistem antiefracţie).
• Controlul evacuării debitelor suplimentare la deversoarele de ape mari şi o mai bună protecţie a calităţii râului receptor.
• Asigurarea de amenajari peisagistice folosind apa reţinută provizoriu din precipitaţii.
• Reducerea masivă a depunerilor pe colectoare şi deci evitarea mirosului pe stradă.
• Obligativitatea de dezvoltare a sistemului de curăţare mecanică uscată în vederea eliminării unor substanţe solide care altfel pot ajunge în canalizare.
• Dezvoltarea unor măsuri educaţionale în vederea cultivării bunelor practici ale locatarilor în ce priveşte aruncarea de substanţe solide, agresive sau toxice în canalizare.
5.6 Necesitatea retehnologizării conductelor şi canalelor şi efectele scontate
5.6.1 Retehnologizarea reţelelor de canalizare
Cauzele care pot conduce la retehnologizarea reţelelor de canalizare pot fi următoarele:
• Creşterea densităţii construcţiilor şi ca urmare creşterea valorii coeficientului de scurgere a apelor meteorice colectate pentru a fi transportate prin reţea.
Urmare a sistematizării continue a localităţii apar modificări în gradul de dotare cu noi construcţii. Aceasta duce automat la modificări în modul de colectare a apei meteorice şi deci la necesitatea corectării alcătuirii reţelei de canalizare. Cu această ocazie pot fi introduse concepte noi în alcătuirea reţelei, unul dintre ele fiind şi reţeaua inelară; acest concept poate ajuta mult în viitor, la realizarea intervenţiilor în reţea, fig 5.12.
Fig. 5.12. – Dezvoltarea reţelei simple unitare a) în conceptul reţea inelară de canalizare b)
Modificarea valorii frecvenţei ploii de calcul la dimensionarea reţelei de canalizare în procedeu unitar, reţele întâlnite aproape în totalitate în cazul canalizării oraşelor de dimensiune medie şi mare. Aceasta duce automat la creşterea debitului şi deci şi la necesitatea creşterii diametrelor colectoarelor.
Este cunoscut faptul că reţeaua de canalizare se dezvoltă din aval spre amonte, din momentul în care localitatea este mică spre dimensiunea actuală. Sunt dese cazurile în care zona centrală sau anumite zone din localitate capătă în timp importanţă mult mai mare decât restul localităţii: construcţii mai valoroase, construcţii importante realizate în subteran (metrou, pasaje denivelate etc), căi rapide de comunicaţie etc. Aceste lucrări trebuie mai bine protejate contra inundaţiilor la ploi cu frecvenţe mai mici. O soluţie trebuie dată pentru toată reţeaua sau numai pentru o parte a acesteia: colectoare noi, colectoare refăcute, deversoare noi, bazine de retenţie etc. În fig 5.13 este exemplificată importanţa schimbării frecvenţei de calcul de la valoarea 1/1 (frecventa
ploii de calcul la începuturile canalizării) şi valoarea 1/3 astăzi cerută în multe localităţi. Se constată că intensitatea ploii creşte de la 85 la 125 l/s.ha,deci de aprox. 1,5 ori, ceea ce conduce la o creştere a debitului în aceeaşi proporţie; evacuarea apei trebuie facută prin colector nou. Totodată retehnologizarea trebuie să pună de acord frecvenţele ploilor de calcul pentru noua situaţie de sistematizare a localităţii ţinând seama şi de pozitia staţiei de epurare, vezi NP 133.
Fig. 5.13. – Influenţa frecvenţei ploii de calcul asupra debitului colectat
Reducerea capacităţii de transport a colectoarelor din cauza creşterii crustei de depuneri pe pereţi şi a lipsei unei spălari sistematice.
La apa uzată problemele sunt mult mai complicate deoarece colmatarea are aspecte multiple. La dimensionarea iniţială se pleacă de la condiţia că tubul este curat cu rugozitate normală a materialului. După punerea în funcţiune apar cele două fenomene
generate de prezenţa substanţelor din apa uzată: pe de o parte grăsimile şi alte substanţe asimilate lor se ataşează de pereţii tuburilor (multe din beton, rugos şi poros) reducând frecarea; în acelaşi timp creşte grosimea filmului de depunere fapt care duce la reducerea secţiunii vii. În timp pelicula se transformă, se pietrifică şi problemele se accentuează. Sunt rare cazurile în care există o apreciere clară a capacităţii de transport a tronsoanelor de canalizare (măsurarea debitelor este complicată din cauză că este o curgere cu nivel liber iar pe de altă parte debitele transportate sunt variabile în timp). Se vede lipsa de capacitate abia când apa produce inundaţii pe stradă şi atunci este greu de spus dacă nu a fost înfundat colectorul/ blocat cu corpuri mari, este colmatat în timp sau debitul transportat este mult mai mare decât cel luat în calcul la proiectare. În Anexa 6 se poate vedea influenţa modificării rugozităţii peretelui în cazul reabilitării cu un material neted.
• Deteriorarea secţiunii colectoarelor, în marea lor majoritate realizate din beton (simplu sau armat), din cauza coroziunii biochimice sau a agresivităţii apei evacuate de la unităţi economice la care preepurarea este deficitară.
De foarte multe ori din cauza curgerii deficitare a apei în colectoare, coroborată şi cu o spălare la interval prea mari de timp, depunerile din colectoare fermentează cu producerea de H2S şi chiar H2SO4; consecinţa este corodarea interiorului tubului cu creşterea rugozităţii în prima fază şi prăbuşirea secţiunii tubului în faza finală (deoarece zona cea mai afectată este cea de la boltă). Coordonat şi cu creşterea acţionarii dinamice a traficului, din ce în ce mai greu, se poate ajunge uşor la prăbusirea tronsoanelor de canalizare. În fig 5.14 este data o vedere luată cu echipamentul CCTV în interiorul unui colector de canalizare.
Fig. 5.14. – Tub de canalizare corodat
Avariile repetate datorate unei slabe execuţii, concordă cu creşterea sarcinilor din trafic; străzi cu restricţii de tonaj nu mai pot fi admise decât cu mare greutate în condiţiile traficului de astăzi.
Foarte mult timp verificarea corectitudinii execuţiei ţinea de conştiinciozitatea celor care executau lucrarea. Aliniamentul şi panta tronsonului se verifică pe construcţia văzută. După aşezarea pământului defecţiunile erau greu vizibile. Astăzi cu echipamentul CCTV se poate verifica panta, aliniamentul, starea tuburilor, dezaxările dintre tuburi etc şi acest lucru este bine de făcut după terminarea lucrării. Se constată astăzi multe deficienţe legate de scoaterea din mufă, ruperea tuburilor, fisurarea urmată de tasări importante etc. Toate acestea solicită reabilitarea şi eventual retehnologizarea colectorului.
• Extinderea spaţiului construit şi introducerea cerinţelor Europene de gospodărire a apei la locul de producere (bazine de retenţie, deversoare de evacuare etc).
Schimbarea concepţiei de sistematizare şi extinderea localităţilor cu alte tipuri de locuinţe, unităţi economice, dotări publice etc impun regândirea schemei reţelei de canalizare. Aceasta trebuie făcută pentru a funcţiona bine la viitoarele condiţii ce sunt intuite. Totodată spaţiul public trebuie să devină foarte prietenos pentru locuitori.
5.7 Metode de reabilitare fără tranşee deschisă şi avantajele lor
5.7.1 Avantajele şi dezavantajele reabilitării folosind metoda clasică – săpătură deschisă
Avantajele reabilitării conductelor prin săparea unui şanţ şi montarea unei conducte noi (v. anexa 1), constau în:
– Metoda este foarte cunoscută şi aparent cel mai uşor de aplicat,
– Se poate realiza folosind o forţă de muncă relativ mai puţin calificată,
– Poate fi mult mai ieftină dacă adâncimea de săpare nu depăşeşte 3-4m, deoarece forţa de muncă este ieftină şi sprijinirile necesare ”se fac cu economie”,
– Se poate realiza relativ uşor dacă nu sunt condiţii speciale (apa subterană, condiţii grele de trafic, multe reţele subterane, diametre mici de conducte etc),
– Pământul rezultat din săpătură nu pune mari probleme de transport, depozitare (rezolvate corect) etc,
– Lucrarea se execută la zi şi deci poate fi controlată cu mijloacele unanim acceptate.
Dezavantajele reabilitării conductelor în săpătură deschisă, constau în:
– Durează mult şi dificultăţile realizate de prezenţa tranşeii pentru conductă pot fi deosebit de mari dacă amplasamentul este situat în locuri de trafic intens,
– Folosirea mijloacelor mecanice de execuţie nu este uşor de făcut,
– Organizarea de şantier poate fi deosebit de dezvoltată mai ales la remedierea conductelor mari unde este nevoie de utilaj de mari dimensiuni; acestea au nevoie de spaţii mari pentru manevră; lucrul în perioada de noapte nu este cea mai bună soluţie,
– Stânjenirea traficului pe durate mari de timp poate crea dificultăţi care de regulă se transformă în costuri pentru alţii (v. Costuri sociale),
– Împiedicarea unui trafic normal pentru pietoni şi accesul mărfii/materialelor la magazine, unităţi economice etc, lucru care se traduce în scăderea nivelului afacerilor,
– Creşterea riscului de accidente pentru pietoni şi vehicule din cauza gropilor inerente şi a neatenţiei la trafic; problema poate fi deosebit de dificilă pentru copii din zonă,
– Un spaţiu total neatractiv pentru locuitorii din zonă şi pentru agreement (mai ales în zonele centrale sau de interes turistic)
– Menţinerea dificultăţilor pe durate mari de timp, lucru care nemultumeşte pe cei care locuiesc în zonă,
– Zgomotul şi praful produs de utilajele folosite la executarea lucrărilor,
– Întreruperea serviciului de apă sau canalizare, sau ambele, pe o durată mare de timp; aceasta poate solicita lucrări suplimentare care costă,
– Folosirea neraţională a spaţiului de sub stradă deoarece trebuie asigurat un loc suplimentar pentru noua tranşee şi apoi demolată conducta/canalul vechi; s-ar putea ca acest spaţiu să nu fie disponibil, sau complicaţiile să fie deosebit de mari,
– Poziţia oarecum haotică a reţelelor din subteran nu permite elaborarea unei soluţii clare de la început; complicaţiile care pot surveni pot avea consecinţe mari,
– Protejarea tuturor reţelelor din subteran în zona săpăturii, lucru greu de făcut; de multe ori se produc avarii la alte reţele subterane din zonă; costul lor nu este inclus inţial în lucrare,
– În caz de intemperii lucrul se complică şi calitatea lucrărilor poate suferi,
– Umplutura realizată în tranşeea săpată duce la tasări ulterioare şi la necesitatea reintervenirii,
– Refacerea stratului de uzură a căii de transport poate pune probleme; de multe ori asfaltul turnat nu se lega de îmbrăcămintea existentă şi apare un şanţ în lungul străzii, şanţ cu mari probleme pentru trafic şi pentru modul de comportare a conductei pozate etc.
5.7.2 Avantajele şi dezavantajele folosirii metodelor de reabilitare fără tranşee deschisă (TT)
Avantajele nete pe care le prezintă tehnologiile de reabilitare a conductelor/canalelor, realizate în metode fără tranşee deschisă sunt:
– Conducta/canalul nou foloseşte acelaşi traseu ca şi conducta veche fapt care reduce riscul supraglomerării spaţiului de sub stradă precum şi riscul avarierii altor reţele subterane,
– Conducta/canalul nou poate fi considerată ca o conductă nouă cu rugozitate mică, cu rezistenţă mai bună la coroziune, cu o durată de viaţă egală cu cea a unei conducte noi (realizată chiar în tranşee deschisă),
– Suprafaţa de stradă afectată de săpătură (pentru puţurile de lansare) reprezinta maximum 5-6% din suprafaţa totală a şanţului necesar pentru realizarea la zi a conductei; aceasta duce automat la un volum redus de săpătură şi umplutură, la un
volum foarte mic de refacere a stratului de uzură al străzii, la un timp mult mai redus de lucru,
– Intervenţia pentru schimbarea conductei se poate face cu o stânjenire minimă a traficului şi a celorlalte probleme legate de acesta,
– Se reduce substanţial posibilitatea de producere de accidente în zonă,
– Se poate reduce mult necesarul de lucrări suplimentare din cauza ritmului mare de lucru; ca ordin de mărime durata reabilitării poate fi de 2-10 ori mai redusă decât aceeaşi reabilitare în stil clasic,
Dezavantajele folosirii metodelor de reabilitare fără tranşee deschisă pot fi:
– Tehnologia este specializată şi nu se poate folosi decât apelând la firme specializate; nu toate firmele oferă toate tehnologiile dezvoltate în lume, din cauza complicaţiilor de dotare şi volum de lucru,
– Tehnologia solicită o forţă de muncă foarte calificată/specializată; din această cauză costă mult şi folosirea ei rentabilă trebuie făcută cu multă chibzuinţă,
– Organizarea execuţiei este esenţială; o organizare bună se poate solda cu rezultate tehnice şi economice net superioare; asigurarea frontului de lucru este esenţială,
– Nu pot fi aplicate în orice condiţii şi nu la lucrări de mici dimensiuni; costurile suplimentare de organizare etc pot fi mari,
– Controlul stării iniţiale a conductei/canalului este esenţial în stabilirea tehnologiei de lucru şi a lucrărilor premergătoare; din această cauză este raţional ca proiectul lucrării să fie elaborat sub coordonarea firmei executante,
– La reabilitarea colectoarelor este esenţială starea de colmatare a acestora; lucrările de decolmatare (la reţeaua de canalizare în mod deosebit) pot fi deosebit de dificile şi atunci economicitatea soluţiei tehnologice poate avea de suferit,
– Aparent costul lucrărilor poate fi mai mare decât cel realizat în soluţia clasică (şanţ deschis),
– Există o oarecare lipsă de încredere din cauză că aceste tehnologii nu au fost aplicate sistematic; realizările sunt foarte reduse la conducte de alimentare cu apă faţă de cca 65000 km de conductă existentă, iar la canalizare au fost reabilitate reţele în lungime de cca 40 km faţă de cei cca 21000 km de colectoare existente; de multe ori s-a apelat la aceste tehnologii din lipsă de alte soluţii de execuţie (nu se permite spargerea asfaltului deoarece lucrarea este în perioada de garanţie, nu se poate opri traficul în zona respectivă deoarece ar duce la un adevărat haos – sunt zone turistice importante cu venituri mari – economice sau de imagine, pot fi create condiţii de destabilizare a unor construcţii importante iar consolidarea lor ar fi mult mai scumpă, conducta este disproporţionat de mică faţă de mărimea lucrărilor necesare de refacere în stil clasic etc).
5.7.3 Metode de reabilitare fără tranşee deschisă
Tehnologiile de reabilitare fără tranşee deschisă (numite generic NO DIG sau Trenchless Technologii – TT), au fost dezvoltate pentru aplicaţii industriale (conducte de transport gaze, petrol etc); acest lucru este explicabil doarece lungimea acestor conducte este mai mare, costurile puteau fi suportate mai uşor iar viteza de execuţie era esenţială. Pefecţionarea lor a condus şi la extinderea în domeniul reţelelor edilitare (apă, canalizare, gaze, termificare, cabluri etc). Aici principalul atu a fost faptul că nu se mai săpau tranşee în localitate. Dezvoltarea acestor tehnologii a început acum cca 50 ani şi a ajuns astăzi la realizări remarcabile.
În cele ce urmează vor fi prezentate aceste tehnologii cu avantajele şi limitele lor fără a fi făcută o clasificare a acestora. Conform cu clasificarea făcută de AWWA, există soluţii de reabilitare nonstructurale, semistructurale şi total structurale, divizate în 4 clase, A…D. Clasa A – conducta nouă suportă integral solicitările din presiunea interioară, clasele B şi C preiau parţial solicitările interioare, clasa D – îmbunătăţeşte structura conductei existente.
După clasificarea făcută de ISO, reabilitarea se poate face:
– Prin săpătură deschisă,
– Fără săpătură deschisă: conducta distrusă pe loc, microtunel, batere, înfigere, torcretare etc
– Prin renovare: conducta liberă în conducta veche (sliplining), conducta introdusă cu reducerea temporară a diametrului (ambutisare, tub cu memorie termică), CIPP, tub spiralat, tub din elemente discrete, furtun lipit de conducta veche.
Este important de reţinut că pot fi făcute lucrări:
– Pentru reducerea rugozităţii interioare a conductelor/canalelor,
– Pentru protecţie contra coroziunii şi/sau eroziunii peretelui interior a tuburilor,
– Pentru reducerea pierderilor de apă prin găurile din conducte sau îmbinări,
– Pentru creşterea rezistenţei mecanice a pereţilor tuburilor,
– Pentru rezolvarea simultană a cerinţelor de mai sus,
– Pentru realizarea de conducte/canale noi purtătoare de apă sau de canale/galerii pentru alte utilităţi (cabluri, gaze etc).
De asemenea pot fi făcute lucrări de reabilitare locale sau lucrări de reabilitare de amploare, pentru lungimi mari de conducte/canale.
În principiu, funcţie de modalitatea de reabilitare, tehnologiile pot fi organizate în următoarele categorii:
– Căptuşirea conductelor/canalelor,
– Introducerea unui tub nou în tubul vechi, tubul nou preluând integral sarcinile tubului vechi,
– Consolidarea peretelui tubului vechi,
– Realizarea de lucrări noi, cu secţiune vizitabilă sau nevizitabilă.
Tehnologiile sunt cunoscute uneori şi după numele firmei care o aplică în mod curent sau care deţine patentul unei tehnologii de reabilitare.
Principalele tehnologii de realizare a tuburilor în sistemul fără tranşee deschisă sunt:
1. Torcretarea interioară a tuburilor.
2. CIPP, cured în place pipe, căptuşirea cu răşină pe suport textil,
3. Relining – introducerea unui tub nou în tubul vechi bine curăţat la interior;
4. Swagelining – tub ambutisat, atunci când diametrul conductei noi este practic egal cu cel al conductei vechi,
5. Tub cu memorie termică, tip C sau tip U, când diametrele conductei vechi şi noi sunt apropiate
6. Tub cu diametrul mai mic decât diametrul tubul existent, sliplining,
7. Pipe bursting, tub cu diametru mai mare decât diametrul tubului existent,
8. Spiral Wound Pipe, conductă realizată în spirală, pe loc, prin roluirea unui profil tip bandă cu etanşare pe loc şi umplerea spaţiului dintre tuburi,
9. Pipe ramming, conductă introdusă orizontal în pământ prin batere, pentru conducte noi,
10. Horizontal directional drilling – HDD – foraj orizontal dirijat pentru realizarea de conducte noi,
11. Microtuneling – realizat cu Microtuneling Boring Machine, pentru conducte/canale de diametre mari executate prin săpare cu scut specializat, similar tehnologiei de forare umedă (diametru pana la 3m),
12. Scutul mecanic pentru realizarea de colectoare foarte mari, cu secţiuni vizitabile (3..10m).
5.7.3.1 Torcretarea interioară a conductelor/canalelor
Se poate aplica oricărui tip de tub. Este de preferat aplicarea la tuburi metalice sau din beton.
Se poate aplica folosind o maşină specială, dacă tubul nu este vizitabil, sau manual dacă tubul este vizitabil, fig 5.15.
Fig. 5.15. – a)-Cămăşuire cu beton armat realizat prin torcretare; b-căptuşirea cu mortar
de ciment
Tipul de material folosit poate fi cimentul de diferite calităţi (funcţie de caracteristicile
apei şi grosimea stratului nou format, precum şi de tipul de material al conductei). Se
poate aplica un strat de răşină epoxidică, cu o compoziţie specială funcţie de
agresivitatea apei din interior, un strat de răşină armat cu fibră de sticlă sau fibră de
carbon etc. Condiţiile reale de lucru se stabilesc funcţie de natura torcretului, de viteza
de întărire (care dictează viteza de avans a frontului de lucru), de numărul de straturi
aplicate.
Se poate aplica un torcret de beton peste o plasă de armătură (au fost realizate
aducţiuni mari (Bucureşti, cu mijloace manuale de aplicare şi colectoare mari de
canalizare Braşov); pentru cazuri speciale se poate face un torcret cu răşină şi
înglobare de fibră de sticlă, tocată adecvat; în unele cazuri speciale se apreciază că pot
fi folosite şi altfel de fibre. Condiţia esenţială este ca fibrele să fie bine “scămoşate”
pentru a intra în mod uniform în masa de răşină.
Limitarea metodei poate fi dată de golurile mari din peretele conductei de reabilitat când
consumul de răşină devine prea mare şi remedierea costisitoare. Se poate aplica un
strat special de vopsea sau o succesiune de straturi. Modul de lucru se stabileşte
funcţie de starea de rezistenţă a conductei (se reface rezistenţa la agresiunea lichidului
şi se reduce agresivitatea asupra peretelui).
Măsuri speciale de protecţia muncii sunt strict necesare.
Metoda poate fi folosită ca etapă secundară în realizarea colectoarelor de mari dimensiuni, în metoda cu scutul mecanic, uscat, după închiderea secţiunii cu bolţari; pentru asigurarea unei suprafeţe netede a colectorului; se umplu rosturile de construcţie şi golurile dintre bolţari cu torcret aşezat pe plasa metalică.
5.7.3.2 Căptuşirea peretelui interior a tubului cu o răşină epoxidică pe suport textil, CIPP, sau metoda ciorapului
Un suport textil, din material sintetic (material plastic, fibră de sticlă, fibră de carbon) sub formă de tub flexibil (furtun pliabil), având o faţă netedă şi etansa si cealaltă faţă mai fibroasă impregnabilă cu răşină, se confecţionează după mărimea tubului de reabilitat. Tubul, cu răşină în interior, este roluit şi adus pe şantier (partea etanşă evită “năclăirea” totală a tubului). Pe tronsonul de conductă de reabilitat, bine pregătit în avans, se introduce unul dintre capetele tubului cu răşină, într-un dispozitiv care asigură întoarcerea pe dos a tubului, astfel încât faţa cu răşină să fie orientată spre peretelele tubului vechi, de reabilitat. Tubul este împins sub presiunea apei şi se desfăşoară pe toată lungimea tubului vechi; când “furtunul“ este complet desfăşurat se obturează capetele şi se pune sub presiune (cu apă sau aer); în acest fel tubul se lipeşte de peretii tubului vechi (iniţial s-a măsurat lungimea circumferinţei interioare şi tubul flexibil, special construit, se suprapune acum exact peste interiorul tubului de reabilitat); urmează operaţiunea de întărire, coacere, care se poate face cu apă caldă (apa din tubul pus la presiune este încalzită) cu un circuit de aer cald sau cu un cap special cu dispozitiv cu radiaţie UV; răşina polimerizează (se coace), furtunul devine rigid şi ataşat de peretele tubului vechi; forţa de smulgere poate fi testată pe eşantioane, în paralel; viteza de întărire depinde de calitatea răşinii, de lungimea tronsonului, de calitatea peretelui tubului vechi. În fig 5.16 sunt date faze din tehnologia CIPP. În practică tehnologia este cunoscută sub diferite denumiri comerciale. Este una dintre cele mai folosite tehnologii de reabilitare a tuburilor de canalizare.
Fig. 5.16. – Faze din tehnologia CIPP
Condiţii restrictive:
– Peretele tubului vechi trebuie să fie foarte bine curăţat de depuneri, impurităţi, rugină
etc, de tot ce poate constitui un suport slab pentru răşina nouă; calitatea stării peretelui
curăţat este verificată înainte şi după folosind echipamente CCTV şi personal calificat,
– Golurile din peretele tubului să nu fie mari deoarece se pierde răşina şi procedeul
devine prea scump; acolo unde se întâmplă acest lucru se reface bucata de conductă
prin procedeul clasic (se înlocuieşte bucata de conducta) sau se poate introduce un tub
suplimentar de folie de plastic (aşanumitul preliner având în vedere că ”furtunul”
impregnat este numit şi liner în terminologia specifică) înainte de introducerea tubului suport de răşină,
– Dacă secţiunea peretelui conductei este compromisă şi se contează pe faptul că noul tub va trebui să preia şi încărcările mecanice se poate face un calcul adecvat al noii structuri, pentru a determina capacitatea portantă; ar trebui efectuate încercări preliminare,
Este foarte importantă verificarea cu camere CCTV pentru vizualizarea stării (aspectului) suprafeţei interioare; un tehnician bun poate aprecia corect zonele unde aderenţa nu este bună şi porţiunea trebuie refăcută,
– Rezultă că fiecare tronson de conductă/canal este gândit în prealabil (lungime, diametru, grosime de perete, cantitate de răşină de introdus, durata de întărire),
– Tehnologia de îmbinare între două tronsoane adiacente trebuie stabilită de la început pentru a avea la dispoziţie eventuale piese suplimentare (la conducte),
– La aplicare pentru reabilitarea reţelei de distribuţie trebuie adoptată o soluţie clară pentru realizarea branşamentelor.
– Tehnologia se aplică mai uşor la reţeaua de canalizare; tuburile vechi nu trebuie să fie neaparat cilindrice.
5.7.3.3 Relining prin metoda swagelining (tub nou ambutisat pentru reducerea temporară a diametrului)
Un tub special sau un tub de serie, din material obişnuit de PE, care să ţină la presiunea interioară şi să reziste la solicitările exterioare din tronsonul respectiv, este introdus în tubul vechi; complicaţia este dată de faptul că diametrul exterior al tubului nou este egală cu diametrul interior al tubului vechi (sau foarte aproape, dar nu mai mare); este esenţial ca tubul vechi să nu fie ovalizat sau cu secţiuni atipice. Pentru siguranţă este bine ca înainte de a introduce tubul definitiv să se facă o probă cu un tronson scurt de ţeavă; dacă tronsonul este tras uşor însemnează că tubul vechi este cilindric, nu are deformaţii importante şi nu are striaţiuni (depuneri, aşchii etc), rămase de la faza de curăţare, care să zgârie tubul nou.
Pentru o introducere uşoară tuburile noi sunt întinse pe zona de intrare (pe role aşezate
pe sol/drum, în lungul tubului de reabilitat), sunt sudate cap la cap şi conducta formată
este introdusă în tubul vechi; pentru a intra uşor tubul este trecut printr-o maşină cu
rulouri speciale care apăsând pe tub îl deformează prin micşorarea diametrului;
reducerea de diametru poate fi de 10-15%. Acum tubul intră uşor, ghidat de rolele
exterioare. Tragerea tubului se face continuu şi decurge foarte repede deoarece după
cca 2 ore de la deformare tubul începe să îşi revină, natural, la dimensiunea iniţială, fig.
5.17.
Lungimea tronsonului tras depinde de rezistenţa îmbinărilor tubului (este preferabil ca
tubul să fie încercat la presiune, cu aer, în prealabil). După introducere completă tubul
îşi revine în cel mult 24 ore la dimensiunea iniţială. Continuitatea conductei se asigură
prin îmbinarea adecvată între tronsoane. Este esenţial ca tubul vechi să fie neted la
interior pentru a nu zgâria tubul nou şi a-i reduce rezistenţa; la un tub defect este greu
de stabilit secţiunea avariată deoarece controlul se face numai prin proba de presiune
iar apa poate sa apară în alte secţiuni.
Fig. 5.17. – Metoda Swagelining, principiu de lucru
Se poate aplica relativ uşor la secţiuni mici de conducte/canale, pentru diametre de
maximum1000mm.
În cazuri speciale se poate adopta un tub cu o calitate specială de material; costul va
creşte însă corespunzător.
5.7.3.4 Relining, introducerea unui tub nou (cu memorie termică), păpuşat sub formă de C sau U, în tubul vechi
Sunt dese cazurile în care tubul existent are rezistenţă mecanică bună dar are rugozitate mare, îmbinările sunt defecte sau prezintă multe găuri mici prin care se pierde apa. Este şi cazul tuburilor PREMO la care multe garnituri sunt expulzate din diferite motive. Refacerea etanşeităţii şi reducerea rugozităţii se poate face prin căptuşire interioară cu un tub nou, cu perete subţire; având peretele subţire este posibil ca prin metoda swagelininig deformarea să nu fie uniformă sau revenirea să fie complicată. Se procedează la introducerea simplă a unui tub păpuşat mecanic în prealabil, fig 5.18, reducerea de diametru putând ajunge la 50% din diametru; tehnologia seamănă cu cea de introducere a unei foi de hârtie în folia de plastic.
Fig. 5.18. – Faze din introducerea tubului cu memorie termică
Revenirea tubului nu mai este posibilă prin forţe proprii; tubul trebuie ajutat prin încălzire cu aer cald sau cu apă caldă; tubul încălzit ”îşi aduce aminte” că a fost cilindric la început şi îşi revine, devenind cilindric. Tubul este sudat cap la cap înainte de păpuşare astfel că tubul are continuitate. Îmbinarea capetelor tronsoanelor se face adecvat după o soluţie gândită de la început, la fel ca şi realizarea branşamentelor sau racordurilor. Dacă există materialul adecvat se poate produce revenirea tubului la secţiunea cilindrică prin presiunea dezvoltată de apa care va curge prin conductă. Atenţie, tubul nou are pereţi subţiri, nu are conlucrare cu tubul vechi şi dacă în exploatare va fi supus unei funcţionări sub vacuum (accidental) este posibil să intre în colaps. De aceea este importantă proba de vacuum făcută la sfârşitul operaţiunii de reabilitare. Când există acest risc se poate adopta un material cu perete mai gros.
Tubul nou având un material special este posibil să fie mai scump decât tubul de serie.
5.7.3.5 Sliplining, introducerea liberă a unui tub nou în tubul vechi
Sunt cazuri în care, mai ales la retehnologizarea reţelelor de distribuţie, tubul nou poate
avea diametre mult mai mici decât conducta veche, fig. 5.19. În acest caz se introduce
tubul liber. Tubul trebuie să poată prelua singur presiunea interioară precum şi pe cea
din solicitările exterioare. Realizarea branşamentelor poate fi o problemă care trebuie
decisă înainte de realizarea construcţiei noi. Tubul poate fi continuu (sudat pentru
continuitate) sau din elemente separate cu îmbinare blocată (GRP, FD, PVC) introdus
prin împingere.
O singură problemă importantă trebuie decisă: tubul nou va fi liber în tubul vechi sau
spaţiul rămas între tuburi va fi umplut cu material auxiliar? Se poate proceda în ambele
cazuri, depinde de situaţia locală: (1) spaţiul liber asigură o comportare mai bună a
tubului de PE atunci când apa transportată este apă de suprafaţă deci cu o variaţie
mare a temperaturii (1-300C); cum tubul de plastic se deformează de 10 ori mai mult
decât tubul metalic/din beton rezultă că are nevoie de spaţiu; trebuie luate măsuri
speciale la branşamente pentru a nu se produce fisurarea/forfecarea acestora la
deplasările mari ale tubului de transport a apei; (2) când diferenţa este prea mare se
poate umple spaţiul cu un material inert şi ieftin, uşor de introdus (cenuşa de
termocentrală, mortar special etc); costul nu trebuie să fie mare pentru a nu scoate
metoda din competiţie.
Fig. 5.19. – Relining cu tub liber în tubul de reabilitat
Pentru secţiunile mari de canalizare căptuşirea se face cu elemente prefabricate din
PAFSIN. Tronsoane realizate la comandă, funcţie de amplasament, de tipul tubului
vechi şi de forma tubului (care poate să nu fie cea clasică, circular, ovoid, clopot) sunt introduse prin lunecare şi aşezate la distanţă faţă de perete. Când tronsonul este gata se astupă capetele şi se introduce mortar de ciment (după o reţetă gândită în consecinţă) fluid ca să curgă uşor între cei doi pereţi. Pentru uşurinţa umplerii (atenţie cochilia să nu fie ridicată prin plutire de către mortar) se pot practica orificii în peretele cochiliei interioare sau se pot folosi golurile existente la racorduri. Rezultă o secţiune întărită şi rezistentă la atacul apei uzate, fig. 5.20.
Fig. 5.20. – Cochilie din fibră de carbon, poliester armat cu fibră de sticlă aşezată în tubul vechi
– Se introduce membrana în colector, prin roluire forţată; după introducere este lăsată liberă şi capetele sunt îmbinate cu un prefabricat special,
– Tubul format este împins în tubul vechi şi se adaugă un tronson nou; tronsoanele se leagă între ele tot cu un prefabricat special,
– Se obţine un cofraj interior în tubul vechi,
– Se astupă la capete spaţiul dintre tuburi şi se introduce mortar fluid de ciment; introducerea se face în etape pentru a evita ridicarea prin plutire a tubului nou şi obţinerea unui strat neuniform între tuburi;
– Mortarul astupă şi eventualele fisuri, crăpături, goluri din tubul vechi consolidând secţiunea în final.
5.7.3.6 Pipe bursting (tub nou în tubul vechi cu distrugerea simultană a tubului vechi)
Atunci când trebuie introdus un tub nou pe traseul unui tub existent, al cărui diametru este însă mai mic decât valoarea diametrului tubului nou, alternativa este de distrugere a tubului vechi. Tehnologia a fost dezvoltată şi conţine următoarele etape, efective:
– Introducerea unui cablu rezistent prin tronsonul de tub vechi; cu această ocazie se verifică şi starea tubului vechi,
Prevederea la unul din capete a unui dispozitiv de tracţiune (de regulă din bare de lungime fixă şi dispozitiv uşor de cuplare) şi a unui cârlig puternic ,
– Adăugarea la cârlig a unui dorn (con metalic) rezistent, prevăzut cu excrescenţe care să realizeze presiuni locale mari; dornul are diametrul maxim puţin mai mare decât diametrul tubului vechi; tragerea dornului prin tub duce la spargerea acestuia şi împingerea resturilor în spaţiul vecin,
– Adăugarea la dorn a unui con special de protecţie al cărui diametru este cel puţin egal cu diametrul conductei noi, al cărui diametru nu poate depăşi însă 50% din diametrul conductei vechi,
– Legarea (cu o piesă specială) a capătului conductei care va înlocui conducta veche,
– Se trage cu maşina, cu forţă controlată şi dornul rupe conducta veche, conul lărgeşte secţiunea şi împinge resturile din conducta veche în pământul din jur iar conducta nouă avansează ocupând spaţiul liber creat,
– Când conducta este complet trasă pământul îşi revine şi se rearanjează în noua poziţie apăsând conducta nouă; dacă nu apar situaţii speciale (cioburile din conducta veche nu afectează rezistenţa conductei noi) execuţia este finalizată; în cazuri speciale se poate lubrifia conducta nouă, chiar cu apă, pentru a reduce frecarea,
– Lungimea tronsonului este limitată de două elemente: (1) diametrul conductei (la conducte mari problemele pot fi complicate) şi (2) rezistenţa conductei noi (inclusiv la îmbinările sudate cap la cap), rezistenţă care trebuie să fie mai mare decât forţa de frecare care apare pe traseul nou la tragere,
– Există şi tehnologii de spargere a conductei vechi folosind dispozitive cu aer comprimat precum şi dornuri specializate pe tipuri de materiale, fig 5.21.
Fig. 5.21. – Reabilitare cu tehnologia pipe bursting
Conducta folosită este de regulă este din PE dar poate fi şi din oţel cu o protecţie anticorosivă adecvată (interioară şi exterioară).
Nu se poate aplica la conducte mari pozate la adâncimi mici deoarece există riscul expandării pământului şi afectării părţii carosabile a străzii. Se va produce o excrescenţă în lungul drumului, exact deasupra conductei. Seamănă cu efectul presiunii biologice a rădăcinilor arborilor care ridică pământul/asfaltul de deasupra, fig 5.22.
Nu se poate aplică, în mod normal, decât la conducte cu un diametru cu maximum 50% mai mare decât cel al conductei vechi.
Fig. 5.22. – Expandarea asfaltului străzii ca urmare a umflării pământului de lângă conduct
5.7.3.7 Spiral Wound Pipe (SWP)
Metoda s-a dezvoltat în special pentru căptuşirea colectoarelor de canalizare de dimensiuni mai mari. Deoarece modul de introducere a conductei noi în canalul vechi solicita o rampă de acces, acest lucru conduce la distrugerea căminelor de capăt, motiv pentru are s-a încercat găsirea unei soluţii alternative. Soluţia dezvoltată a fost similară cu cea folosită la ţevile de oţel sudate în spirală.
Se realizează o bandă specială de material plastic, cu o formă adecvată – marginile sunt prelucrate pentru o îmbinare uşoară, fig 5.23. Banda este adusă sub formă de rulouri, pe tamburi cu diametrul adecvat. Este aşezat tamburul deasupra căminului existent şi în cămin este introdusă o maşină specială care poate face două operaţiuni: (1) rolueşte banda sub formă de conductă cu diametrul prescris, (2) îmbină şi (termic) lipeşte marginile benzilor adiacente; rezultă un tub în spirală care este împins liber în conducta/canalul vechi.
Fig. 5.23. – Faze de realizare în tehnologia SWP
Tubul vechi are rezistenţă mecanică dar prezintă neconformităţi la interior; atunci banda va fi netedă la exterior şi se va aşeza lângă peretele tubului vechi; după terminarea ”roluirii tubului nou” spaţiul dintre tuburi se umple cu un material adecvat,
(b) Rezistenţa tubului exterior nu este suficientă şi tubul ar trebui consolidat; banda se realizează cu renuri, tot din plastic, astfel că se crează un spaţiu mai mare între tubul nou şi cel vechi (ca nişte distanţieri la un cofraj); după terminarea realizării tubului se introduce în spaţiul liber un material rezistent care prin întărire permite creşterea rezistenţei mecanice,
(c) Tubul vechi nu prezintă garanţie la solicitările externe (care pot fi mult mai mari decât cele luate în calcul la realizarea tubului); banda se poate realiza cu inserţie de fâşii metalice (înglobate în masa/renurile de material plastic) astfel ca tubul nou format are renuri rezistente la exterior; acestea rămân ca nişte coaste rezistente între cele două tuburi. După pozarea tubului nou, în spaţiul dintre tuburi se introduce un material de consolidare. Reducerea de secţiune poate fi
importantă şi trebuie ţinut seama de acest lucru în calculele efectuate pentru debitul transportat. Dacă structura este foarte proastă se poate introduce mortar de ciment (fluid pentru umplerea uşoară a spaţiului) şi prin întărire se va consolida bine noua structură.
Principalul atu al metodei constă în faptul că nu se intervine la structura existentă a golurilor de acces, căminele de la capetele tronsonului de colector; ca atare lucrările auxiliare de legătură sunt mici.
La alegerea materialului trebuie gândit şi la faptul că în viitorul colector poate curge apa cu nisip (spălat de pe stradă – cu efecte de abraziune); materialul trebuie ales în consecinţă.
Forma tubului poate fi şi alta decât cea circulară.
Pentru secţiuni mari, chiar vizitabile se poate aplica o metodă similară în care banda poate fi realizată din materiale mai bune (fibra de sticlă, fibra de carbon) sau din cochilii din poliester armat cu fibră de sticlă.
5.7.3.8 Pipe ramming (tub înfipt prin batere)
Procedeul de batere a unei conducte, în poziţie orizontală, a fost una dintre tehnologiile de început ale TT. Acest lucru a fost cerut de necesitatea trecerii conductelor pe sub căile de comunicaţie la care nu se putea aplica soluţia cu tranşee deschisă deoarece trebuia oprită circulaţia- lucru interzis.
La început tubul era împins cu ajutorul unei instalaţii mai complicate formată din trolii şi scripeţi (procedeu aplicat şi la noi în ţară). Ulterior s-a aplicat tehnologia de batere folosind sistemul ciocanului pneumatic, cu adaptarea necesară, fig 5.24.
Fig. 5.24. – Tehnologia de realizare a conductei prin batere
Tehnologia comportă următoarele faze de lucru:
– Realizarea de tranşei deschise până la limita permisă de calea de transport
(DN/CF),
– Poziţionarea conductei care va fi bătută; este formată din tuburi cu peretele gros, de
regulă de oţel; partea care intră în pământ trebuie amenajată sub formă de cuţit întărit,
– Aşezarea unei rame speciale pe capătul exterior al ţevii şi ataşarea dispozitivului de tip
ciocan pneumatic,
– Punerea în funcţiune a sistemului de batere şi a celui de scoatere a pământului intrat
în conductă (mecanic, manual) şi împingerea ţevii până în partea opusă
– Înglobarea capetelor conductei în cămine adecvate, amplasate în afara spaţiului de
siguranţă al căii de transport,
– Trecerea conductei purtătoare de apă prin tubul de protecţie, prevederea de vane de
izolare pe conducta purtătoare de apă şi continuarea lucrării.
Nu se poate aplica decât la lungimi mici de conducte, zeci de m; diametrele sunt limitate de capacitatea de împingere prin batere a maşinii de lucru.
5.7.3.9 Foraj orizontal dirijat-HDD
Realizarea de conducte noi în soluţia fără tranşee deschisă a fost dezvoltată relativ târziu din cauza dificultăţilor de realizare. Se aplica pentru conducte noi, conducte vechi complet deteriorate (la care reabilitarea pune mari probleme) şi la conducte care nu pot fi scoase din funcţiune pe perioada reabilitării (se face conducta nouă şi se transferă branşamentele succesiv de la conducta veche la conducta nouă).
O maşină specializată introduce prăjini orizontale, prin rotire şi împingere controlată, sub protecţia noroiului de foraj, fig 5.25
Fig. 5.25. – Tehnologia de foraj orizontal dirijat
Principalele faze de lucru sunt următoarele:
– Se marchează traseul viitoarei conducte, verificând că nu sunt conducte sau cabluri pe zona de pământ afectată de conductă; atenţie: adâncimea de pozare nu trebuie să fie mică deoarece pământul împins poate deforma suprafaţa căii de rulare (dacă ţeava este sub spaţiul carosabil); totodată noroiul de foraj poate rupe crusta de pământ şi ţâşneşte afară periclitând lucrarea,
– Se sapă două tranşee, de lansare, la capete,
– Se poziţionează maşina de introdus prăjinile de foraj, la unul dintre capete,
– Se montează, pe capul primei prăjini, un dispozitiv special de detectare a capătului prăjinii care avansează, imediat în spatele sapei (capului) de forare,
– Se conectează la instalaţia de noroi de foraj (noroi bentonitic cu componente speciale de fluidizare şi uniformizare),
– Se introduc pe rând prăjinile în pământ verificând direcţia şi adâncimea de pozare,
– Noroiul ajută la păstrarea găurii forate (care poate avea 50-100mm diametru) şi la reducerea frecării sapei de forare,
– Când sapa ajunge în groapa de capăt se opreşte forarea şi se ataşează în locul sapei un dispozitiv de lărgire a găurii forate; dacă lărgirea este mare se face o trecere succesivă cu diametre progresiv mici/mari; trecerea se face tot sub protecţia noroiului de foraj,
– Când diametrul găurii formate este puţin mai mare decât diametrul viitoarei ţevi se leagă de dispozitivul de tragere viitoarea conductă (cu un capăt special amenajat- dorn – pentru a nu intra pământul din foraj); ţeava este trasă între cele două gropi de lansare,
– Conducta trebuie să fie pregatită, aşezată în linie, pe role, sudată pentru continuitate şi eventual probată pentru a evita surprizele. Lungimea conductei rareori depăşeşte 100m iar diametrul maxim este 500 mm.
5.7.3.10 Realizarea de conducte şi canale, de mari dimensiuni, prin microtunelare
Creşterea diametrelor colectoarelor din oraşe a pus problema unei tehnologii perfecţionate faţă de tehnologia deja cunoscută – realizarea cu scutul deschis – a cărei mare problemă o constituia faptul că nu se putea lucra decât în secţiuni uscate; de multe ori însă problema scoaterii apei conducea la soluţii foarte complicate (pereţi de palplanşe, pereţi multaţi, îngheţarea pământului etc).
Tehnologia de microtunelare este similară cu executarea forajelor cu metoda hidraulică dar totul se petrece pe direcţie orizontală; acest lucru a permis o simplificare importantă a modului de lucru şi a crescut mult viteza de lucru.
Maşina de forat (MTBM), fig 5.26, are în principiu două părţi: o parte fixă şi o parte mobilă. Partea mobilă este formată din capul de tăiere, dispozitivul de mărunţire
(împreună cu motoarele de acţionare) şi elementul de etanşare; partea ‘fixă‘ este formată din tuburile de protecţie a săpăturii, tuburi care adăpostesc în interior conductele şi celelalte dispozitive de control. Tot mecanismul este împins progresiv cu ajutorul unor prese hidraulice puternice, prese amplasate într-un puţ de lansare puternic consolidat (preia forţe de 1000-2000 t).
Fig. 5.26. – Tehnologia microtunelare
Succesiunea operaţiilor este următoarea:
– Se marchează tronsonul pe care se va lucra, verificând poziţia corectă a altor reţele (în plan şi pe verticală); orice nesiguranţă trebuie îndepărtată (în prealabil lucrării) prin realizarea de tranşei de control;
– Se sapă un puţ de lansare a utilajului şi un puţ de scoatere; la nevoie se fac şi puţuri intermediare, la distanţe mari; puţul de lansare este o construcţie foarte rezistentă (va trebui să suporte forţe de ordinul 1-2000t);
– Se lansează maşina de forat compusă din partea fixă şi capul mobil;
– În spatele maşinii se montează cel puţin un segment din tubul care va forma noua conductă/canal (lungimea este de 1,5 m – de regulă); tubul are o construcţie foarte robustă şi poate fi din beton armat (20-25 cm grosime de perete foarte îngrijit turnat şi cu îmbinare cu mufă metalică aşezată în carnea peretelui; etanşarea se face cu garnitură de cauciuc; în cazuri justificate pot fi folosite şi tuburi de PAFSIN cu peretele îngroşat; cu măsuri speciale de lucru pot fi folosite şi tuburile de fontă ductilă);
– În spatele tubului se montează presa hidraulică de împingere, calculată să poată învinge forţa de frecare dintre tub şi pământ;
– În interiorul tubului se face legătura între capul de tăiere şi instalaţia anexă: cablurile de forţă şi comandă, instalaţia laser de control a direcţiei, conductele de adus noroiul de foraj şi scoaterea noroiului încărcat cu materialul rezultat din săpătură etc;
– Conductele de noroi sunt legate la instalaţia exterioară formată dintr-un batal de noroi, ciur special (pentru separarea materialului străin de noroiul de foraj – material care este depozitat sau stocat provizoriu într-un vehicul de transport) şi pompa de recirculare a nămolului;
– Pentru reducerea frecării între tub şi pământ, tuburile au practicate orificii prin care o parte din noroi este injectată în spaţiul dintre tub şi pământ;
– Presele hidraulice pot fi manevrate astfel încât să se poată obţine curbe largi sau să se păstreze direcţia corectă de avansare;
– Maşina pornită execută operaţiunile destinate: capul de foraj sfărâmă materialul (în masa de noroi de foraj), dispozitivul de măcinat mărunţeşte materialul pentru a putea fi transportat de noroi, noroiul transportă materialul la sită şi se întoarece în frontul
de lucru; presa hidraulică împinge continuu tot ansamblul astfel că pot fi realizate avansuri de până la 10-15 m/8 ore de lucru.
– Când tubul din puţul de lansare ajunge la limită, un nou tub este introdus şi toată instalaţia auxiliară este racordată la noua poziţie.
Rezultatul avansării ansamblului este un gol subteran cu diametrul de 0,5 – 3m diametru (se poate şi mai mult), cu pereţii rezemaţi de un tub rezistent şi etanş, gol care poate deveni purtător de apă (se poate transforma în colector de canalizare) sau în el se amplasează conducta purtătoare de apă (vizitabilă sau nu).
Se poate constata că dacă în inelul de început a săpăturii se prevede un inel de etanşare se poate lucra chiar în apa subterană.
La lungimi mari de tronsoane, devierile în scurt se fac prin relansarea scutului pe noua direcţie. Dacă tronsonul drept este foarte lung există tehnologia de introducere a unei prese intermediare pe parcurs, sistemul funcţionând asemănător “mersului omizii”.
Cele mai mari realizări se vor face şi în zona oraşului Londra (pentru protecţie la apele mari pe Tamisa) unde au fost gândite chesoane de 100 m adâncine şi 25m diametru, legate cu galerii de 7m diametru amplasate la 90-100 m adancime realizate în sistem microtunel.
5.7.3.11 Folosirea scutului mecanic pentru realizarea golurilor foarte mari în pământ
Tehnologie mai veche, scutul mecanic permite realizarea unor secţiuni mari de galerii, pentru transportul apei sau pentru transport rutier, fig. 5.27. Condiţiile impuse la folosirea scutului mecanic constau în: (1) secţiunea de lucru să fie uscată (acest lucru este cerut de faptul că cele mai multe operaţiuni se fac folosind personal direct), (2) secţiunea săpată să fie vizitabilă pentru a permite accesul liber al personalului.
Folosită în Bucureşti (pentru colectoare de canalizare dar mai ales pentru realizarea celei mai mari părţi din lungimea galeriilor de Metrou), Cluj-Napoca, Brăila (pentru realizarea colectoarelor principale), metoda presupune următoarele faze de lucru:
– Executarea puţurilor de lansare, suficient de mari pentru introducerea utilajului, materialelor şi scoaterea pământului din săpătură,
– Lansarea utilajului, un ansamblu complex de mari dimensiuni, format din: capul rotitor cu mecanismele de acţionare (cel care dislocă pământul din amplasament), un utilaj de tip bandă rulantă care scoate (până în dreptul puţului) pământul din săpătură, o presă hidraulică puternică cu rolul de a împinge periodic mecanismul de tăiere a pământului, dispozitive pentru acţionarea mecanică a bolţarilor (elemente de beton pentru rezemarea secţiunii săpate); aceştia sunt luaţi de pe dispozitivul de transport şi montaţi pe circomferinţa săpăturii unde sunt legaţi provizoiu cu buloane; secţiunile cilindrice de bolţari servesc şi ca element de reazem pentru presa hidraulică de împingere; prin folosire selectivă a cilindrilor de presă se poate obţine o curbă largă a tunelului,
– Injecţia de mortar în spaţiul dintre extradosul bolţarilor şi pământul rămas de la săpare;
se stabilizează noua aşezare a pământului şi se face o legătură directă şi continuă între
pămânul natural şi secţiunea nou săpată,
– Amenajarea secţiunii interioare (bolţarii au o faţă interioară plină de goluri necesare
pentru faza de construcţie) cu ajutorul armăturii şi betonului torcretat, în scopul unei
rugozităţi cât mai mici,
– Realizarea golurilor de acces (cămine, camere de acces).
A existat un caz în Brăila (colector cu diametrul 2,8m) când scutul nu a mai putut
avansa din cauză că (solul fiind de tip loess) scutul a ajuns în zona cu apă subterană
(domul de apă acumulat în timp din cauza pierderilor de apă din reţeaua de apă şi din
reţeaua existentă de canalizare) şi exista riscul de prăbuşire, inclusiv a blocurilor de
deasupra; lucrul a fost continuat folosind tehnica punerii sub presiune a scutului
(similară lansării chesonului cu aer comprimat), tehnică posibilă dar cu o productivitate
net mai mică decât cea obţinută la scutul liber. Pe vremea aceea nu se cunoştea, la noi,
tehnologia microtunelării.
Cele mai mari lucrări de acest fel, în dimeniul lucrărilor de canalizare, sunt cele realizate
în zona oraşului Chicago unde, pentru asigurarea bazinelor de retenţie a apelor în caz
de ploi importante, au fost realizate galerii (cu adâncimi până la 100m, pentru cca 1,5
milioane m3).
Fig. 5.27. – Tehnologia scutului mecanic
5.8 Indicatori de performanţă
Indicatori specifici utilizabili direct în reabilitarea reţelei
Pentru reţeaua de canalizare
– Lungimea specifică a reţelei de canalizare, m/loc; rezultă din raportarea lungimii totale a reţelei de canalizare la numărul de locuitori a căror locuinţe sunt racordate la reţeaua de canalizare; valorile sunt mici în localităţile urbane (2-4 m/loc, în special la localităţile cu multe blocuri) şi mult mai mari în localităţile rurale, 5-15 m/loc.
– Lungimea specifică a reţelei de canalizare ape uzate menajere, m/loc; poate avea valori de 2-10 m/loc funcţie de tipul localităţii şi organizarea stradală.
– Numărul de racorduri la reţeaua de canalizare, nr/km; rezultă din raportarea numărului de racorduri la lungimea reţelei de canalizare ape uzate menajere şi asimilate; valori curente depind de tipul caselor; valori mici la localităţi cu blocuri (5-10 /km) şi valori mari la localităţi rurale (10- 30/ km),
– Consumul specific de energie, kWh/m3; raportul dintre consumul de energie necesar la pomparea apei în reţea şi volumul de apă transportat; valorile pot fi zero la reţele total gravitaţionale şi 0,5 kWh/m3 la reţele cu multe staţii de pompare sau funcţionând cu vacuum; mărimea debitului şi relieful terenului sunt factorii determinanţi.
– Numărul de intervenţii pe reţea, nr/km.an; numărul de intervenţii, planificate sau nu, necesare pentru spălarea reţelei, deblocarea unor secţiuni, repararea unor avarii etc; depinde de tipul reţelei, de modul de întreţinere, de vechimea reţelei, dimensiunea colectoarelor, tipul de material, vechimea colectoarelor, de civilizaţia populaţiei etc; în medie pot fi 0-3 intervenţii anuale pe fiecare km de reţea.
– Gradul de disconfort dat de reţea din cauza proastei funcţionări (înfundări, miros pe stradă etc); se poate raporta la lungimea de reţea (% din lungime reţea) sau la suprafaţa afectată (% din total suprafaţa canalizată); nu există valori raportate,
– Gradul de racordare la reţeaua de canalizare menajeră, %; raportul dintre populaţia efectiv racordată la reţeaua de canalizare şi populaţia totală a localităţii; valorile curente pot fi, zero – 90%,
Ritmul de dezvoltare a reţelei de canalizare, km/an; este lungimea de reţea nou construită anual; valori curente 0-5 km/an.
– Ritmul de reabilitare a retelei, km/an sau %; lungimea de reţea reabilitată anual; acum este sub o,5%.
5.8.1 Indicatori specifici de calitate ai serviciului
Pentru reţeaua de canalizare
– Creşterea capacităţii de transport ca urmare a reabilitării, %; raportul dintre debitul nou transportat şi debitul vechi transportat; nu sunt valori raportate dar se poate estima o creştere de 20-30%; este importantă reducerea numărului de inundaţii, sau a suprafeţelor inundate, la ploi mari,
– Reducerea numărului de intervenţii la reţea ca urmare a reabilitării, nr/km,
– Creşterea gradului de racordare ca urmare a creşterii debitului ce poate fi transportat, %,
– Reducerea numărului de cazuri în care canalizarea ”refulează“ pe străzile localităţii;
– Reducerea numărului de zile în care apa stagnează pe străzi producând greutăţi în trafic,
5.8.2 Indicatori generali de comparaţie a calităţii serviciului
Pentru reteaua de canalizare
– Influenţa reţelei asupra modului de funcţionare a staţiei de epurare; curgerea proastă a apei uzate conduce la depuneri de material grosier, depuneri care pot fermenta aerob şi produce necazuri în localitate (miros, blocări de secţiune cu efect asupra reducerii capacităţii de transport, pierderi de apa, infiltraţii in reţea etc); fermentarea poate reduce încărcarea organică intrată în staţia de epurare cu 10-20%.
Infiltraţia de apă în reţeaua de canalizare, l/km.Dn; valorile curent menţionate, de ordinul 25-50 l/zi.m pentru un tub cu diametrul de 1m; valorile ar trebui măsurate efectiv şi pentru reţelele noastre.
Schema logică pentru organizarea lucrărilor de reabilitare la reţelele de canalizare cu metoda CIPP
Nota:
(1) – Beneficiarul acceptă concluziile; ia măsurile auxiliare necesare pentru executarea lucrărilor pe tronson
(2) – Beneficiarul acceptă concluziile; tronsonul se poate reabilita, sunt necesare lucrări suplimentare (avarii, bucati lipsă de tub, găuri mari în tub, zone de tub voalate etc); beneficiarul acceptă aceste lucrări.
(3) – Complicaţiile sunt atât de mari că nu se justifică metoda; se trece la o metodă alternativă tub în tub, tub cu distrugerea tubului vechi etc; aplicarea poate fi selectivă
(4) – Beneficiarul va accepta lucrările provizorii necesare pentru devierea curgerii apelor uzate; consumatorii vor fi avertizaţi asupra eventualelor restricţii în folosirea apei.
(5) – Când se schimbă metoda de reabilitare se reanalizează si modul de reabilitare a racordurilor
(6) – Beneficiarul ia măsurile suplimentare necesare. Constructorul dezafectează lucrările provizorii.
(C+B) – document semnat de ambele părţi; un fel de fază intermediară, identică cu cea de la lucrările obişnuite
– alegerea metodei de reabilitare se poate face pentru întreaga lucrare sau după caz, pe bucăţi/sectoare etc.
– condiţiile probei tehnologice / probei de presiune sunt stabilite prin caietul de sarcini.
Leave A Comment