Kako poteka brezrovna polaganje cevi: značilnosti metode + primer dela

Pri gradnji novih cevovodov ter pri popravilu ali zamenjavi starih komunikacijskih linij se aktivno uporablja polaganje cevi brez izkopa.

Raznolikost metod omogoča izbiro optimalnega načina – glede na zahtevnost odseka ali gostoto pozidave.

V tem gradivu bomo podrobno predstavili metode polaganja cevovodov brez izkopa in njihove značilne lastnosti.

Prednosti in značilnosti polaganja cevi brez izkopa

Očitne prednosti v primerjavi z zemeljskimi deli pri kopanju jarkov so naslednji vidiki:

• skrajšanje rokov izvedbe del;
• zmanjšanje stroškov za obnovo urejenosti okolice;
• ohranitev delovanja infrastrukturnih objektov v običajnem načinu;
• zmanjšanje vpliva na okoljsko občutljiva območja.

Izbira metode polaganja cevovoda brez izkopa je odvisna od premera potrebne vrtine, značilnosti reliefa in tal, materiala položenih cevi, prisotnosti ali odsotnosti obstoječih komunikacij.

Naravna vodna telesa, nadzemna in podzemna infrastruktura, zelene površine in zgradbe niso prizadeti, če se dela pri gradnji cevovodov izvajajo na način brez izkopa

Možnosti izvedbe je veliko, vendar med njimi lahko izpostavimo štiri glavne metode: sanacijo, prediranje, prebijanje tal in horizontalno-usmerjeno vrtanje.

Rekonstrukcija in zamenjava cevovoda z metodo sanacije

Metoda sanacije se uporablja v primerih, ko je bilo med pregledom ugotovljeno, da je treba obstoječi cevovod v celoti ali delno zamenjati.

S pomočjo sanacije se učinkovito rešujejo naslednje težave:

• zamašitev odsekov cevovoda in nastanek razpok;
• uničenje lokalnih vej komunalnih vodov zaradi korenin dreves;
• nevarnost preboja cevi zaradi korozije.

Glede na stanje komunalnih vodov in zastavljene naloge se uporablja tehnologija relininga ali renovecije.

Tehnologija relininga ali “cev v cevi”

Relining je variant sanacije, ki se uporablja za cevovode, pri katerih je mogoče neznatno zmanjšanje premera. Če je dejanska življenjska doba jeklenih cevi izčrpana in obstaja strah, da delujejo do naslednjega preboja, jih predhodno očistijo usedlin kalcija, rje in peska.

Pripravijo polietilenski vložek v obliki rokava, ki ga predhodno od znotraj napolnijo s polimerno sestavo, enakomerno porazdeljeno po celotni dolžini. Ta polimerni nogavico pod pritiskom vode ali zraka razširijo znotraj cevi, hkrati pa ga obrnejo navzven, tako da se predhodno nanešena sestava prilega stenam cevovoda.

Ko rokava napolni celoten segment obrabljenega cevovoda, se pod vplivom temperature izvede proces polimerizacije. Posledično se povečata tako trdnost komunalnih vodov kot njihova prepustnost.

Druga tehnologija relininga vključuje polaganje novih polipropilenskih cevi znotraj obstoječih starih. Na ta način se zamenjajo jekleni, keramični, azbestno-cementni, litoželezni, betonski in armiranobetonski cevovodi s premerom 200-315 mm.

Relining – hiter in ekonomičen način obnove cevovoda ter povečanja njegove prepustnosti, kljub majhnemu zmanjšanju notranjega premera cevi.

Pri tem je treba upoštevati, da se na mestih povezave PVC cevi oblikuje spoj približno 15 mm, od katerega je treba izmeriti režo med notranjim premerom stare cevi in zunanjo površino nove cevi.

Zaradi nizkega hidravličnega upora plastičnih cevi se prepustnost ne poslabša niti ob zmanjšanju premera.

Obnova cevovodov po tehnologiji renovacije

Še ena možnost sanacije je renovecija. Od relininga se razlikuje po precej manj nežnem ravnanju z obstoječimi napeljavami, ki se uničijo in stisnejo v tla ter tako ustvarijo zaščitno lupino za nov cevovod, ki ima pogosto večji premer.

Pri uporabi tehnologije renovecije se obrabljeni segmenti starega cevovoda uničijo in vtisnejo v tla, s čimer se za nove napeljave ustvari dodatna zaščitna lupina.

Za takšno brezizkopno polaganje cevi je potrebna specializirana oprema – uporablja se pnevmatska udarna naprava s konusom-razširjevalcem, opremljenim z rezalnimi rebri. Video pod člankom nazorno prikazuje, kako konus obvlada cev iz 6-milimetrske jeklene pločevine.

Delovni mehanizem se pritrdi na vlečno vrv, nato pa se postopoma priključijo moduli iz PVC cevi, katerih dolžina lahko niha od 600 do 1000 mm – odvisno od širine jaška. Pnevmatska cev se priključi na kompresor, nato pa se skupaj z varnostno vrvjo potegne skozi priključene module.

Vhod v zamenjani cevovod se razširi in vanj se vstavi pnevmatska udarna naprava. Ko se premika po napeljavi, jih razbija, medtem pa za seboj vleče položilni material.

Metode prediranja tal

Vdor v tla se prav tako izvaja v precejšnjem številu različic. To so tehnologije mikrotuneliranja, uporaba pnevmatskih udarnih kladiv, usmerjeno polžasto vrtanje, nadzorovan in nenadzorovan prebod.

Vsaka od teh metod brezizkopnega polaganja je zahtevana in aktualna, odvisno od mesta lege napeljav.

Ovoj za cevi ali metoda neusmerjenega predora

Pri tej metodi se zaščitna cev vtisne v tla, medtem pa se hkrati izvaja odvzem materiala. Za odvzem se najpogosteje uporabljajo polži, redkeje stisnjen zrak in izpiranje z vodo.

Nenadzorovan prebod se uporablja pri kateri koli vrsti tal, čeprav lahko pride do težav v primeru nevezanih tal in ob prisotnosti velikih kamnov, ko se zaščitna cev stisne v tla ali pa se njeno napredovanje blokira.

V fazi priprave del se ohišna cev v jami postavi natančno vzdolž osi vrtanja. Zaradi morebitnih ovir se lahko pot gibanja prilagodi z uporabo dveh cevi, pri čemer je ena izbrana z večjim premerom, kot je potreben, znotraj nje pa se položi pramen cevi potrebnega premera.

Zunanja cev služi kot nekakšen ovoj in ščiti delovni cevovod, kar je pomembno v primerih, ko se polaganje izvaja pod železniškimi ali tramvajskimi tiri ter pod avtocestami z veliko obremenitvijo.

Ena najpogostejših naprav za brezrovinsko polaganje pramenov cevi majhnega premera. Prednosti naprave – kompaktnost in enostavnost prevoza.

Razlika v premeru običajno znaša 150–250 mm, medcevni prostor pa se zapolni z zalivko – cementno-peščeno malto. S tem se zmanjša pritisk zemljine na delovno cev, zmanjša se obremenitev zaradi prometa, poleg tega pa se zagotovi zaščita pred vplivom drugih bližnjih komunalnih vodov.

Dolžina segmentov ohišnih cevi se giblje od 3 do 12 metrov; med polaganjem se zaporedoma varijo.

Razlike pri usmerjenem prediranju

Ta metoda se od nevodljivega prebijanja razlikuje po dodatni uporabi odklonilnih plošč – jeklenih plošč, pritrjenih na sprednjem delu ohišne cevi. Te se dvignejo s pomočjo hidravličnih valjev, s čimer se prilagodi smer prebijanja.

Naprava za vodljivo prebijanje tal UPGK-40U se lahko uporablja v jaških s premerom do enega metra s pokrovom jaška do 600 mm.

V obeh primerih se za zmanjšanje trenja uporablja bentonitna suspenzija, ki se po polaganju cevovoda izčrpa in je po filtraciji lahko ponovno uporabljena.

Več o tehnologiji polaganja cevi z metodo prebijanja lahko preberete v tem materialu.

Uporaba pnevmatskih kladiv (pnevmoprobijalnikov) v gostih tleh

Uporaba pnevmatskih prebijalnikov za prebijanje tal je najcenejša, najhitrejša in najučinkovitejša metoda zaradi relativno visoke natančnosti brezrovinskega vrtanja.

Ta metoda ne zahteva izdelave dodatnih opornikov za hidravlične dvigalke, uporablja se majhna in lahko prenosljiva oprema, minimalne zahteve pa so tudi glede priprave gradbišča.

Pnevmatski prebijalnik takšne moči se uporablja za prebijanje vrtin s premerom od 155 mm brez razširjevalca do 245 mm ob uporabi razširjevalca.

S pomočjo stisnjenega zraka se razvije dovolj udarne energije, pod vplivom katere se odprta jeklena cev dolžine do 80 metrov zabija v tla visoke trdnosti. Povprečna hitrost polaganja pri tem znaša 15 metrov na uro. Po polaganju cevi očistijo zemlje z vodo in stisnjenim zrakom. Cevi velikega premera se čistijo ročno.

Prednosti tehnologije mikrotuneliranja

Postopek mikrotuneliranja je popolnoma avtomatiziran. Obodne in delovne cevi so izdelane ne le iz jekla, ampak tudi iz keramike, steklenih vlaken, litega železa in armiranega betona. Povprečna razdalja prehoda brez ponovne namestitve dvigalne postaje znaša od 100 do 250 metrov.

Kompleksi za mikrotuneliranje omogočajo polaganje jeklenih in armiranobetonskih oblog s premerom do 1700 mm v tleh, ki vsebujejo skale in kamnite vključke.

Razdalja prehoda se razlikuje glede na vrsto tal, moč potisnega okvirja, s katerim je opremljen mikrotunelski kompleks, ter glede na material uporabljenih cevi – odvisno od tega, kakšno tlačno silo cev lahko prenese.

Uporaba naprav za usmerjeno spiralno vrtanje

Uporaba polžnih vrtalnih naprav je poceni alternativa mikrotuneliranju. Take naprave omogočajo polaganje obodnih cevi z visoko natančnostjo in upoštevanjem projektnega naklona, kar je pomembno za gravitacijske komunikacije.

Omejitev pri uporabi so lahko plavni peski in veliki trdni vključki v tleh. Razdalja prehoda običajno ne presega 80 metrov.

Največja dolžina vrtine do ponovne namestitve polžne vrtalne opreme – približno 80 metrov. Razdalja je odvisna tudi od trdnosti obodne cevi.

Uporaba polžev z votlo gredjo omogoča vrtanje brez izdelave sprejemnega izkopa.

Metoda horizontalno-usmerjenega vrtanja

To je verjetno najdražja metoda med vsemi obstoječimi pri brezjarkovnem polaganju cevi, a tudi najbolj visokotehnološka.

K HDD se zatečejo ne le pri potrebi po vrtanju na daljše razdalje in polaganju cevi velikih premerov, ampak tudi v primerih, ko je treba položiti kratek odsek cevovoda z majhnim premerom v neposredni bližini zasebnih posesti ali kulturno dragocenih objektov.

V postopku se uporablja vrtalna tekočina, ki zmanjšuje trenje pri vleku cevnega svežnja, ohranja izkopano zemljo v suspenziji, da prepreči stiskanje polaganega materiala, hladi in maže opremo ter odnaša izkopano zemljo na površje.

Vrtalna raztopina se pripravi z redčenjem bentonita v vodi – naravnega minerala s kompleksom posebnih dodatkov. Dobljena suspenzija preprečuje podiranje kanalov, odpravlja potrebo po delnem ali popolnem črpanju podtalnice, saj lahko opravlja svoje funkcije tudi v prepustnih tleh.

Horizontalno usmerjeno vrtanje v vodonasičenih tleh zahteva natančen nadzor nad tlakom in pretokom vrtalne raztopine ter uporabo posebnih dodatkov pri njeni pripravi.

Ker se voda za pripravo raztopine črpa iz vodnih teles v neposredni bližini, je treba upoštevati prisotnost mineralnih soli in pH podtalnice, saj lahko ti parametri vplivajo na stabilnost suspenzije. Tak pristop omogoča preprečitev nenadzorovanega izpiranja.

Izvajanje del HDD lahko razdelimo na več faz:

• načrtovanje poti vrtanja;
• priprava delovišča;
• izvedba pilotne vrtine;
• faza širjenja vrtine;
• povratno vlečenje;
• obnova območja.

Oglejmo si vsako točko načrta.

Faza načrtovanja in izračun trajektorije vrtine

Pred začetkom vrtanja je treba izračunati in načrtovati pot vrtine.

Upoštevati je treba ne le dolžino in globino poti, ampak tudi morebitne ovire, kot so:

• zbijnost tal, njihova poroznost in lepljivost;
• vsebnost vlage in nivo podtalnice;
• prisotnost velikih kamnov in skalnih formacij;
• podzemne strukture, ki mejijo na območje vrtanja.

Določijo se morebitna tveganja in pošljejo obvestila reševalnim službam ter Upravi GIBDD.

Tudi pri polaganju komunalnih vodov na kratke razdalje je treba natančno izračunati pot vrtine ter upoštevati morebitna tveganja.

Izdelan je načrt poti vrtanja ali pa se označbe naredijo neposredno na površini območja. Pri resnem inženirskem pristopu se upoštevajo vhodni in izhodni koti svedra ter minimalno dovoljeni radiji ukrivljenosti palične vrvi.

Največja obremenitev naprave nastane pri hkratnem širjenju pilotne vrtine in polaganju cevovoda, zato se izračuni izvajajo s prilagoditvijo glede na moč opreme.

Organizacija lokacije za izvedbo horizontalno-usmerjenega vrtanja

Komplet HDD se dostavi na objekt, razloži in postavi na delovišču. Potrebno je preveriti kot nagiba vrtalnega okvirja in izvesti sidrno pritrditev naprave.

Brez takšne pritrditve se sveder, njegov pogon in vrtalni okvir hitreje obrabljajo, zato fiksacije ne smemo zanemariti. Nato je treba opraviti testni zagon mešalnika za suspenzijo in motorjev naprave ter se prepričati o stabilnosti povezave cevi hidravličnega sistema.

Izvedba pilotne vrtine

Pilotno vrtanje obsega prehod celotne dolžine poti vrtine z majhnim premerom, ki zadostuje za vlečenje vrste palic. Prvi segment se naloži v vodilno palico, navojni spoj se obilno namaže in poveže z vrtalno glavo – napravo, ki jo sestavljajo oddajnik lokacijskega sistema, sama vrtalna lopatica in filter za dovod suspenzije.

Nato se izvaja dovod bentonitne raztopine in uravnavanje tlaka – to je potrebno, da se prepričamo, da suspenzija teče skozi cevi v vrtalno palico, vstopi v drog, filter in šobe vrtalne glave, nato pa izstopi z zahtevanim pritiskom.

Operater naprave izdela vhodno odprtino pravokotno na površino tal glede na vzdolžno os vrtalne glave, nato pa izvaja vrtanje, pri čemer zaporedoma podaljšuje vrsto palic.

Majhna ekipa operaterjev, minimalen poseg v obstoječo krajino, visoka hitrost gradnje cevovodov – tehtni argumenti v prid HUV

Operater lokacijskega sistema beleži položaje, globino in kot vrtanja, preverja z načrtovano potjo in na načrt vnese dejansko pot, če je potrebno preusmerjanje. Ko se vrtalna glava pojavi na izhodni točki, je pilotno vrtanje zaključeno.

Faze širjenja vrtine in polaganja tunela

Med pilotnim vrtanjem se oblikuje vrtina širine 75–100 mm, kar je pogosto dovolj pri polaganju komunikacij majhnega premera. Če je premer vrtine manjši, kot je potrebno, se v nasprotno smer vleče reamer-razširjevalnik.

Pogosto se ta faza združi s polaganjem komunikacijskih sredstev, takrat se za vrtečim se razširjevalnikom namesti vrtljivi spoj (swivel), da se položen material ne zvija.

V nekaterih primerih se glede na sile, potrebne za vlečenje, ločeno izvede širjenje vrtine toliko, da velikost tunela omogoči polaganje materiala zahtevanega premera.

Povratno vlečenje se izvaja tudi z dovodom vrtalne tekočine, da se zmanjša trenje materiala ob stene vrtine. Ko se vleče vrsta palic za dolžino palice, operater HUV prekine dovod suspenzije, ustavi vrtenje in odklopi palico, nato pa ponovno zažene delovanje naprave.

Postopek se ponavlja, dokler se razširjevalnik ne pojavi iz vhodne odprtine vrtine.

Zaključek del in obnova ozelenitve

Ko je brezjarkovno polaganje cevovoda končano, se izklopi motor naprave, odklopi se položena vrsta komunikacij, odstranijo se spojniki, vrtljivi spoj in filter.

Vsi pripomočki se očistijo zemlje, obdelajo z vodoodporno mastjo. Ostanki suspenzije se izčrpajo, delovna jama se zasuje in, če je mogoče, se obnovi naravna ali naravi podobna krajina.

Zaključki in koristen video na to temo

Vrtanje vrtine s priročnimi sredstvi na zasebnem zemljišču:

Videoposnetek o uporabi metode relininga:

Načelo obnove – porušitev jeklene cevi:

Navodila po korakih za uporabo kompaktne naprave za HDD:

Uporaba brezrovnega načina polaganja komunalnih vodov zahteva uporabo posebne opreme in določenih pripomočkov. Vendar pa je na kratkih razdaljah mogoče izvrtati vrtino s premerom 50–100 mm z običajnimi električnimi napravami. Glavno je, da pravilno opravite izračune.

Imate vprašanja, ste našli pomanjkljivosti v našem gradivu ali ga lahko dopolnite z dragocenimi informacijami? Prosimo, pustite svoje komentarje v bloku pod člankom.