Secţiunea 3 - 4.7.3. Metode de reabilitare fără tranşee deschisă - Ghid din 2014 privind reabilitarea conductelor pentru transportul apei. Indicativ GP 127-2014

M.Of. 2 bis

În vigoare
Versiune de la: 4 Februarie 2015
SECŢIUNEA 3:4.7.3. Metode de reabilitare fără tranşee deschisă
SUBSECŢIUNEA 0:
(1)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 deoarece lungimea acestor conducte este mai mare, costurile puteau fi suportate mai uşor iar viteza de execuţie era esenţială. Perfecţionarea lor a condus şi la extinderea în domeniul reţelelor edilitare (apă, canalizare, gaze, termificare, cabluri etc.). Dezvoltarea acestor tehnologii a început acum circa 50 ani şi a ajuns astăzi la realizări remarcabile.
(2)Se vor prezenta tehnologiile 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.
(3)După clasificarea făcută de ISO, reabilitarea se poate face:
a)prin săpătură deschisă;
b)fără săpătură deschisă: conducta distrusă pe loc, microtunel, batere, înfigere, torcretare etc.;
c)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;
(4)Este important de reţinut că pot fi realizate lucrări pentru:
a)reducerea rugozităţii interioare a conductelor/canalelor;
b)protecţie contra coroziunii şi/sau eroziunii peretelui interior a tuburilor;
c)reducerea pierderilor de apă prin găurile din tuburi sau îmbinări;
d)creşterea rezistenţei mecanice a pereţilor tuburilor;
e)rezolvarea simultană a cerinţelor de mai sus;
f)realizarea de conducte/canale noi purtătoare de apă sau de canale/galerii pentru alte utilităţi (cabluri, gaze etc.).
(5)De asemenea pot fi făcute lucrări de reabilitare locale sau lucrări de reabilitare de amploare, pentru lungimi mari de conducte/canale.
(6)În principiu, funcţie de modalitatea de reabilitare, tehnologiile pot fi organizate în următoarele categorii:
a)căptuşirea conductelor/canalelor;
b)introducerea unui tub nou în tubul vechi, tubul nou preluând integral sarcinile tubului vechi;
c)consolidarea peretelui tubului vechi;
d)realizarea de lucrări noi, cu secţiune vizitabilă sau nevizitabilă.
(7)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 ra mming, 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 3 m);
12.Scutul mecanic pentru realizarea de colectoare foarte mari, cu secţiuni vizitabile (3...10 m).
SUBSECŢIUNEA 1:4.7.3.1. Torcretarea interioară a conductelor/canalelor
(1)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, prezentat în fig. 4.36.
Fig. 4.36. a) - Cămăşuire cu beton armat realizat prin torcretare
Fig. 4.37. b) - căptuşirea cu mortar de ciment
(2)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.
(3)Se poate aplica un torcret de beton peste o plasă de armătură (a fost realizat la aducţiuni mari pentru Bucureşti cu mijloace manuale de aplicare şi la colectoare mari de canalizare pentru 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.
(4)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).
(5)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.
SUBSECŢIUNEA 2:4.7.3.2. Căptuşirea peretelui interior a tubului cu o răşină epoxidică pe suport textil, CIPP, sau metoda ciorapului
(1)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 etanşă şi cealaltă faţă mai fibroasă impregnabilă cu răşină, se confecţionează după mărimea tubului de reabilitat (lungime, diametru). Tubul, cu răşină în interior, este roluit şi adus pe şantier (partea etanşă evită "năclăirea" totală a tubului).
(2)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 peretele tubului vechi, de reabilitat, faza 1 prezentat în fig. 4.37a.
(3)Tubul este împins sub presiunea apei şi se desfăşoară pe toată lungimea tubului vechi, faza 2 prezentată în fig. 4.37 b; când "furtunul" este complet desfăşurat se obturează capetele şi se pune sub presiune (cu apă sau aer); în acest fel tubul se lipeşte de pereţii 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 încălzită) 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.
(4)În fig. 4.37 sunt prezentate fazele din tehnologia CIPP. Este una dintre cele mai folosite tehnologii de reabilitare a tuburilor de canalizare.
Fig. 4.38. - Faze din tehnologia CIPP
(5)Condiţii restrictive:
a)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,
b)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 (aşa numitul preliner având în vedere că "furtunul" impregnat este numit şi liner în terminologia specifică) înainte de introducerea tubului suport de răşină,
c)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,
d)este foarte importantă verificarea cu camere CCTV pentru vizualizarea stării (aspectului) suprafeţei interioare; se poate aprecia corect zonele unde aderenţa nu este bună şi porţiunea trebuie refăcută,
e)rezultă că fiecare tronson de conductă/canal este proiectat în prealabil (lungime, diametru, grosime de perete, cantitate de răşină de introdus, durata de întărire),
f)tehnologia de îmbinare între două tronsoane adiacente trebuie stabilită de la început pentru a avea la dispoziţie eventuale piese suplimentare (la conducte),
g)la aplicare pentru reabilitarea reţelei de distribuţie trebuie adoptată o soluţie clară pentru realizarea branşamentelor,
h)tehnologia se aplică mai uşor la reţeaua de canalizare; tuburile vechi nu trebuie să fie neapărat cilindrice.
SUBSECŢIUNEA 3:4.7.3.3. Relining prin metoda swagelining (tub nou ambutisat pentru reducerea temporară a diametrului)
(1)Un tub special sau un tub de serie, din material uzual 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.
(2)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 1015%. Acum tubul intră uşor, ghidat de rolele exterioare. Tragerea tubului se face continuu şi decurge foarte repede deoarece după circa 2 ore de la deformare tubul începe să îşi revină, natural, la dimensiunea iniţială, prezentat în fig. 4.38.
(3)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 să apară în alte secţiuni decât secţiunea avariată.
Fig. 4.39. - Metoda Swagelining, principiu de lucru
(4)Se poate aplica relativ uşor la secţiuni mici de conducte/canale, pentru diametre de maximum 1000 mm. În cazuri speciale se poate adopta un tub cu o calitate specială de material; costul va creşte însă corespunzător.
SUBSECŢIUNEA 4:4.7.3.4. Relining, introducerea unui tub nou (cu memorie termică), păpuşat sub formă de C sau U, în tubul vechi
(1)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 nu fie total. Se procedează la introducerea simplă a unui tub păpuşat mecanic în prealabil, prezentat în fig. 4.39, 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. 4.40. - Faze din introducerea tubului cu memorie termică; a) - tub deteriorat; b) - tub nou păpuşat introdus în tubul vechi; c) - tubul căptuşit
(2)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.
(3)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.
SUBSECŢIUNEA 5:4.7.3.5. Sliplining, introducerea liberă a unui tub nou în tubul vechi
(1)Sunt cazuri în care, mai ales la retehnologizarea reţelelor de distribuţie, tubul nou poate avea diametre mult mai mici decât conducta veche, vezi fig. 4.40. 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.
(2)Se va decide dacă 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 de umplere nu trebuie să fie mare pentru a nu scoate metoda din competiţie.
Fig. 4.41. - Relining cu tub liber în tubul de reabilitat
(3)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 proiectată 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.
(4)Rezultă o secţiune întărită şi rezistentă la atacul apei uzate, prezentată în fig. 4.41. Pentru introducerea cochiliei se sparge o bucată din tubul vechi.
Fig. 4.42. - Cochilie din fibră de carbon, poliester armat cu fibră de sticlă aşezată în tubul vechi
(5)Cochilia poate fi şi plană; se roluieşte la intrarea în tubul de reabilitat.
a)se introduce membrana în colector, prin roluire forţată; după introducere este lăsată liberă şi capetele sunt îmbinate cu un prefabricat special,
b)tubul format este împins în tubul vechi şi se adaugă un tronson nou; tronsoanele se leagă între ele tot cu un prefabricat special,
c)se obţine un cofraj interior în tubul vechi,
d)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;
e)mortarul astupă şi eventualele fisuri, crăpături, goluri din tubul vechi consolidând secţiunea în final.
SUBSECŢIUNEA 6:4.7.3.6. Pipe bursting (tub nou în tubul vechi cu distrugerea simultană a tubului vechi)
(1)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:
a)introducerea unui cablu rezistent prin tronsonul de tub vechi; cu această ocazie se verifică şi starea tubului vechi,
b)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,
c)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,
d)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,
e)legarea (cu o piesă specială) a capătului conductei care va înlocui conducta veche,
f)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,
g)când conducta este 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,
h)lungimea tronsonului este limitată de două elemente: (1) diametrul conductei (la conducte mari pot apare problemele) 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,
i)există şi tehnologii de spargere a conductei vechi folosind dispozitive cu aer comprimat precum şi dornuri specializate pe tipuri de materiale, prezentate în fig. 4.42.
Fig. 4.43. - Reabilitare cu tehnologia pipe bursting
(2)Conducta folosită 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, prezentat în fig. 4.43.
(3)Nu se poate aplică, în mod normal, decât la conducte cu un diametru cu maximum 50% mai mare decât cel al conductei vechi.
Fig. 4.44. - Expandarea asfaltului străzii ca urmare a umflării pământului de lângă conductă
SUBSECŢIUNEA 7:4.7.3.7. Spiral Wound Pipe (SWP)
(1)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.
(2)Se realizează o bandă specială de material plastic, cu o formă adecvată - marginile sunt prelucrate pentru o îmbinare uşoară. 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, prezentate în fig. 4.44: (1) roluieşte 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 conductă/canal vechi.
Fig. 4.45. - Mod de realizare în tehnologia SWP
(3)În principiu pot fi mai multe situaţii de reabilitare:
a)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 creează 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.
d)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.
(4)Principalul avantaj 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.
(5)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.
SUBSECŢIUNEA 8:4.7.3.8. Tub înfipt prin batere ( pipe ramming)
(1)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.
(2)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, prezentat în fig. 4.45.
Fig. 4.46. - Tehnologia de realizare a conductei prin batere
(3)Tehnologia comportă următoarele faze de lucru:
a)Realizarea de tranşei deschise până la limita permisă de infrastructura de transport rutier sau feroviar,
b)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,
c)Aşezarea unei rame speciale pe capătul exterior al ţevii şi ataşarea dispozitivului de tip ciocan pneumatic,
d)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,
e)Înglobarea capetelor conductei în cămine adecvate, amplasate în afara spaţiului de siguranţă al căii de transport,
f)Trecerea conductei purtătoare de apă prin tubul de protecţie, prevederea de vane de izolare pe conducta purtătoare de apă şi continuarea lucrării.
(4)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. Se poate reface un tronson de conductă/colector prăbuşită.
SUBSECŢIUNEA 9:4.7.3.9. Foraj orizontal dirijat-HDD
(1)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).
(2)O maşină specializată introduce prăjini orizontale, prin rotire şi împingere controlată, sub protecţia noroiului de foraj, prezentată în fig. 4.46
Fig. 4.47. - Tehnologia de foraj orizontal dirijat
(3)Principalele faze de lucru sunt următoarele:
a)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,
b)se sapă două tranşee, de lansare, la capete,
c)se poziţionează maşina de introdus prăjinile de foraj, la unul dintre capete,
d)se montează, pe capul primei prăjini, un dispozitiv special de detectare a capătului prăjinii care avansează, imediat în spatele sapei (capului) de forare,
e)se conectează la instalaţia de noroi de foraj (noroi bentonitic cu componente speciale de fluidizare şi uniformizare),
f)se introduc pe rând prăjinile în pământ verificând direcţia şi adâncimea de pozare,
g)noroiul ajută la păstrarea găurii forate (care poate avea 50-100 mm diametru) şi la reducerea frecării sapei de forare,
h)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,
i)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,
j)conducta trebuie să fie pregătită, aşezată în linie, pe role, sudată pentru continuitate şi eventual probată pentru a evita surprizele. Lungimea conductei rareori depăşeşte 100 m iar diametrul maxim este 500 mm.
SUBSECŢIUNEA 10:4.7.3.10. Realizarea de conducte şi canale, de mari dimensiuni, prin microtunelare
(1)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.).
(2)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.
(3)Maşina de forat (MTBM), prezentată în fig. 4.47, 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. 4.48. - Tehnologia microtunelare
(4)Succesiunea operaţiilor este următoarea:
a)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;
b)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 1-2000 t);
c)se lansează maşina de forat compusă din partea fixă şi capul mobil;
d)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);
e)în spatele tubului se montează presa hidraulică de împingere, calculată să poată învinge forţa de frecare dintre tub şi pământ;
f)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.;
g)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;
h)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;
i)presele hidraulice pot fi manevrate astfel încât să se poată obţine curbe largi sau să se păstreze direcţia corectă de avansare;
j)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 întoarce 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;
k)când tubul din puţul de lansare ajunge la limită, un nou tub este introdus şi toată instalaţia auxiliară este racordată la noua poziţie.
(5)Rezultatul avansării ansamblului este un gol subteran cu diametrul de 0,5-3 m 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).
(6)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".
SUBSECŢIUNEA 11:4.7.3.11. Folosirea scutului mecanic pentru realizarea golurilor foarte mari în pământ
(1)Tehnologie mai veche, scutul mecanic permite realizarea unor secţiuni mari de galerii, pentru transportul apei sau pentru transport rutier, prezentate în fig. 4.48. 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.
(2)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:
a)executarea puţurilor de lansare, suficient de mari pentru introducerea utilajului, materialelor şi scoaterea pământului din săpătură;
b)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 circumferinţa săpăturii unde sunt legaţi provizoriu 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;
c)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 pământul natural şi secţiunea nou săpată;
d)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;
e)realizarea golurilor de acces (cămine, camere de acces).
(3)A existat un caz în Brăila (colector cu diametrul 2,8 m) 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 există 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.
(4)Cele mai mari lucrări de acest fel, în domeniul 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 100 m, pentru cca 1,5 milioane
Fig. 4.49. - Tehnologia scutului mecanic