Основные определения характеризующие работы по устранению повреждений на сетях водоотведения

Предупреждение старения и оперативная ликвидация последствий аварийных ситуаций — одна из главных задач служб эксплуатации коммунальных объектов. В настоящее время данный вопрос приобретает особую актуальность в странах СНГ, где в коммунальном секторе старение трубопроводных коммуникаций и другого оборудования различного назначения достигло критического уровня.

В передовых в техническом отношении странах (Германии, Дании, Франции) вопросы оперативной реабилитации водоотводящих сетей также стоят весьма остро, о чем свидетельствует разработка и реализация специальных национальных программ реабилитации городских водоотводящих сетей (RERAU, RERAU 7 и др).

Несмотря на значительные сроки службы подземных трубопроводов, выполненных из различных материалов, признаки старения и явных повреждений могут возникать уже через 5−10 лет после строительства. Положение может усугубляться и низкой эффективностью работы коммунальных служб, которые не осуществляют своевременно прочистку сетей от ржавчины и других наростов на внутренних стенках труб (органо-минеральных комплексов, биорастений и др.) и не проводят инвентаризацию объектов, включающую дорогостоящую диагностику современными телевизионными средствами (телекамерами с высоким разрешением).

В последние десять лет вопросы устранения повреждений на водоотводящих сетях стали предметом многих исследований.

Следует отметить, что в своих исследованиях авторы пользуются различной терминологией.

Для наземных сооружений нормативной документацией в свое время были введены такие термины, как ремонт, реконструкция, техническое перевооружение и расширение, которые не могут быть в полной мере отнесены к сетям водоотведения.

В нормативных документах, действующих в Украине, приведены термины, касающиеся вопросов повышения эксплуатационной надежности зданий и сооружений: ремонт, поточный ремонт и капитальный ремонт. Согласно этому документу, под ремонтом понимается комплекс операций по восстановлению состояния объекта и повышению его долговечности.

Поточный ремонт производственных зданий и сооружений включает работы по систематической и своевременной защите части зданий или сооружений и инженерного оборудования от преждевременного износа путем проведения предупредительных мероприятий и устранения мелких повреждений и поломок.

К капитальному ремонту зданий и сооружений относятся такие работы, в процессе которых проводится усиление изношенных конструкций и деталей зданий и сооружений или их замена более современными и экономичными, что улучшает эксплуатационные возможности объектов.

В ряде работ российских ученых даются разъяснения некоторых терминов. Например, под восстановлением понимается проведение ремонтных работ на всем протяжении участка трубопровода, а под санацией — выполнение ремонтно-восстановительных работ, включая сооружение арматуры, колодцев, задвижек и т. д. на отдельных участках трубопроводов. В результате санации участку трубопровода придается требуемая механическая прочность и полностью восстанавливается его структура (устраняются дефекты по длине труб и в местах стыковок), достигается проектная пропускная способность (установленные проектом гидравлические параметры).

В нормативных документах Германии несколько иная трактовка понятий, отличающаяся от существующей в странах СНГ и в Украине. Под санацией там понимают все мероприятия по восстановлению или улучшению существующих систем водоотведения.

Представленная на рис. 2.1 схема показывает структуру основных методов строительной санации, таких, как ремонт, восстановление и обновление. Под ремонтом понимаются мероприятия, направленные на устранение местных, ограниченных повреждений (рис. 2.2). Под восстановлением — мероприятия по улучшению требуемых функциональных способностей канализационных коллекторов и каналов.

Под обновлением понимается создание новых канализационных коллекторов и каналов в прежних или в других линейных направлениях, причем новые сооружения выполняют функции первоначальных канализационных коллекторов и каналов.

Таким образом, согласно действующим в Германии нормам, «санация» — общий, комплексный термин, а такие понятия, как ремонт, восстановление и обновление, являются составляющими санации.

Отсутствие в Украине согласованных с европейскими нормами определений, касающихся подземных сетей, зачастую вынуждает специалистов пользоваться пока понятиями, наиболее часто встречающимися в исследованиях украинских ученых: ремонт, восстановление и санация.

Как отмечается в одной из работ, при целенаправленном плановом подходе к проведению ремонтно-восстановительных работ на водоотводящих сетях, особенно в крупных городах, работники коммунальных служб наряду с выбором метода восстановления (традиционным с рытьем траншей или бестраншейным) сталкиваются с проблемами выбора конкретного объекта восстановления (реновации, реабилитации, санации). Весьма часто выбор объекта реабилитации зависит не от срока эксплуатации трубопровода (хотя он может превышать.

Рис. 2.1. Основные методы строительной санации систем водоотведения.

нормативный), а от числа возникающих на нем аварийных ситуаций или от других обстоятельств. Однако стратегия восстановления водоотводящих сетей не может основываться лишь на аварийности, хотя субъективно она и является определяющим фактором, стратегия должна строиться на научном подходе, учитывающем комплекс многочисленных и, на первый взгляд, не связанных друг с другом факторов, способных в той или иной степени напрямую или косвенно оказать влияние на продолжительность срока службы трубопровода и выполнение им соответствующих санитарных и экологических функций (рис. 2.3).

Стратегия ремонта и восстановления городских водоотводящих сетей имеет множество индивидуальных подходов, обусловленных спецификой их прокладки в подземном пространстве, режимами работы и условиями эксплуатации, а также рядом общих, или базовых, обстоятельств, влияющих на надежность и эффективность работы сетей. Ее разработка — методически исключительно сложная задача. Стратегия базируется на выявлении и глубоком изучении взаимовлияния большого числа так называемых внешних факторов (показателей, характеристик), способных оказать существенное воздействие как на работоспособность, так и на срок эффективного использования трубопровода. К таким факторам в наиболее общем виде могут быть отнесены: год укладки трубопровода; толщина его стенки; наличие комплекса патологических изменений, проявленных и зафиксированных в период инспекционной диагностики; глубина заложения; характер окружающих грунтов; наличие и характер подземных вод; величина давления; качественные показатели транспортируемой воды и др. Специфической особенностью большинства перечисленных факторов является принципиальная невозможность их прямого непосредственного изменения при оценке значимости. Последнее, как отмечает ряд авторов, требует применения логических (семантических) критериев взаимовлияния и взаимозависимости.

Рис. 2.3. Уменьшение запаса износа и создание нового заданного состояния сети путем устранения повреждений: 1 — действительное состояние с отклонением z₀/z₁; 2 — действительное состояние z₁; 3 — то же с отклонением z₁/z₂; 4 — состояние z₂; 5 — состояние z₃; 6 — действительное состояние с отклонением z₂/z₃.

На рис. 2.4 показана схема последовательности работ, которые проводятся в Германии, при планировании восстановления и санации сетей водоотведения.

Своеобразие подхода к стратегии восстановления водопроводных трубопроводов по сравнению с водоотводящими заключается прежде всего в том, что первые выполняются из более прочных материалов, способных выдерживать значительные давления. Водопроводные трубопроводы имеют существенные конструктивные отличия, соответствующие условиям прокладки и эксплуатации, приобретая с течением времени характерные и не свойственные водоотводящим трубопроводам патологии. Кроме того, водопроводные трубопроводы работают в ином гидравлическом режиме, чем безнапорные водоотводящие (в широком диапазоне значений расхода воды, скорости потока, давления). Водопроводные и водоотводящие сети транспортируют разные по химическому и бактериологическому составу и физическим свойствам жидкости — этим вызваны специфические особенности их эксплуатации и подходов к ремонту, а также неравнозначные последствиям в случае аварии.

На водопроводных и водоотводящих сетях по-разному должны решаться и вопросы резервирования в период ремонтно-восстановительных работ. Если в разветвленной кольцевой водопроводной сети проблема отключения того или иного участка с помощью запорной трубопроводной арматуры может быть решена без особых осложнений, то при восстановлении самотечных водоотводящих сетей любое отключение участков связано с определенными сложностями: необходимо перекрывать трубопроводы заглушками и насосами перекачивать сточные воды по временным веткам, в обход реабилитируемых участков сети. Последнее мероприятие сопряжено со значительными техническими и материальными трудностями и может применяться в основном для водоотводящих сетей диаметром до 400 мм.

Рис. 2.4. Схема последовательности работ при планировании восстановления и санации сетей водоотведения.

При больших диаметрах водоотводящих самотечных сетей таким способом отключать участки весьма сложно. В данной ситуации целесообразно устраивать временные дублирующие линии, что удорожает ремонтно-восстановительные работы. Другим более сложным, но подчас единственно возможным способом резервирования водоотводящих сетей может стать устройство связок, обеспечивающих переброску сточных вод между двумя смежными бассейнами канализования, путем прокладки дополнительных коллекторов, пересекающих водораздел обоих бассейнов.

Индивидуальный подход к разработке стратегии восстановления городских водоотводящих сетей требует некоторых допущений: городская водоотводящая сеть, выполненная из различных труб (керамических, чугунных, бетонных, пластмассовых и др.), может и должна рассматриваться как единое целое. Это означает, что вид материала труб не играет существенной роли в образовании патологий, ведущих к аварийным ситуациям.

Снизить уровень потенциального воздействия факторов, напрямую или косвенно влияющих на проявление многочисленных патологий, можно уже на этапе проектирования, при решении городских схем водоотведения — вновь строящихся, существующих и реконструируемых. Большое значение при этом приобретают гидравлический расчет, правильная и рациональная трассировка соответствующих сетей (бытовых, производственных и атмосферных).

Поэтому уже на стадии проектирования схем водоотводящих сетей необходимо:

сокращать число пересечений трубопроводов водоотводящей сети с автомобильными дорогами и железнодорожными путями, а также с естественными препятствиями (реками, суходолами, оврагами и другими);

осуществлять трассировку трубопроводов по проездам, не перегруженным другими подземными и наземными инженерными коммуникациями (трубопроводами, кабелями, рельсовыми путями и др.);

избегать трассировать трубопроводы в местах с высоким уровнем подземных вод;

использовать оптимальные формы поперечного сечения труб и коллекторов, которые в большей степени удовлетворяют гидравлическим, технологическим, строительным и другим требованиям.