65542

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ТА ОРГАНІЗАЦІЙНИХ РІШЕНЬ РЕМОНТУ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ВОДОПРОВІДНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Автореферат

Архитектура, проектирование и строительство

Трубопровідні системи які транспортують воду для будьякого населеного пункту є найдорожчими і найуразливішими частинами інженерної інфраструктури. Як свідчать результати досліджень велика кількість водопровідних трубопроводів країн СНД у тому числі України...

Украинкский

2014-07-31

8.81 MB

2 чел.

PAGE  1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

ВЕВЕЛЕР Хайнріх Вільгельм

       УДК 628.147.25

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ТА ОРГАНІЗАЦІЙНИХ РІШЕНЬ РЕМОНТУ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ВОДОПРОВІДНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Спеціальність 05.23.08 – технологія та організація промислового та

цивільного будівництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2010


Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

          Гончаренко Дмитро Федорович,

          проректор з наукової роботи Харківського державного

          технічного університету будівництва та архітектури

          Міністерства освіти і науки України

Офіційні опоненти:  доктор технічних наук, професор

         Лагутін Геннадій Володимирович

                                     Київський національний університет будівництва і

                                     архітектури

                                     проректор з навчальної роботи та комплексного розвитку;

          кандидат технічних наук, доцент

                                     Золотова Наталія Михайлівна

                                     Харківська національна академія міського господарства

                                     доцент кафедри технології будівельного виробництва та

                                     будівельних матеріалів

Захист дисертації відбудеться «_9__» _грудня___2010 р. о _1300_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.01 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002,                м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002,                м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розіслано «_2_» __11_____ 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 64.056.03,

к.т.н., доцент         Т.М. Обіженко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Трубопровідні системи, які транспортують воду для будь-якого населеного пункту, є найдорожчими і найуразливішими частинами інженерної інфраструктури. Від їх надійної і безперебійної роботи залежить стан навколишнього середовища, комфортність мешкання, ефективна діяльність підприємств міста. Вартість транспортування води становить в окремих випадках близько 70% вартості всієї системи  водопостачання міста. У зв'язку з цим забезпечення надійної працездатності водопровідних магістралей є пріоритетним напрямом роботи міських комунальних служб.

Як свідчать результати досліджень, велика кількість водопровідних трубопроводів країн СНД, у тому числі України, уражені внутрішньою корозією і мають інші дефекти. Значна частина трубопроводів перебуває в передаварійному стані. Це стосується і трубопроводів міст колишньої НДР, де до теперішнього часу ведуться роботи із заміни існуючих трубопроводів водопостачання. Як відзначено у низці досліджень зарубіжних учених, XXI століття стане сторіччям заміни всіх інженерних комунікацій, побудованих у XX столітті.

Тенденції останніх років свідчать про те, що комунальні служби міст Європи і СНД дедалі більше уваги приділяють технологіям ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів, пов'язаним із заміною труб з чавуну, сталі і залізобетону на труби з полімерних матеріалів. Ефективними при цьому є безтраншейні методи ремонту і відновлення трубопроводів з використанням поліетиленових труб.

Водночас у процесі експлуатації поліетиленових труб виникають чинники, які часто призводять до скорочення термінів їх експлуатації.

Необхідність розробки рішень, що знижують вплив різних чинників, які визначають довговічність трубопроводів з поліетилену, підтверджує актуальність теми досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наукової програми «Розробка технологічних і організаційних рішень, що підвищують довговічність сталевих трубопроводів інженерних мереж» (державний реєстраційний номер теми (РК) 0109U000269), яка виконувалася на кафедрі технології будівельного виробництва Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Метою дисертаційної роботи є розробка технічних і організаційно-технологічних рішень ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із використанням поліетиленових труб, що підвищують ефективність робіт і експлуатаційну довговічність відновлених трубопроводів.

Задачі дослідження. Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі висунуто такі задачі:

  •  дослідити чинники, що призводять до зниження довговічності водопровідних магістралей, і виконати аналіз існуючих матеріалів і методів ремонту та відновлення трубопроводів;
  •  дослідити характеристики поліетиленових труб, що застосовуються для ремонту і відновлення трубопроводів водопостачання;
  •  провести лабораторні випробування труб з поліетилену, прокладених у сталевих трубопроводах, із заповненням міжтрубного простору розчином з метою пошуку рішень, спрямованих на зниження лінійної деформації поліетиленових труб;
  •  розробити методику розрахунку необхідної кількості нерухомих опор на трубопроводах з поліетилену, що укладаються відкритим і безтраншейним методом;
  •  розробити організаційно-технологічні рішення ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із використанням поліетиленових труб як відкритим, так і закритим способами.

Об'єкт дослідження – технологічний процес ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із використанням поліетиленових труб.

Предмет досліджень – технічні, технологічні і організаційні параметри ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із використанням поліетиленових труб.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

встановлено, що поліетиленові труби можуть з великою ефективністю застосовуватися для ремонту і відновлення сталевих водопровідних трубопроводів при відкритому і безтраншейному способах ремонтно-відновлювальних робіт, досліджено переваги і недоліки труб з поліетилену;

проведено лабораторні дослідження труб з поліетилену, введених в сталеві труби із заповненням міжтрубного простору, які показали, що до певних діаметрів труб прошарок з розчину може використовуватися для зниження лінійної деформації поліетиленових труб;

розроблено методику розрахунку лінійної деформації поліетиленових труб і визначення відстані між нерухомими опорами, які встановлюються на поліетиленових трубопроводах, що прокладаються відкритим і безтраншейним способами;

розроблено технічні, технологічні і організаційні рішення ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із застосуванням поліетиленових труб відкритим і безтраншейним способами.

Практична значущість отриманих результатів полягає в розробці технології ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із застосуванням поліетиленових труб відкритим і безтраншейним способами, що дозволяє забезпечити необхідну надійність і експлуатаційну довговічність трубопроводу.

Особистий внесок автора полягає в науковому обґрунтуванні і розробці технічних, технологічних і організаційних рішень, використання яких дозволяє підвищити ефективність ремонтно-відновлювальних робіт на водопровідних трубопроводах.

Апробація результатів роботи. Основні результати  дисертаційної роботи докладалися на 3-й і 4-й міжнародних наукових конференціях «Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель і споруд», Харків, 2007 р., 2009 р., на 63-й, 64-й, 65-й науково-технічних конференціях ХДТУБА, Харків 2008–2010 рр.; на 2-й міжнародній науково-технічній конференції «Безпека життєдіяльності в ХХІ сторіччі», Дніпропетровськ, ПДАБА, 2010 р.

Публікації. Результати досліджень викладено у 8 статтях опублікованих у журналах, затверджених ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури з 90 найменувань. Загальний обсяг дисертації 169 сторінок, включаючи 62 рисунки, 21 таблицю.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність обраної теми. Поставлено мету і завдання досліджень, наведено основні положення і результати, які виносяться на захист.

У першому розділі розглянуто конструктивні та технологічні рішення зовнішніх водопровідних мереж, основні вимоги, що ставляться до матеріалу конструкцій та обладнання водопровідних мереж, а також стан водопровідних трубопроводів в Україні, країнах СНД та колишній НДР.

Перелічено основні причини, що призводять до руйнації трубопроводів, до яких насамперед належить корозія.

Питанням експлуатаційної надійності трубопроводів водопровідних мереж та пошуку ефективних технологічних рішень для їх використання у ремонтно-відновлювальних роботах присвячено праці вчених України, Німеччини та інших країн: С.В. Храмєнкова, В.А. Петросова, О.Г. Пріміна, В.А. Орлова, П.П. Махнєва, Пітера Бруссіга, Міхаеля Ульріха, Герхарда Кіссельбаха, Адольфа Бьома та інших.

Огляд наукових досліджень показав, що застосування поліетиленових труб при ремонті та будівництві водопровідних магістралей дає змогу підвищити їх експлуатаційну довговічність. Водночас при цьому виникає ціла низка технічних, технологічних та організаційних завдань, пов’язаних із необхідністю урахування температурних деформацій, які виникають у процесі експлуатації поліетиленових труб різних діаметрів.

У другому розділі розглянуто чинники, які впливають на експлуатаційну довговічність мереж водопостачання. Як відзначено в деяких наукових дослідженнях, а також  результатах досліджень автора, основною причиною аварійних відмов мереж є корозія труб. При цьому сталеві та чавунні труби руйнуються під впливом як зовнішньої, так і внутрішньої корозії.

Крім корозії, на руйнацію трубопроводу впливають такі чинники, як навантаження від транспортних засобів, вимивання кальцію із цементного каменю, який є в залізобетонних трубах, внутрішній тиск води, що транспортується, гідравлічні удари, які в окремих випадках сягають максимуму, низькі температури, неякісне ґрунтове середовище, що інколи призводить до деформації труб та ін.

У даному розділі розглянуто питання інкрустації сталевих та чавунних труб, яка призводить до погіршення якості води, зміни її стану, зниження ефективності роботи мереж та обладнання. Зрештою інкрустація призводить до мікробіологічної корозії труб.

Разом із моніторингом та інспекцією водопровідних мереж значна увага приділяється підтримці їх нормального стану та відновленню. Одним із процесів, що передують ремонтно-відновлювальним роботам, є очищення труб від відкладень, які утворюються на їхніх стінах. До основних методів, які в даному разі використовуються, є методи розточування, центрифугування, протягування, турбінний метод, вискоблювання, метод «Саламандра», хімічний метод та інші.

При цьому роботи з очищення внутрішньої поверхні труб дають тільки короткочасне покращення стану мережі. Збільшити термін експлуатації трубопроводів, як правило, не вдається.

У розділі перелічено найбільш розповсюджені методи ремонту та відновлення трубопроводів водопостачання. Одним із основних способів заміни пошкоджених трубопроводів є відкритий спосіб, за якого шляхом розробки ґрунту і відкриття пошкодженого трубопроводу його демонтують і замість нього укладають новий.

Тенденція останніх років є свідоцтвом того, що будівельні організації міст-мегаполісів різних країн дедалі більше уваги приділяють питанням використання перспективних безтраншейних технологій ремонту, відновлення та будівництва нових водопровідних мереж.

Безтраншейні технології ремонту та будівництва трубопроводів поряд із оперативністю та економічністю у порівнянні з традиційними методами дозволяють зберегти високу якість води, що транспортується, і не порушувати екологічні умови, що склалися.

У роботі проаналізовано основні безтраншейні технології ремонту спрацьованих підземних трубопроводів, у тому числі «Релайнінг», «труба в трубі» з руйнуванням старого трубопроводу, цементно-піщаного облицювання внутрішньої поверхні, «панчішна технологія», технологія «U-лайнер» та ін.

Наукові дослідження німецьких учених показують, що найчастіше для відновлення мереж водопостачання використовується метод «Релайнінг».

У третьому розділі обґрунтовано застосування поліетиленових труб для ремонту та відновлення водопровідних мереж, їх переваги та недоліки (табл. 1).

Як свідчить низка досліджень, поліетиленові труби виявляють порівняно малий супротив розтріскування внаслідок неправильного укладання труб. Механічні пошкодження, наприклад зазубрини, виїмки, подряпини, які можуть виникнути під час зберігання, транспортування та укладання, як правило, не впливають на якість покриття сталевих труб. Дослідження, проведені німецькими вченими, показують, що в поліетиленових напірних трубопроводах в результаті точкових навантажень від локальних сторонніх дій на зовнішню поверхню труб навіть за незначних навантажень слід чекати пошкоджень. Визначено, що в поліетиленових трубах водопостачання від коливань температури може відбуватися значна лінійна деформація. Наприклад, у разі зміни температури на 20 градусів подовження в незакріпленій поліетиленовій трубі може становити близько 4 м на 1 км.

Таблиця 1

Характеристика поліетиленових труб

Переваги

Недоліки

  •  корозійна стійкість; відсутність наросту на стінках труб; хімічна нейтральність;
  •  довговічність – термін служби в робочих умовах експлуатації перевищує 50 років; гарантія – 10 років; всі деталі марковано одним виробником;
  •  морозостійкість;
  •  надійність в умовах підвищеної сейсмічності;
  •  шумопоглинаюча здатність;
  •  зручність транспортування;
  •  технологічність – труби легко гнуться вручну;
  •  монтаж без нагрівання, без зварювання, без паяння, без калібрування, без маркування;
  •  стикування з трубами і приладами, виготовленими із сталі, латуні, бронзи і пластмас;
  •  ті ж  самі фітинги застосовуються для системи водопостачання і газопостачання;
  •  не вимагають фарбування;
  •  малогабаритний набір інструментів.
  •  розтріскування під напругою;
  •  старіння під дією світла;
  •  старіння під дією тепла;
  •  дифузія вуглеводнів;
  •  схильність до механічних пошкоджень у вигляді зазубрин, виїмок, подряпин, у процесі зберігання, транспортування або укладання;
  •  обмежена придатність в умовах внутрішнього і зовнішнього тиску, ваги труби, ваги матеріалу, що транспортується, навантаження ґрунтового покриття над трубою та інших навантажень, включаючи навантаження трафіку;
  •  вплив навантаження, пов'язаного з порушенням технологій засипання і ущільнення;
  •  відносний малий опір повільному розповсюдженню розтріскування унаслідок неправильного укладання труб. Мінімальна міцність поліетилену типу ПЕ 63, ПЕ 80 і ПЕ 100 залежно від маркування матеріалу становить 6, 8 і 10 Н/мм2 відповідно. Мінімальна міцність сталі на розтягування перевищує 360 Н/мм2;
  •  відсутність властивостей міцності до розтягування, механічних властивостей матеріалів, які містять залізо, не стійкі до тепла, поглинають запахи. Придатність для застосування в трубопроводах з високим внутрішнім і зовнішнім тиском є досить обмеженою;
  •  у поліетиленових трубопроводах водопостачання при коливаннях температури води може відбуватися значна (в порівнянні з трубопроводами з інших матеріалів) лінійна деформація. Наприклад, при зміні температури рідини, що транспортується, на 20 градусів подовження в незакріпленому поліетиленовому трубопроводі може становити близько 4 м на 1 км труби.

На рис. 1 показано зміщення запірної арматури на трубопроводі із поліетилену довжиною 100 м діаметром 500 мм, який прокладався по вул. Плеханівській у Харкові. Цей приклад підтверджує те, що температурна деформація – невід’ємна фізична властивість поліетилену, і для її «приборкування» слід вживати необхідних технічних заходів.

Рис. 1. Зміщення запірної арматури внаслідок деформації поліетиленового трубопроводу.

У даному розділі розглянуто два способи ремонту водопровідного трубопроводу: відкритий спосіб та спосіб протягування в пошкоджений сталевий або чавунний трубопровід поліетиленової труби, відомий під назвою «Релайнінг». У разі застосування методу «Релайнінг» зменшення радіуса відновлюваного трубопроводу залежить від зовнішнього стандартного діаметра поліетиленової труби-вкладиша, товщини стінки труби-вкладиша, яка в свою чергу залежить від несучої здатності поліетиленової труби. Довжина трубопроводу-вкладиша залежить від довжини трубопроводу, що відновлюється, та несучої здатності поліетиленової труби.

Проектуючи роботи з ремонту трубопроводів методом введення в існуючі труби поліетиленових труб меншого діаметра, необхідно враховувати спільну роботу сталевої труби, поліетиленової труби і заповнювача, з урахуванням різних фізико-механічних властивостей зазначених матеріалів. На стадії експлуатації інженерних мереж труба зазнає дії зовнішніх навантажень (вага ґрунту, технологічні навантаження на дорогах), внутрішнього тиску в мережах, а також температурних дій.

У трубі виникають меридіональні і кільцеві напруги. Схема напруг, моментів і зусиль, що виникають у трубі, наведена на рис. 2–4.

Перевищення напруг (радіальних або меридіональних) у стінці стовбура труби може призвести до вичерпання міцності труби і її руйнування.

Рис. 2. Схема напруг, що виникають у трубі:

σТ меридіональна нормальна напруга;

σtкільцева нормальна напруга.

Рис. 3. Моменти і зусилля в трубі.

Рис. 4. Моменти і зусилля в кінцевому перетині.

      

Виконані теоретичні розрахунки деформації поліетиленових труб можна використати, приймаючи рішення із їх запобігання або зменшення.

У четвертому розділі для оцінки спільної дії системи «сталева труба – заповнювач – поліетиленова труба», було проведено експериментальні дослідження з визначення напруги зміщення на поверхні контакту «поліетиленова труба – заповнювач – металева труба» (рис. 5).

Для проведення експерименту було виготовлено зразки із заповнювачем міжтрубного простору цементно-піщаним розчином. Для визначення міцності розчину проведено випробування (табл. 2).

 

Рис. 5. Схема та загальний вигляд експериментальної установки.

Таблиця 2

Результати випробувань міцності розчину

Номер зразка

Зусилля, кг

Міцність, кгс/см2

1

320

18,0

2

300

20,0

3

298

18,75

4

280

17,5

У ході роботи встановлено, що зсув поліетиленової труби відносно заповнювача виник по зоні контакту «поліетиленова труба – розчин», при дотичних напругах:

для бетону класу В10 – 0,2 кг/см2, для бетону класу В15 – 0,3 кг/см2 (рис. 6).

З результатів обчислень можна дійти висновку, що система «сталева труба – заповнювач – поліетиленова труба» ефективна в разі використання труб малих діаметрів з невеликою товщиною стінки. Для великих діаметрів поліетиленових труб необхідно здійснювати зведення жорстких опор.

Конструкція жорстких опор може бути різною, основна вимога – сприйняття повздовжніх зусиль, що виникають у стінці труби.

Вибираючи відстань між жорсткими опорами, необхідно дотримуватися вимоги, щоб повздовжні зусилля, які виникають у стінці труби під впливом температури, не були вищі за величину припустимих напруг для матеріалу труб. У ході роботи обчислено максимальні відстані між незрушними опорами для різних діаметрів труб (табл. 3).

Рис. 6. Графіки залежності деформацій від навантаження:

адрібнозернистий бетон В15; бдрібнозернистий бетон В10.

Таблиця 3

Відстані між незрушними опорами для різних діаметрів труб

Діаметр труби, мм

Товщина стінки, мм

Відстань між опорами, м

Зусилля, кг

225

13,3

9

18528

300

20

9

34960

500

29,5

9

85280

Заміна сталевого або чавунного трубопроводу на поліетиленовий трубопровід, що вийшов з ладу, відкритим способом незначною мірою відрізняється від прокладання нового трубопроводу. Основною відмінністю є демонтаж зруйнованого, наприклад сталевого трубопроводу, з усіма супутніми технологічними операціями і транспортуванням старих труб від місця їх розробки.

Як показали результати досліджень поліетиленових напірних трубопроводів, проведені провідними вченими, унаслідок точкових навантажень при локальних сторонніх діях на зовнішню поверхню труб, вже у разі відносно незначних навантажень слід чекати пошкоджень. Таким чином, поліетиленові напірні труби, прокладені під землею, до локальних сторонніх дій чутливіші, ніж труби з інших матеріалів, що підтверджено статистикою експлуатації підземних інженерних комунікацій. З досвіду проведення відновлювальних робіт у зоні міської забудови або виймання ґрунту в районі підземного трубопроводу відомо, що в разі сторонніх дій, наприклад гострим краєм ґрунту або за допомогою механічної лопати, в поліетиленових напірних трубопроводах слід чекати пошкоджень, аж до виходу з ладу труби і витоку рідини, що транспортується. Знаючи про такі якості труб з поліетилену і в разі, коли відомі можливі точкові навантаження на трубопровід, його виходу з ладу можна запобігти шляхом обетонювання поліетиленового трубопроводу.

У цьому випадку труби опускають в траншею і кріплять таким чином, щоб між трубопроводом і дном траншеї забезпечувався проміжок 15–20 см. Аби уникнути спливання труб у процесі обетонювання, їх заповнюють водою, проводячи паралельно їх гідравлічні випробування, або застосовують спеціальні вантажі чи штанги.

Безтраншейний метод ремонту і відновлення відпрацьованих сталевих трубопроводів є ефективним. Тим часом застосування цього методу з використанням поліетиленових труб висуває перед проектувальниками і будівельниками низку завдань, які необхідно вирішувати в процесі виконання ремонтно-відновлювальних робіт. Передусім, це – урахування лінійної деформації трубопроводу в процесі його експлуатації, яка виникає з різних причин і, в першу чергу, через зміну температури в ділянці, що оточує трубу.

Розрахунки, наведені в даній роботі, дозволяють визначити технічні та організаційно-технологічні рішення ремонту трубопроводу. Як випливає з розрахунків і результатів наведених експериментів, для труб діаметром до 300 мм обмеженням лінійної деформації може бути розчин, який набрав міцності і перебуває в міжтрубному просторі. В окремих випадках, якщо за основу розрахунку брати довжину труби 10 м, для обмеження лінійної деформації заповнення цієї відстані може бути неповним. Починаючи з діаметра труб 300 мм і більше, необхідно вводити додаткові обмеження, здатні зменшити деформацію труб. Таким обмеженням може бути зведення на певних ділянках трубопроводу, обраних розрахунковим шляхом, нерухомих опор, у яких після розкриття сталевого трубопроводу здійснюється наварювання на поліетиленові труби спеціальних ребер з подальшим їх обетонюванням. Такі ділянки необхідні насамперед при вході трубопроводів до запірної арматури та іншого обладнання.

В табл. 4 наведена технологічна послідовність прокладання поліетиленової труби у пошкоджений сталевий трубопровід.

Таблиця 4

Технологічна послідовність ремонту сталевих трубопроводів методом «Релайнінг»

№ з/п

Схема технологічного процесу

Опис виконуваних робіт

1

2

3

1

Облаштування стартового і цільового котлованів з установкою необхідного обладнання

Продовження табл. 4

1

2

3


2

Виконання робіт із очищення трубопроводу від інкрустації та іржі одним із відомих методів

3

Розробка на трасі трубопроводу проміжних котлованів для закачування розчину в міжтрубний простір і/або для зведення нерухомих опор

4

Протягування поліетиленової труби в сталевий трубопровід

5

Зварювання поліетиленових труб у міру їх нарощування

6

Наварювання на трубі додаткових ребер для зниження лінійної деформації в місцях зведення нерухомих опор

7

Наповнення поліетиленової труби-вставки водою з подальшим гідравлічним випробуванням


Продовження табл. 4

1

2

3

8

Ін'єкція міжтрубного простору розчином із використанням напівциркуляційного методу

9

Зведення нерухомих опор шляхом бетонування додаткових ребер

10

Зворотна засипка раніше облаштованих котлованів

Розроблена циклограма виробництва робіт для прокладання труб діаметром 500 мм відкритим способом та у сталевій трубі на ділянці 100 м.

Запропонована в дисертаційній роботі рішення упроваджені в проекти, що розробляються інститутом ВАТ «Харківський  Водоканалпроект»:

  •  водоводи технічного водопостачання у 2 нитки протяжністю по 4,7 км по об'єкту «Технічне водопостачання Балаклейського заводу білого цементу» (ТЕО);
  •  реконструкція (санація) водопровідної мережі в Куп’янську Харківської області (робочий проект).

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі науково обґрунтована і розроблена технологія і організація ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів із застосуванням поліетиленових труб.

  1.  Основними причинами пошкоджень трубопроводів водопостачання є низька якість труб, внутрішня і зовнішня корозія, інкрустація труб, вплив низьких температур, напруги, що виникають від дії транспорту.
  2.  Дослідження існуючих технологій ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів показало, що найефективнішими, особливо в умовах міського середовища, що історично склалося, є безтраншейні технології, а одним з основних – метод «Релайнінга», який полягає в протягуванні в пошкоджену трубу труби меншого діаметра.
  3.  Аналіз застосування труб в Україні, країнах СНД і європейських державах довів, що останнім часом для будівництва і ремонту трубопроводів водопостачання дедалі більше застосовуються труби з полімерних матеріалів, у тому числі поліетиленові.
  4.  Результати досліджень труб з поліетилену показали, що труби з полімерних матеріалів розтріскуються під напругою, старіють під дією світла і тепла, часто зазнають дифузії вуглеводнів. Окрім цього, труби з пластмас не мають достатніх властивостей міцності до розтягування і механічних властивостей матеріалів, які містять залізо. Наприклад, мінімальна міцність сталі на розтягування становить 360 Н/мм2, поліетиленової труби ПЕ 100 – 10 Н/мм2. Поліетиленові труби під температурним впливом зазнають значної лінійної деформації, а зосереджені і лінійні навантаження, спричинені низькою якістю зворотної засипки траншей, призводять до ризиків руйнування в процесі їх експлуатації.
  5.  Проведені випробування на висмикування поліетиленової труби з розчину, що заповнює міжтрубний простір між сталевою трубою діаметром 155 мм і поліетиленовою трубою діаметром 110 мм, показали, що найбільшої деформації досягнуто при середньому зусиллі 1050 кг. Довжина випробовуваних труб дорівнює 1 м, міцність розчину відповідала класу В 1,5.
  6.  Здобуті в результаті випробувань дані покладено в основу розробленої методики визначення передбачуваної деформації поліетиленових труб і встановлення необхідної кількості нерухомих опор при ремонтно-відновлювальних роботах на водопровідних трубопроводах з використанням поліетиленових труб.
  7.  Розроблені технічні, технологічні і організаційні рішення ремонту і відновлення водопровідних трубопроводів відкритим і безтраншейним способом дають змогу підвищити експлуатаційну довговічність трубопроводів, знизити витрати, пов'язані з їх експлуатацією.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

  1.  Гончаренко Д.Ф., Вевелер Х. Состояние трубопроводов водоснабжения и основные технологии их ремонта // Наук. вісн. будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008.– Вип. 47. – С. 37–42.
  2.  Вевелер Х. Факторы, влияющие на эксплуатационную долговечность сетей водоснабжения // Наук. вісн. будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008.– Вип. 49. – С. 35–41.
  3.  Гончаренко Д.Ф., Старкова О.В., Вевелер Х. Технология восстановления стальных трубопроводов сетей водоснабжения // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. – К.: Техника, 2008. – Вып. 86. – С. 98–103.
  4.  Гончаренко Д.Ф., Старкова О.В., Вевелер Х., Паболков В.В. Технологические решения замены трубопроводов водоснабжения // Наук. вісн. будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2009.– Вип. 54. – С. 46–51.
  5.  Гончаренко Д.Ф., Вевелер Х., Паболков В.В. О необходимости учета прочностных свойств полиэтиленовых труб в технологическом процессе ремонта сетей водоснабжения // Зб. наук. праць ПДАБА. – Днепропетровск: ПГАСА. – 2010. – Вып. 52. – С. 113–119.
  6.  Старкова О.В., Вевеллер Х., Паболкова Е.В., Алейникова А.А. Состояние сетей водоснабжения Харькова и основные технологии их ремонта и восстановления // Наук. вісн. будівництва. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2010.– Вип. 58. – С. 329–334.
  7.  Гончаренко Д.Ф., Яровой Ю.Н., Вевелер Х. Снижение линейной деформации полиэтиленовых труб водопроводных магистралей // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. – К.: Техника, 2010. – Вып. 95. – С. 38–41.
  8.  Гончаренко Д.Ф., Старкова О.В., Вевелер Х., Алейникова А.И., Паболкова Е.В. К вопросу о состоянии сетей водоснабжения Харькова // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. – К.: Техника, 2010. – Вып. 95. – С. 55–59.

АНОТАЦІЯ

Вевелер Хайнріх Вільгельм. Розробка технологічних та організаційних рішень ремонту та відновлення водопровідних трубопроводів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – технологія та організація промислового та цивільного будівництва. – Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури. Харків, 2010.

Дисертація присвячена вирішенню питань ремонту та відновлення водопровідних трубопроводів із використанням труб із поліетилену.

До головних чинників, що знижують експлуатаційну довговічність трубопроводів водопостачання, слід віднести внутрішню та зовнішню корозію труб, вплив навантаження від транспорту, гідравлічні удари, низьку температуру, неякісне ґрунтове середовище тощо.

Розглянуто основні методи підготовки трубопроводів до ремонту та відновлення, насамперед очищення внутрішньої поверхні труб. Наведено існуючі методи ремонту та відновлення, в тому числі відкритий спосіб та безтраншейні технології. Основну увагу приділено методу «Релайнінг», який дедалі більше використовується  при застосуванні полімерних труб.

Обґрунтовано доцільність використання поліетиленових труб для ремонтно-відновлювальних робіт на водопровідних трубопроводах. Наведено переваги і недоліки труб із поліетилену. Установлено, що значним недоліком цих труб є лінійна деформація, яка може виникати у процесі експлуатації водопроводу.

Виконано теоретичні розрахунки та лабораторні дослідження з метою визначення розміру лінійних деформацій поліетиленових труб при зміні температур. У результаті визначено технічні параметри, які дають змогу протистояти деформаціям як нових трубопроводів, що будуються відкритим способом, так і трубопроводів, що відновлюються із застосуванням безтраншейних технологій.

Розроблено методику визначення передбачуваної лінійної деформації поліетиленових труб та необхідної кількості нерухомих опор при укладці поліетиленових трубопроводів.

Розроблено організаційно-технологічні рішення ремонту та відновлення водопровідних трубопроводів відкритим та безтраншейним способами.

Ключові слова: водопровідні трубопроводи, поліетиленові труби, лінійна деформація, ремонт, відновлення, технологія і організація робіт.

АННОТАЦИЯ

Вевелер Хайнрих Вильгельм. Разработка технологических и организационных решений ремонта и восстановления водопроводных трубопроводов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук  по специальности 05.23.08 – технология и организация промышленного и гражданского строительства. – Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры. Харьков, 2010.

Диссертационная работа посвящена решению задач ремонта и восстановления водопроводных трубопроводов с использованием полиэтиленовых труб. Рассмотрены конструктивные и технические решения внешних водопроводных сетей, основные требования, которые предъявляются к материалам конструкций и оборудованию водопроводных сетей.

Приведены факторы, сокращающие продолжительность эксплуатации водопроводных трубопроводов. Основными из них являются: внутренняя и внешняя коррозия, в первую очередь стальных и чугунных труб, нагрузка от транспорта, низкая температура, гидравлический удар и др.

Выполнен анализ труб и оборудования, которые используются при ремонте и восстановлении трубопроводов водоснабжения, среди которых трубы из полиэтилена и других полимерных материалов.

Рассмотрены технические и технологические решения по подготовке трубопроводов к ремонтно-восстановительным работам. Проведен анализ основных технологий ремонта и восстановления, выполняемых открытым и бестраншейным способом. Особое внимание уделено наиболее часто применяемому методу ремонта «Релайнинг».

Обоснованы применение полиэтиленовых труб для ремонта и восстановления водопроводных трубопроводов, их преимущества и недостатки. Одним из основных недостатков является линейная деформация труб, связанная со значительными колебаниями температуры. Рассмотренные в работе примеры свидетельствуют, что температурная деформация является неотъемлемым физическим свойством полиэтилена.

В работе рассмотрено два способа ремонта и восстановления водопроводного трубопровода с использованием полиэтиленовых труб: открытый с полным демонтажом поврежденного трубопровода и бестраншейный с протягиванием в поврежденный трубопровод полиэтиленовой трубы меньшего диаметра.

С учетом линейной деформации полиэтиленовых труб, которая может возникать в процессе эксплуатации, разработана методика определения величины деформации, а также необходимого количества неподвижных опор на линейных участках трубопроводов.

Установлено, что при протягивании полиэтиленовой трубы в поврежденный стальной или чугунный трубопровод с заполнением раствором или бетоном межтрубного пространства заполнитель может препятствовать линейной деформации при трубах малых диаметров с малой толщиной стенки. Для больших диаметров полиэтиленовых труб необходимо устройство жестких неподвижных опор.

Разработана технология и организация ремонта и восстановления водопроводных трубопроводов с использованием полиэтиленовых труб с учетом их свойств линейной деформации.

Ключевые слова: водопроводные трубопроводы, полиэтиленовые трубы, линейная деформация, ремонт, восстановление, технология и организация работ.

ANNOTATION

Veveler Henrich Vilhelm. Developing the technical-organizational solutions for repair and update of water-piping. Typescript.

The Ph.D. thesis (science) in specialty 05.23.08 – technology and management of the industrial and civil engineering is being submitted. – Kharkov State Technical University of Construction and Architecture. Kharkov, 2010.

The thesis is devoted to the solutions concerning repair and update of water-piping using polyethylene pipes.

Main factor decreasing the operation life of water-pipes include interior and exterior pipe corrosion, the transport load impact, hydraulic shocks, low temperature, low-quality ground environment and others.

The primary methods for preparing pipes for repair and update, first of all for cleaning the interior surface of the pipes, were considered.  The existing methods for repair and update including cut-and-cover method and trenchless technology were presented.  The main attention was given to the Relining method that becomes increasingly popular when using polymer pipes.

The appropriateness of using polyethylene pipes for repair and update works on water-piping was grounded, the advantages and imperfections of polyethylene pipes were given. It was ascertained that a significant imperfection of these pipes is linear deformation that can take place during the pipe`s service.

The theoretical calculations and laboratory research for determining the measurements of linear deformation of polyethylene pipes under conditions of temperature change were implemented. As a result the engineering factors that enable to resist deformation of both the new piping that is being built by cut-and-cover method and the existing one that is being updated using trenchless technology were determined.

The methods of determining the foreseen linear deformation of polyethylene pipes and the necessary quantity of stationary supports when placing polyethylene pipes were developed.

The technical-organizational solutions for repair and update of water-piping carried out by cut-and-cover and trenchless methods were developed.

Key words: water-piping, polyethylene pipes, update, work technique.


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

ВЕВЕЛЕР Хайнріх Вільгельм

2010

Матеріали друкуються мовою оригіналу

 

Підписано до друку________.

Надруковано на ризографі.

Тираж 100 прим. Замовлення № _____.

Формат паперу 60×84/17. Папір друк.

ХДТУБА, 61002 м. Харків, вул. Сумська, 40

Підготовлено та надруковано РВВ Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18988. Распределение Максвелла 326.5 KB
  Лекция I 1. Распределение Максвелла. Статистическая физика изучает свойства макроскопических тел т.е. систем состоящих из огромного числа частиц. Например для аудитории с размерами учитывая что каждый моль воздуха занимает объем 224 л и содержит число Авогадро мол
18989. Квантовомеханическое описание 288 KB
  Лекция II 1. Квантовомеханическое описание. Казалось бы каноническое распределение Гиббса I.4.5 невозможно согласовать с требованиями квантовой механики так как обобщенные координаты и импульсы в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга не коммутирую
18990. Микроканоническое распределение 283 KB
  Лекция III 1. Микроканоническое распределение. Рассмотрим замкнутую макроскопическую систему занимающую объем и содержащую частиц. Как это следует из рис. III.1 любая макроскопическая система является замкнутой поскольку ее энергия практически не флуктуирует т.е. о
18991. Расчет с помощью программы “Fullprof” магнитной структуры магнетика. Магнитная структура DyB4 572.5 KB
  Давайте проведем расчет нейтронограммы соединения AB, для которого мы вручную рассчитывали нейтронограммы ядерного и магнитного рассеяния”. Как мы уже знаем, нейтронограмма должна содержать, по крайней мере, две фазы – ядерную и магнитную
18992. Работа и тепло 268.5 KB
  Лекция V 1. Работа и тепло. Обсудим физический смысл основного термодинамического тождества V.1.1 Поскольку давление – это средняя сила отнесенная к единице площади а изменение объема то второе с...
18993. Температурная зависимость плотности энергии равновесного (черного) излучения 246 KB
  Лекция VI 1. Температурная зависимость плотности энергии равновесного черного излучения. Если для какойлибо системы удается найти связь между давлением объемом и энергией т.е. аналог уравнения состояния то можно вычислить все ее термодинамические величины. Для излу...
18994. О черных дырах 228 KB
  Лекция VII 1. О черных дырах. Научное представление о черных дырах возникло к концу 18 века. В 1799 г. Лаплас на основании ньютоновской теории тяготения и предположения о конечной скорости света показал что достаточно компактное массивное тело будет невидимым для внешнего ...
18995. Большое каноническое распределение Гиббса 309 KB
  Лекция VIII 1. Большое каноническое распределение Гиббса. Рассмотрим малую часть микроканонического ансамбля см. III.1.1 которая может обмениваться с термостатом не только энергией тепловой контакт но и частицами. Энергия этой квазизамкнутой подсистемы зависит от объ...
18996. Идеальные газы 249.5 KB
  Лекция IX 1. Идеальные газы. Большую статистическую сумму удается рассчитать для идеальных газов. Это системы в которых можно пренебречь взаимодействием частиц. Такое пренебрежение возможно когда взаимодействие мало черное излучение асимптотическая свобода или газ...