Применение смол местного отверждения при реконструкции городских подземных трубопроводов
2026-06-26
Аннотация: В данной статье рассматривается технология локального отверждения смолы, применяемая при бестраншейном восстановлении трубопроводов; подробно описываются процесс производства работ, ключевые эксплуатационные аспекты и меры по контролю качества. Метод локального отверждения смолы позволяет в сжатые сроки выполнять точечный ремонт поврежденных участков действующих трубопроводов без нарушения транспортного потока. По сравнению с традиционными бестраншейными методами, эта технология существенно снижает затраты, обеспечивая при этом высокое качество и эффективность работ; восстановленные трубопроводы полностью соответствуют нормативным требованиям к системам водоотведения, что делает данный опыт ценным примером для аналогичных проектов по реконструкции подземных водоотводящих сетей.
1 Введение
Локальное отверждение смолы — это технология, схожая с бестраншейным методом отверждения ультрафиолетом (УФ). Принцип ее действия заключается в нанесении смеси смолы и отвердителя на стекловолоконный материал, оборачивании этим материалом ремонтного пакера (надувной камеры) и введении полученной конструкции в ремонтируемый трубопровод. После установки и надувания пакера пропитанный смолой стекловолоконный материал плотно прижимается к стенке трубы. Отверждение при температуре окружающей среды запускает химическую реакцию в смоле, в результате чего образуется внутренний слой из стеклопластика (FRP). Данная технология исключает необходимость проведения земляных работ и полной замены существующих трубопроводов, минимизирует помехи для движения транспорта и не требует присутствия персонала внутри самого трубопровода. Весь процесс — от смешивания смолы до отверждения слоя — занимает всего два часа, что радикально сокращает сроки строительства и открывает значительные перспективы для восстановления изношенных городских трубопроводных сетей.
2 Пример реализации проекта
Проект по достройке, реконструкции и восстановлению сети канализационных трубопроводов вдоль проспектов Чунъян (Chongyang Avenue) и Шицзи (Shiji Avenue) в городе Чунчжоу (провинция Сычуань) включает модернизацию подземных сетей, ремонт городских дорог и благоустройство территории вдоль двух крупных магистралей. Проект предусматривает восстановление около 7 км подземных канализационных трубопроводов диаметром от DN500 до DN1000 (как новых, так и существующих линий). Трасса работ отличается большой протяженностью и проходит преимущественно в центральной части города с интенсивным транспортным движением. Обследование объекта выявило локальную коррозию и незначительные смещения стыков на существующих трубопроводах. Сравнительный анализ показал, что применение метода УФ-отверждения по всей длине трассы привело бы к высоким затратам и значительному перерасходу материалов для санации. После всестороннего рассмотрения было принято решение использовать метод локального отверждения смолы для ремонта поврежденных участков и устранения незначительных перекосов в существующем трубопроводе. Данный метод обеспечивает соответствие восстановленного трубопровода нормативным требованиям к пропускной способности при сохранении нормального режима движения транспорта. 3 Принцип технологического процесса
Метод локального ремонта трубопроводов с использованием отверждаемого смолой рукава (лайнера) аналогичен технологии CIPP (самонесущий рукав, отверждаемый внутри трубы). Принцип работы заключается в нанесении на стекловолоконный материал специальной смолы, содержащей ускоритель отверждения, с последующим оборачиванием этого материала вокруг надувного ремонтного пакера и введением полученной сборки в ремонтируемый трубопровод. После установки пакер надувают, плотно прижимая пропитанный смолой стекловолоконный материал к стенке трубы. В завершение происходит химическая реакция отверждения смолы при температуре окружающей среды, в результате чего образуется конструкция из стеклопластика. Схема процесса локального ремонта с отверждением смолы представлена на рисунке 1.
4 Обследование и устранение засоров трубопровода
4.1 Предварительная подготовка трубопровода
Предварительная подготовка трубопровода включает в себя, прежде всего, очистку от ила и мусора участка, подлежащего ремонту (между выше- и нижерасположенными смотровыми колодцами); для этого преимущественно используются струи воды высокого давления с насадками, создающими обратный поток. Подготовка должна отвечать следующим требованиям:
(1) После подготовки в трубопроводе не должно оставаться донных отложений, мусора и иных препятствий, а также скоплений воды, мешающих проведению работ; при использовании методов санации методом полимеризации на месте (CIPP) или локального ремонта CIPP не допускается активное поступление грунтовых вод внутрь трубопровода;
(2) Внутренняя поверхность трубопровода должна быть чистой, без налипших загрязнений, острых заусенцев или выступов, способных помешать введению рукава (лайнера);
(3) На участках со значительной деформацией, структурными повреждениями, смещением стыков или сильной утечкой следует применять такие методы, как бурение и нагнетание раствора (цементацию), для укрепления и улучшения свойств грунта вокруг трубопровода;
(4) Для удаления препятствий внутри трубопровода, мешающих ремонту, следует использовать специализированные инструменты; если препятствие занимает большую площадь или его трудно удалить, допускается проведение локальных земляных работ.
4.2 Определение местоположения и протяженности участка ремонта
По завершении предварительной подготовки проводится комплексное обследование участка ремонта с помощью робота для телеинспекции трубопроводов. Это позволяет определить размеры зоны ремонта и расстояние до смотровых колодцев, а также получить данные, необходимые для расчета длины протягивания рукава и надувного калибровочного элемента (пакера).
4.3 Подготовка материалов рукава
(1) Подготовка стеклоткани
В системе материалов на основе стекловолокна и смолы не допускается использование иных армирующих материалов, кроме стекловолоконных матов; материал должен состоять из тканых и нетканых (с хаотичным расположением волокон) слоев стекловолокна. Каждый мат из непрерывного стекловолокна состоит из тканого слоя и слоя хаотично уложенных волокон, скрепленных между собой прошивкой. Стеклоткань должна соответствовать следующим техническим характеристикам:
① Масса на единицу площади: 1050 г/м² ± 10%;
② Толщина: 1,6 мм ± 15%;
③ Ширина: от 400 мм до 2500 мм. Раскрой стекловолоконного мата следует выполнять непосредственно на объекте — в защищенном от погодных условий месте, в помещении с кондиционированием воздуха или на верстаке внутри автомобиля, оснащенного оборудованием для монтажа. Длина заготовки должна примерно в 3,5 раза превышать диаметр ремонтируемого участка трубы (с учетом длины нахлеста), а минимальная ширина стеклоткани должна составлять 1,27 м. Раскрой мата необходимо производить таким образом, чтобы передний и задний края ремонтного вкладыша плотно прилегали к стенкам существующей трубы и выходили за пределы зоны дефекта не менее чем на 10 см. После раскроя стеклоткань укладывают на водонепроницаемую пленку для последующей пропитки смолой.
(2) Подготовка смолы
Для локального ремонта с применением смолы по возможности следует использовать специализированную силикатную смолу, устойчивую к воздействию высоких температур и химических веществ. Используемая для ремонта смола должна выдерживать как высокие, так и низкие температуры, а коэффициент усадки не должен превышать 0,6%. В данном проекте применяется специализированная смола для ремонта трубопроводов, импортируемая из Сингапура; испытания показали, что использование этой системы смол позволяет продлить срок службы трубопровода более чем на 50 лет. Подготовка системы смолы осуществляется путем смешивания следующих материалов:
BS616 используется в качестве компонента А (смола), а BS617 — в качестве компонента Б (отвердитель); их эксплуатационные характеристики должны соответствовать требованиям, приведенным в Таблице 1:
Таблица 1: Эксплуатационные характеристики материалов
Соотношение компонентов системы смол A/B составляет 2:1; в частности, соотношение по массе BS616:BS617 равно 2:1, а по объему — 2,43:1.
Точный расчет длины и ширины стеклоткани, а также расхода системы смол, выполняется с учетом диаметра трубы; справочные нормы расхода приведены в Таблице 2:
Смола готовится с помощью специального мерного стаканчика и готовится в строгом соответствии с пропорцией. Смолу равномерно перемешивают электрической мешалкой до получения смоляной смеси без пузырьков и однородного цвета. Необходимо следить за тем, чтобы количество используемого смоляного материала после приготовления на 5–10 % превышало теоретически рассчитанное количество.
(3) Нанесите смолу
Независимо от диаметра ремонтируемого трубопровода необходимо следить за тем, чтобы минимальная толщина стенки футерованной трубы после монтажа и ремонта составляла 4 мм.
(4) Фиксация материала
Прежде чем закрепить пропитанную смолой стеклоткань на поверхности подушки безопасности, на подушку безопасности необходимо закрепить слой полиэтиленовой пленки. Для облегчения последующей установки подушки безопасности
и ремонтные материалы для дефляции и разделения. При выборе подушки безопасности следует выбирать подушку с внутренним диаметром на 50–80 мм меньше ремонтируемого участка трубы.
После фиксации полиэтиленовой пленки пропитанное смолой стекловолокно плотно прикрепляется к поверхности полиэтиленовой пленки, чтобы предотвратить выпадение материала при попадании в трубопровод.
В случае падения пропитанную смолой ткань из стекловолокна необходимо закрепить на воздушной подушке с помощью ленты или железной проволоки. Ткань из пропитанного стекловолокна должна быть тяжелой.
перекрывающиеся участки. Подробности см. на рис. 4.
5 ключевых этапов контроля качества
(1) Во избежание образования воздушных включений при укладке материала необходимо использовать валик для вкатывания смолы в стеклоткань.
(2) Для предотвращения изменения физико-химических свойств материала все оборудование, контактирующее с компонентом А системы смол (например, ведра, емкости, шланги), должно оставаться сухим.
(3) Перед началом отверждения необходимо проверить уровень влажности внутри трубопровода; в процессе отверждения трубопровод должен оставаться сухим (не допускается наличие капели или просачивания воды).
(4) Стеклоткань следует нарезать с запасом по длине, достаточным для перекрытия ремонтируемого участка; как правило, длина полотна должна превышать длину самого участка ремонта примерно на 20–30 см.
(5) Видеозаписи телеинспекции (CCTV), сделанные до, во время и после ремонта, подлежат архивированию; кроме того, в соответствующих журналах необходимо фиксировать время отверждения смолы, температуру окружающей среды и температуру внутри трубопровода.
6 Заключение
(1) Метод локального отверждения смолы позволяет быстро ремонтировать трубопроводы без перекрытия движения транспорта. Процесс не сопровождается выделением токсичных газов, что делает его по-настоящему экологичным решением с низким уровнем выбросов углерода. Хотя стоимость одного погонного метра примерно на 500 юаней выше по сравнению с методом УФ-отверждения, данный способ применяется только на поврежденных участках, что сокращает общий объем работ по сравнению с УФ-отверждением, при котором обычно обрабатывается весь участок трубопровода.
(2) Материалы, используемые при локальном отверждении смолы, обладают превосходной химической стойкостью (в том числе к воздействию кислот и щелочей), высокой водонепроницаемостью, отличной адгезией и определенной гибкостью; комплексные оценки показывают, что этот метод способен продлить срок службы трубопровода более чем на 50 лет.
(3) Для процесса локального отверждения смолы достаточно температуры окружающей среды; кроме того, используется компактное оборудование, которое легко монтировать и транспортировать. По сравнению с УФ-отверждением, этот метод обеспечивает более высокую скорость выполнения работ и не требует внешних источников энергии, таких как тепло или ультрафиолетовое излучение.
Демонстрация ремонта оборудования
1. Назначение: Применяется для локального ремонта трубопроводов.
2. Общие сведения: Шестисегментный расширительный инструмент предназначен для выполнения локального ремонта трубопроводов. С помощью тягового оборудования инструмент устанавливается в месте деформации (сплющивания) трубы; гидравлическая система приводит его в действие, создавая усилие распирания, направленное на внутренние стенки, что позволяет расширить деформированный участок и восстановить внутренний диаметр трубопровода.
3. Особенности оборудования: Инструмент оснащен гидравлическим приводом и обеспечивает одновременное расширение шести сегментов до требуемого диаметра, гарантируя равномерное распределение усилия по стенке трубы. В процессе расширения инструмент автоматически центрируется относительно оси трубопровода, минимизируя риск повреждения стенок. В отличие от традиционных расширителей типа «утиный клюв», создающих усилие лишь в двух симметричных направлениях (что часто приводит к неравномерному напряжению по окружности и риску повреждения внутренней поверхности), данный шестисегментный инструмент равномерно распределяет нагрузку по шести направлениям. Это обеспечивает сбалансированное напряжение и эффективно предотвращает вторичные повреждения, вызванные локальной концентрацией напряжений. Кроме того, оборудование позволяет гибко регулировать степень расширения для работы с трубами различных диаметров, обеспечивая высокую адаптивность и эффективность ремонта. Инструмент позволяет выполнять быстрый и точный локальный ремонт, существенно сокращая сроки работ, а также затраты на трудовые и материальные ресурсы.
4. Область применения: Подходит для ремонта гофрированных труб, труб из полиэтилена (ПЭ), труб Krah, спиральновитых труб со стальным армированием, навивных труб со сплошной стенкой, тонкостенных стальных труб и других видов изделий. Особенно эффективно применяется при бестраншейном ремонте городских подземных трубопроводных сетей.
