Stan techniczny sieci wodno-kanalizacyjnych wymusza na eksploatujących je firmach konieczność radzenia sobie z wieloma problemami oraz poszukiwania nowych, tańszych i skuteczniejszych rozwiązań w zakresie metod ich naprawy. Efektem tego jest zauważalny wzrost zainteresowania metodami bezwykopowymi, dzięki którym można przywrócić dawną świetność starym rurociągom. Ponadto, zastosowanie technik bezwykopowej modernizacji przewodów ogranicza do minimum uciążliwości związane z remontami sieci wodociągowej, gazowej czy też kanalizacyjnej.

Warszawskie realizacje

Przepompownia ścieków „Powiśle”

Przykładem ww. działań jest renowacja ciśnieniowej i grawitacyjnej kanalizacji w rejonie przepompowni, przy użyciu technologii rękawa firmy Per Aarsleff. Metoda ta polega na wprowadzeniu do zniszczonego przewodu rękawa z włókniny poliestrowej, nasączonej termoutwardzalnymi żywicami, a następnie jego utwardzeniu za pomocą wody o temperaturze 80-90O. Efektem tak wykonanej renowacji jest jednolity, w pełni wytrzymały odcinek rurociągu z rękawem ściśle przylegającym do wewnętrznej powierzchni naprawianego przewodu.

Realizacja projektu

Do renowacji przewidziane były ponadstuletnie kanały grawitacyjne o wymiarach Ø900, Ø1200 (Lindleyowskie) oraz kanały tłoczne Ø600 (Lindleyowskie), Ø1000, Ø1200 o sumarycznej długości prawie 6000 mb. Ze względu na duże ryzyko awarii rurociągów, wynikające głównie z ich wieku, znaczną korozję oraz ich znaczenie w całym systemie kanalizacji Warszawy (przepompowywanie ścieków i wód opadowych z rejonu Śródmieścia i Starego Miasta), zdecydowano się na modernizację przy pomocy technologii bezwykopowej. Bezwykopowej, ponieważ zdecydowana większość przewodów przebiega bądź pod ulicą Karową (pokonując przy tym piętnastometrową skarpę nadwiślańską) bądź pod Wisłostradą (tranzyt północ-południe), a więc kluczowym ciągiem komunikacyjnym stolicy. 

Inwestor, czyli Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Warszawie, w wymaganiach wobec przyszłych wykonawców wyraźnie określił kryteria, jakie powinien spełniać kanał po renowacji. Podstawowym było zapewnienie pełnej wytrzymałości mechanicznej rurociągu. Metoda modernizacji musiała uwzględniać istniejące ciśnienia wewnętrzne ścieków i uderzenia hydrauliczne. Usytuowanie przewodów preferowało wykonywanie napraw przy minimalnej ilości wykopów, najchętniej poza pasem drogowym, tak by nie ograniczać ruchu kołowego. Technologia musiała także dostosowywać się do zmian przebiegu trasy rurociągu i do zmian średnic wewnętrznych naprawianych przewodów bez konieczności wykopów.

Podsumowując finalny zakres zadania renowacyjnego należało wykonać:

• modernizację strukturalną kilku kilometrów kanałów tłocznych – przełazowych i około kilometra ponadstuletnich kanałów grawitacyjnych, usytuowanych w osiemdziesięciu procentach w pasach drogowych,
• uwzględnić zmienną geometrię przewodów zarówno w zakresie kierunków przebiegu (np. obejścia przejść podziemnych, mostu Śląsko-Dąbrowskiego, przekroczenia pionowego kolektorów przełazowych), jak i zmienności średnic np. z Ø1200 na Ø1000 poza studniami czy komorami,
• przeprowadzić renowację bez utrudnień dla ruchu kołowego, szczególnie w ciągu Wisłostrady,
• zapewnić nieprzerwaną pracę pompowni „Powiśle” w trakcie prowadzonych prac,
• wykonać próby ciśnieniowe na odnowionych kanałach do 0.4 MPa.

Inwestor zadecydował o renowacji przewodów w technologii rękawa utwardzanego termicznie, która jako jedyna spełniała wszystkie powyższe kryteria i była akceptowalna pod względem finansowym.

Wysoki stopień trudności prac, konieczność użycia specjalistycznego sprzętu do ich wykonania, a także duże doświadczenie techniczne personelu, zdecydowały o wyborze firmy Per Aarsleff Polska jako wykonawcy poszczególnych faz projektów.

Firma Per Aarsleff Polska zaoferowała wykonanie renowacji polegającej na doszczelnieniu i wzmocnieniu strukturalnym zarówno przewodów grawitacyjnych, jak i ciśnieniowych z wykorzystaniem technologii rękawa. Właściwe prace związane z instalacją rękawa, które rozpoczęto w grudniu 2001 r., poprzedziło czyszczenie oraz inspekcja tv naprawianych odcinków. Inspekcja tv potwierdzała przewidywania co do faktycznego stanu technicznego rurociągów. We wszystkich przewodach występowała daleko posunięta korozja. Dowodem tego były liczne perforacje ścianek, powodujące punktowe wycieki. Zły stan techniczny rurociągów tłocznych wynikał również z nie najlepszej jakości stali użytej do ich budowy. Jednak największy wpływ na degradację przewodów miały wibracje pochodzące od intensywnego ruchu samochodowego na Wisłostradzie.

Projekty przewidywały wykonanie kilkudziesięciu instalacji rękawa o jednorazowej długości od 100 do 500 m. Lokalizacja miejsc do wprowadzania rękawa musiała uwzględniać zgodę na zajęcia terenu i reorganizację ruchu również w okresie zimowym. Czyszczenie i inspekcja telewizyjna musiały odbywać się z miejsc przewidzianych do instalowania rękawów bezpośrednio przed zamówieniem materiałów. Obliczenia wytrzymałościowe, mające ustalić minimalną grubość instalowanych rękawów, były wykonywane osobno dla każdego odcinka wg normy amerykańskiej ASTM F1226 i weryfikowane zgodnie z wytycznymi duńskimi (Statisk dimensionering ved fornyelse af aflobsledninger 2. udgave, December 2001).

Długości rękawów zaprojektowanych przez Per Aarsleff Polska Sp. z o.o. wynikały przede wszystkim z konieczności zminimalizowania liczby wykopów, a także z planu sytuacyjnego ułożenia rurociągów i uwarunkowań technicznych związanych z procesem instalacji rękawa:

• maksymalne dopuszczalne ciężary transportu z rękawem musiały odpowiadać nośności konstrukcji drogowo-mostowych wzdłuż trasy przewozu,
• połączenia rękawów, o ile to było możliwe, powinny mieć miejsce bez dodatkowych wykopów montażowych czy też komór połączeniowych,
• zmiany średnic rękawów i kierunków przebiegu powinny mieć miejsce na końcach naprawianych sekcji.

W technologii Aarsleff jednorazowo można odtworzyć nawet 400 mb rurociągu.

Rękaw instalowany w kanale 900 mm.

Powyższym wymogom odpowiadały następujące maksymalne jednorazowe długości rękawów Ø600-450 m, Ø900-350 m, Ø1000-350 m, Ø1200-300 m. Część rękawów (10 instalacji) wprowadzana była z istniejących komór, natomiast pozostałe (15 instalacji) przez odpowiednio zabezpieczone wykopy technologiczne i wycięcie fragmentów istniejących rurociągów. Większość wykopów (w sumie 11) umiejscowiono poza obszarem jezdni (w trawnikach lub w chodnikach) nie utrudniając tym samym ruchu na Wisłostradzie, jedynie w 4 przypadkach konieczne było zwężenie jezdni dla potrzeb renowacji.

Do realizacji zadania zastosowano ww. technologię rękawa termoutwardzalnego. Proces renowacji wg tej technologii rozpoczyna się od wprowadzenia do oczyszczonego przewodu folii polietylenowej, która zapobiega napływowi wód gruntowych do remontowanego kanału oraz uniemożliwia wypłukiwanie żywic z rękawa. Odpowiedniej średnicy i długości rękaw instalowany jest wewnątrz naprawianej rury poprzez tymczasowo montowany pionowy odcinek, w którym zamocowany jest pierścień umożliwiający wywinięcie rękawa. W celu wymuszenia inwersji rękawa jego pionowy odcinek jest wypełniany wodą z hydrantu. Proces wprowadzania rękawa nie powoduje przemieszczania się materiału względem wewnętrznej powierzchni naprawianej rury, dzięki czemu nie ma potencjalnej możliwości uszkodzenia elastycznego materiału rękawa (np. podczas jego przeciągania). Ze względu na duże średnice i długości jednorazowo naprawianych odcinków konieczne jest zastosowanie specjalnego przenośnika taśmowego. Po wykonaniu pełnej inwersji rękawa wypełniająca go na całej długości woda zostaje podgrzana do temp. ok. 80-90oC powodując utwardzenie żywicy, jaką jest on nasączony. Do ogrzania tak ogromnej ilości wody (do 350 m3) wykorzystywano dwa kotły olejowe o mocy 1,5 MW każdy. Po utwardzeniu wykładziny i schłodzeniu wody zmniejszane jest ciśnienie wewnątrz rury, a następnie odcinane są końcówki rękawa. Zastosowanie technologii rękawa pozwala na równomierne pokrycie wewnętrznej powierzchni naprawianego rurociągu oraz poprawienie parametrów hydraulicznych kosztem minimalnego zmniejszenia jego średnicy. Należy w tym miejscu zaznaczyć, że na przewodach tłocznych, tuż po zakończeniu instalacji rękawa, wykonywano próby ciśnieniowe. Wartość ciśnienia roboczego na poddawanej naprawie sieci wyniosła do 0,3 MPa, próba ciśnieniowa wykonywana była natomiast dla wartości 0,4 MPa. Test ciśnieniowy potwierdził szczelność wykonanej powłoki. Łączenie dwóch końców naprawionych odcinków w wykopach lub komorach wykonywane było poprzez króćce dwukołnierzowe skręcane z flanszami kołnierzowymi przyspawanymi do końcówek starych rur. Miejsca załamań tras przewodów, zmian średnic, a także końcówki podlegały laminowaniu ich powierzchni już po zakończeniu renowacji, a przed połączeniem odcinków naprawionego przewodu w jedną całość.

Rękaw 1200 mm instalowany na skarpie w ulicy Karowej z piętnastometrowym spadkiem.

Instalacja rękawa Aarsleff wymaga zbudowania wieży inwersyjnej.
Duże średnice są wprowadzane przy pomocy mobilnego podajnika taśmowego.

 W czterech przypadkach, w celu zminimalizowania uciążliwości dla ruchu drogowego, połączenie rękawów wykonano poprzez zakładkę jednego do wnętrza drugiego bez wykonywania wykopu montażowego. Takie rozplanowanie prac pozwoliło wydłużyć odległość pomiędzy wykopami montażowymi do ponad 600 m. Czas potrzebny do wykonania renowacji poszczególnych odcinków wynosił od 4 do 6 dni. Ostatnim etapem prac było przeprowadzenie inspekcji tv, która potwierdziła wysoką jakość wykonanych rękawów. Przy realizacji projektu spełniono wszystkie wymagania inwestora oraz terminowo wykonano powierzone zadania. Za wykonanie „Renowacji w technologii rękawa układu grawitacyjnego i tłocznego przepompownia „Powiśle” firma Per Aarsleff Polska otrzymała w 2003 r. nagrodę „Projekt Roku 2002”, przyznaną przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Technologii Bezwykopowych (International Society for Trechless Technology). W uzasadnieniu werdyktu zdecydowanie zostały podkreślone udział i zaangażowanie w projekt zarówno władz miasta stołecznego Warszawy, jak i inwestora – Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji. Taki model współpracy z wykonawcami przy realizacji zadań w technologiach bezwykopowych został określony jako wzorcowy. Uroczyste wręczenie No-Dig Award odbyło się 31 marca 2003 r. w Las Vegas, w USA.

Efekt udanej współpracy stron kontraktu.
Nagrodą za najlepszy bezwykopowy projekt roku na świecie w 2002 roku uhonorowano inwestora,

eksploatatora oraz wykonawcę renowacji kanalizacji w Warszawie.

Modernizacja pionów deszczowych pałacu w Wilanowie
Przy tej realizacji przedmiotem prac remontowych były odcinki kanalizacji deszczowej znajdujące się wewnątrz murów pałacu, jako te, które z uwagi na zabytkowy charakter obiektu nie mogły być wymienione w tradycyjny sposób (np. poprzez wykucie bruzd w murach i ułożenie nowych rur).

Ocena stanu istniejącego
Pałac w Wilanowie składa się z trzech zasadniczych części:

• środkowej, zwanej korpusem;
• skrzydła prawego po stronie południowej;
• skrzydła lewego po stronie północnej.

Odprowadzanie wody z dachu pałacu rozwiązane jest w dwojaki sposób:

• miedziane rury umieszczone na elewacji pałacu - po stronie południowej skrzydła prawego oraz po stronie północnej skrzydła lewego;
• rury żeliwne umieszczone wewnątrz muru pałacu - w korpusie oraz po stronie północnej skrzydła prawego i po stronie południowej skrzydła lewego.

Umieszczenie pionów deszczowych wewnątrz muru pałacu powoduje całkowity brak dostępu do rur w celu ich kontroli i konserwacji. Stwarza to zagrożenie zawilgocenia elewacji przez ewentualne nieszczelności rur.

Zastosowane rozwiązania
W celu wyeliminowania możliwości przenikania wody do muru (szczególnie w związku z trwającymi pracami remontowymi elewacji) zastosowano uszczelnienie rur wykładziną nasączoną żywicą. Wykładzina nasączona żywicą przed utwardzeniem jest elastyczna, dzięki czemu dopasowuje się do przebiegu przewodu, w którym jest układana. Ponieważ jest ona wykonana w jednym odcinku, eliminujemy również jakiekolwiek połączenia, które mogą być źródłem potencjalnych przecieków.

Każdy zabytek poza fasadą skrywa pod ziemią tajemnice,

które można obejrzeć przy pomocy samobieżnej kamery telewizyjnej.

Prace przygotowawcze
Wykonane inspekcje tv pionów deszczowych pokazały ich stan techniczny i przebieg wewnątrz muru. Na podstawie wykonanych prac stwierdzono, że:

• piony deszczowe wykonane są z rur żeliwnych Ø150 mm;
• rury posiadają niewielką korozję powierzchniową;
• na każdym pionie występuje od 5 do 7 łuków ok. 900, prawdopodobnie wymuszonych kształtem elewacji;
• na pionach występują kształtki rewizyjne do czyszczenia, jednak brak do nich dostępu od strony piwnic;
• niektóre piony łączą się ze sobą wewnątrz muru, poprzez trójniki żeliwne;
• włączenie pionów do kanalizacji zewnętrznej odbywa się do studni rewizyjnych lub bezpośrednio do kanału przez trójnik.

Pod korpusem pałacu w Wilanowie był zlokalizowany nieszczelny
przewód deszczowy stanowiący zagrożenie dla stabilizacji fundamentów.
Wykonana w 2002 roku renowacja wyeliminowała problemy eksploatacyjne.
Dzisiaj pozostała jedynie pielęgnacja, ale ogrodów nad nim.

Prace zasadnicze
W celu przeprowadzenia remontu pionów deszczowych, przy jednoczesnym zminimalizowaniu uciążliwości dla zabytkowego obiektu i osób z niego korzystających, wykonywano następujące prace:

• czyszczenie wszystkich odcinków przewidzianych do renowacji i powtórną inspekcję tv każdego odcinka. Inspekcja tv była podstawą do zamówienia materiałów do wykonania renowacji. W niektórych przypadkach konieczne było wykonanie wykopów punktowych w pobliżu elewacji pałacu (w miejscu wyjścia rury deszczowej z muru budynku);
• wykonywano renowację pionów deszczowych, ustalając uprzednio miejsca zakończenia renowacji pionu deszczowego oraz sposobu uszczelnienia pionu deszczowego na początku (na dachu) i na końcu (w piwnicy lub w terenie);

Zasadnicze prace renowacyjne składały się z następujących etapów:

• czyszczenie pionu i wykonanie inspekcji tv przed renowacją;
• montaż k ształtek u szczelniających i p ołączeniowych (w miarę potrzeby po ustaleniu z zamawiającym);
• przygotowanie materiału o odpowiedniej długości i nasączenie żywicą;
• instalacja wykładziny wewnątrz pionu zgodnie z techniką założenia wykładziny od dołu, tj. z wykopu lub z piwnicy budynku w kierunku dachu;
• obcięcie końców wykładziny po utwardzeniu, wykonanie inspekcji tv powykonawczej;
• uszczelnienie pionu na dachu i połączenie pionu na dole z kanalizacją zewnętrzną.

Po wykonaniu renowacji przekazano zamawiającemu następującą dokumentację powykonawczą z przeprowadzonych prac:

• opis technologii renowacji pionów metodą AARSLEFF;
• plan sytuacyjny obiektu oraz trasy przebiegów poszczególnych pionów;
• raport z inspekcji tv przedwykonawczej i powykonawczej;

Przy realizacji ww. projektu istniała techniczna możliwość wykonania renowacji pionu deszczowego od dachu pałacu aż do wyjścia rury z muru (fundamentu) w jednym odcinku. Problematyczna była tylko ilość łuków i ich kątów załamania. Na podstanie inspekcji tv wykonanej przy użyciu kamery bez obrotowej głowicy, umieszczonej na sztywnym włóknie, nie można było określić dokładnie kształtu łuków, a co za tym idzie, również oporów, jakie łuk będzie stawiał układanej wykładzinie. Toteż z uwagi na toczące się dyskusje, dotyczące szeroko pojętej rewitalizacji zespołu pałacowo-parkowego, nie można było określić docelowego układu kanalizacji zewnętrznej usytuowanej wokół pałacu.

Zastosowane w Wilanowie rozwiązania funkcjonują bez zarzutu. Między innymi za ten projekt firma otrzymała nagrodę „Renowator” w kategorii Za szczególne osiągnięcia w renowacji stref historycznych na VI Europejskiej Giełdzie Informacji Renowacyjnej w Krakowie.

Opracowanie: Per Aarsleff Polska Sp. z o.o.
Fotografie: materiały własne