A nem mászható csatornák kitakarás nélküli felújítása

Lőrincz András, Varga Zoltán AGRIAPIPE KFT.

A csatornahálózatok felújítása, illetve rekonstrukciója során egyre nagyobb szerep jut a feltárás nélküli, úgynevezett No-Dig eljárásoknak. Elterjedésüket az ismert előnyök – környezetbarát, gyors kivitelezés, nincs forgalomelterelés, nincs zaj és por, stb. – mellett az alkalmazott béléscső anyagok élettartama, szilárdsága és az alkalmazható technológiák széles választéka is elősegítette.
Egy-egy adott technológiai csoporton belül számos eljárást találunk, ugyanakkor ez a sokszínű kínálat megnehezítheti a megfelelő módszer kiválasztását.

Írásunkban a különböző lehetőségek párhuzamba állításával segítséget kívánunk nyújtani az adott feladat megoldásához alkalmas technológia kiválasztásában. Az összehasonlításokat a technológiákból adódó előnyök, hátrányok és a kivitelezési költségek összevetésével végezzük el. Tekintettel arra, hogy a felújítások, a rekonstrukciók többsége a nem mászható tartományba esik, ezért vizsgálódásainkat erre a területre irányítjuk: maximális átmérő 600 mm. Az elemzéseket a kivitelezésnél jelentkező specialitások mellett az előkészítő és befejező munkákra is kiterjesztjük.

Az összehasonlításokat az alábbi eljárás csoportokra végeztük el:

• bélelés helyszínen kikeményedő béléscsövekkel

(MSZ EN ISO 11296-4)

• bélelés rövidcsövekkel

(MSZ EN 13566-5)

• bélelés spirálisan tekercselt csövekkel

(MSZ EN 13566-7)

Bélelés helyszínen kikeményedő béléscsövekkel

Az MSZ EN ISO 11296-4 szabvány szerinti kivitelezés során egy gyantával átitatott tömlőt juttatunk a felújítandó csatornaszakaszba. Az átitatott béléscsövet nyomás alá helyezzük, így az szorosan nekifeszül a régi cső belső felületének. A következő lépés az átitatásnál felhasznált gyanta kikeményítése, mely történhet hőkezeléssel, valamint UV fénnyel.

A végeredmény egy több elemből álló kompozit - a felújítandó cső belső felületéhez szorosan illeszkedő – béléscső (CIPP), melynek felépítése az 1. sz. ábrán látható.

Az alkalmazott gyantavivő többféle változatban készülhet:  lehet egy vagy többrétegű, tűnemezelt filc, körkörösen szövött tömlő, alkalmazhatunk a rétegek között üvegszövetet, stb. A vivő anyag feladata, hogy a műgyanta egyenletes eloszlását biztosítsa a béléscső teljes egészében.

A kivitelezés során alkalmazott gyanta poliészter, epoxi vagy vinilészter lehet. Általában az első két anyagot alkalmazza a legtöbb eljárás. Összehasonlítva a két gyantatípust – epoxi, illetve poliészter -, a következő megállapításokat tehetjük: az epoxi gyanta a kikeményedés folyamán nem zsugorodik és nedves körülmények között is alkalmazható. Ezzel szemben a poliészter gyanta zsugorodik, emiatt a szoros felfekvés idővel megszűnik. Mivel nedves körülmények között nem alkalmazható, védőfóliát kell használni, amely megakadályozza, hogy a béléscső és a régi csatorna között ragasztásos kapcsolat alakuljon ki. Az epoxi gyantánál erre a fóliára nincs szükség, a béléscső beragasztásával a régi csővel szorosan együttműködő új közmű vezetéket kapunk.

Az alkalmazott bevonat a szállított közegtől függően kerül kiválasztásra. Feladata a gyanta és a szállított közeg érintkezésének megakadályozása. Szennyvíz és csapadékvíz csatornáknál poliuretán vagy polietilén lehet. A poliuretán bevonatot általában vékonyabb rétegben visszük fel. Ennek oka az, hogy a tömlő kifordítását kisebb nyomással – pl. állványcső segítségével – is meg lehessen oldani. A vékonyabb bevonat azonban rövidebb élettartamot jelent. Esetleges sérülés vagy nagymérvű kopás esetén a gyanta kioldódhat a vivő anyagból, ezért általában javasoljuk a vastagabb polietilén bevonatú tömlők alkalmazását.

Bélelés rövidcsövekkel

Ezek az eljárások a hagyományos csőbélelési technológiák csoportjába tartoznak. Az eljárás során egy a bélelendő csatorna belső átmérőjétől kisebb keresztmetszetű béléscsövet húzunk a felújítandó csatorna szakaszba.

A béléscső mérete olyan, hogy a tisztító aknákban lehessen összeépíteni. Ez általában maximum 0,8 m hosszúságot jelent. A csövek csatlakoztatása általában tokos kötéssel történhet, a megfelelő tömítést a tokokban elhelyezett különböző profilú gumik biztosítják. Az összeépített csövek elhelyezése csörlővel vagy hidraulikus úton történik, de ez minden esetben szakaszos behúzást jelent. A béléscsövek készülhetnek polipropilénből, polietilénből vagy PVC-ből. A béléscső és a régi csatorna között keletkezett ún. gyűrűs teret ki kell injektálni. Az injektáláshoz térkitöltőt, úgynevezett habbetont is alkalmazhatunk, mivel a béléscső önálló csatornacsőként működik. Az eljárás hátránya a nagymértékű keresztmetszet-csökkenés, amely – az eredetihez képest - jelentősen kisebb szállító kapacitást eredményez. A keresztmetszet-csökkenés DN 300 mm-es csatorna esetében akár 30% is lehet.

Bélelés spiráltekercselt béléscsövekkel

Az eljárás során a felújítandó csatorna belsejében készítjük el a béléscsövet, a nevéből adódóan tekercseléssel. Ehhez egy műanyagból készült profil szalagra és egy tekercselő gépre van szükség.
A profil szalagot - amely ebben a mérettartományban általában PVC-ből készülhet -, üzemi körülmények között extrudálással állítják elő és dobra feltekert állapotban szállítják a helyszínre. A profil szalag két szélén egymásba kapcsolható zár-rendszer  fut végig, míg a zárak között hosszanti bordák biztosítják a béléscső jó szilárdsági mutatóit.
A tisztító aknába telepített tekercselő berendezés a profil két végén végigfutó zárelemeket egymásba pattintva állítja elő a spiráltekercselt béléscsövet.

A folyamatos csőgyártás során a bélelőcső forogva halad a bélelendő csőszakaszban a tervezett végpontig. Ezt követően rendszertechnikailag kétféle építési eljárás közül választhatunk:

1. hagyományos módon gyűrűs térrel

Ebben az esetben a tekercselő gépen beállított béléscső külső átmérője változatlan marad és így a két béléscső közötti teret injektálni kell.

2. szorosan felfekvő módon:

Ebben az esetben a tekercselés befejezése után a béléscsövet expandáltatjuk, ennek hatására a béléscső kitágul és szorosan nekifeszül a csatorna belső falának.

A béléscső expandálásának folyamata:

A fix méretre legyártott béléscső átmérőjének növelését a szalag két szélén végigfutó speciális mechanikus zár biztosítja, amelyet a 2. számú ábrán mutatunk be.

A kettős mechanikus zár közül az egyik a formatartó (alaktartó zár), a másik a tömítő zár. A tekercseléses béléscső gyártásában a két zár közé egy acél sodronyt helyezünk. A tömítő zárba pedig egy speciális tömítő anyag kerül, amely az expandálás során a profil szélek egymástól való elcsúszását, elmozdulását rögzíti. A legyártott béléscső végét (aknában) rögzítjük, majd az acél sodrony visszahúzásával a formatartó, alaktartó zárat eltörjük és a szalag szélek a tömítő zárban egymáson elcsúszva teszik lehetővé a béléscső átmérőjének növelését. Ez a növekedés (expandálás) mindaddig tart, amíg a bélelendő csatorna belső falát el nem érjük. Így tehát egy szorosan felfekvő béléscsövet kapunk.

A bélelést megelőző előkészítő munkák

A nem mászható csatornákban felhalmozódott anyagok eltávolítására általában nagynyomású hidraulikus tisztítást alkalmazunk. Ez az eljárás vált be leginkább a lerakódások leválasztására és a csatornából való eltávolítására.

A különböző eljárások azonban más-más hatékonyságú tisztítást igényelnek. A béléscső és a csatornacső között ragasztásos kapcsolatot biztosító technológiáknál azonban a csatorna belső felületének intenzívebb tisztítására van szükség. Ezt általában speciális tisztítófejekkel, illetve nagyobb tisztítási nyomással lehet elérni. A cél az, hogy a csatorna belső falának pórusaiba lerakódott anyagok pl.: vegyszer, zsír, stb. is eltávolításra kerüljenek. Ellenkező esetben a két cső közötti ragasztásos kapcsolat csak részben jön létre.

A tisztítás hatásosságát minden egyes béleléses technológiánál ellenőrizni kell ipari televíziós vizsgálattal még a bélelés megkezdése előtt.

Csatornahálózatok vizsgálata

Magyarországon a legelterjedtebb az ipari televíziós vizsgálat (ITV), amelyet a béleléses felújítások során alkalmaznak. Az ipari televíziós vizsgálatokat itt nem részletezzük, mivel alkalmazásuk széles körben ismert. Szükséges azonban megjegyezni, hogy az ITV vizsgálatokat célszerű kiterjeszteni pl.: ovalitás méréssel. Az ovalitás vizsgálat során képet kapunk a csatorna profiljáról, ez elősegítheti a béléscső méretezését, pl.: milyen kategóriába kell sorolni a felújításra váró csatornaszakaszt.

Az ovalitás vizsgálat azonban az alkalmazandó technológia megválasztását is elősegítheti, így derülhet ki, hogy egyáltalán valamely eljárással, béléscsővel felújítható-e még a csatorna? Ilyen és hasonló kérdésekre ad választ a vizsgálat.

Meg kell említenünk, hogy már léteznek olyan vizsgáló robotok, amelyek nem vizuális módon ellenőrzik a csatorna állapotát. Ilyenek azok az eljárások, amelyek rugalmas lökéshullámmal operálnak, és ennek alapján kapnak információt a károsodásokról. Egy ilyen sémát mutat a 3. sz. ábra.

A vizsgálat során a csőszakasz belső felületét mechanikus „sokk-hatás” (ütés) éri. Erre válaszul a csőfalban rugalmas lökéshullám gerjed, amelyet egy érzékelő rögzít. A hullám elemzésével megállapítható a repedés, a falvastagság-csökkenés, valamint a csőfal állapota. Sajnos Magyarországon ezt az ellenőrzést még nem alkalmazzák.

A bélelést megelőző robotmunkák

A felújítandó csatornahálózatokban gyakran találkozunk gyökérbenövésekkel, különböző belógásokkal, illetve nem kívánatos jelenségekkel. Ilyenek például a bekötéseknél, tokoknál lévő betonbefolyások, valamint a különböző mértékű vízbetörések. Ezeknek a hibáknak a kijavítása a mászható csatornáknál kézi erővel, kézi eszközökkel történik. A nem mászható tartomány esetében különböző típusú csatorna robotokat alkalmazhatunk. A gyökerek, a belógások és a betonbefolyások eltávolításához különböző marófejeket alkalmazunk, melyek segítségével ezeket az akadályokat levágják, leválasztják a felületről. Ezt követően ezen anyagokat nagynyomású hidraulikus tisztítóberendezéssel távolítják el a csatornából.

Megállapíthatjuk, hogy e jelenségek a bemutatott eljárások esetében nem kívánatosak és a bélelés előtt biztosítani kell az akadálymentes szabad keresztmetszetet.

Komoly nehézséget jelenthet a bélelések során a csatornába történő vízbetörés. Különösen érzékenyen érinti ez a helyszínen kikeményedő béléscsövet alkalmazó eljárásokat, de nehézséget okozhat a gyűrűstér kiinjektálásánál is.

Ezeket a vízbetöréseket a „tömlőző” és a rövid csöves eljárásoknál feltétlenül meg kell szüntetni. A vízbetörés megszüntetése történhet injektálással, valamint helyi, szakaszos béleléssel, melyet az alábbiakban ismertetünk.

Az injektálásos megoldásnál a vízbetörés helyét egy több funkciós gumi pakkerrel lezárják. A vízbetörés helyére injektáló anyagot juttatnak és a pakker belső részének felfújásával az anyagot a résbe juttatják. Az injektáló anyag kikeményedése után a vízbetörés megszűnik.

A szakaszos bélelés alkalmával egy felfújható pakker segítségével maximum 1 m hosszban egy gyantával átitatott tömlőt helyeznek a vízbelépés helyére. A gyanta megszilárdulása után a rövid béléscső a vízbelépés helyét lezárja.

A szorosan felfekvő spiráltekercselt béléscsövet alkalmazó eljárásoknál nincs szükség a vízbetörés és vízbelépés megszüntetésére.

A béléscső a csatorna üzemelése közben is elhelyezhető, ha a telítettség nem lépi túl a 30%-ot. A tisztítóakna és a csatornacső csatlakozási pontjaiban a vízbelépést injektálással kell megszüntetni.

A különböző technológiák költségei

A költségek könnyebb összehasonlítása érdekében a felújítandó csatorna állapotát az ATV-M 127-2 szerinti I. kategóriába soroltuk. A statikai számításoknál azonos fektetési mélységgel és üzemeltetési körülményekkel számoltunk. A béléscsövek falvastagságát a helyszínen kikeményedő és a spiráltekercselt béléscsövet alkalmazó eljárásoknál az ATV-M 127-2 szerinti méretezési programmal ellenőriztük. A rövidcsöves technológiánál a kereskedelemben kapható csöveket vettük figyelembe.

A helyszínen kikeményedő béléscsöves technológiánál 4 féle tömlő típussal számoltunk. Törekedtünk arra, hogy a statikai számításokból a biztonsági tényező közel azonos legyen. A kapott értékeket és bekerülési költségeket az 1., 2. sz. táblázatok tartalmazzák.

A közmű beruházások tekintetében a másik leggyakrabban felvetődő kérdés, hogy a feltárásos eljárások költségei hogyan viszonyulnak a „no-dig” technológiák költségeihez. Könnyen belátható, hogy amennyiben a felújítandó vezeték sűrűbb lakókörnyezetben, nagyobb mélységben, burkolt felszín alatt helyezkedik el, a „No-Dig” módszerek versenyképesebbek. Ezen túlmenően az alkalmazandó technológia kiválasztásakor a „társadalmi tényezőket” is célszerű figyelembe venni, melyekre néhány példát említenénk:

• utakat használók: időveszteség, késés a lezárások miatt, növekvő gépjármű (üzemanyag) költség, parkolóhelyek hiánya, növekvő baleseti kockázat  
• helyi lakosok: por, zaj, megnövekedett levegőszennyezés, kényelmetlenség
• helyi üzleti vállalkozások: forgalom kiesés, termelés folytonosságának zavarása
• természet és épített környezet: növények elpusztulása, felszíni és felszín alatti szennyezések, felszíni létesítmények, épületek sérülése,
• egyéb: hosszabb idejű munkavégzés-nagyobb baleseti kockázat munkavállalóknak és lakosoknak, életminőség és kényelem romlása, stb.

A fenti tényezők és hatások nem tartoznak a „project költségek” közé, hanem az utakat használókat, a helyi lakosokat, üzleti vállalkozásokat, a természetet és az épített környezetet terhelik.  Kitakarás nélküli építési technológia választásával a fent említett hatások szinte teljes mértékben kiküszöbölhetők.

Konklúziók

Az eddigiekből is megállapítható, hogy nagyon sok tényező befolyásolhatja a felújítási technológia kiválasztását. A statikai megfelelőség mellett számos üzemeltetéssel, előkészítéssel és kivitelezéssel kapcsolatos kérdést kell megvizsgálni. Ezek alapján célszerű a prioritásokat meghatározni.

Szeretnénk példaként külön megemlíteni a béléscső átmérőjének csökkenéséből adódó szállítókapacitás változás témakörét. A rövidcsöves technológiáknál a kisebb keresztmetszet a szállító képesség csökkenését eredményezi. Ez az érték akár
20-30 % is lehet, míg a szoros béléscső felfekvést biztosító eljárásoknál (CIPP, Expanda) a szállítókapacitás növekedésével is lehet számolni. A kismértékű keresztmetszet változás hatását a béléscső jó hidraulikai viszonyai kompenzálják. A számításokat a 3. sz. táblázat tartalmazza.

A kitakarás nélküli építési technológiák jelentős fejlődésen mentek keresztül az elmúlt időszakban. Az alkalmazott anyagok és technikai eszközök segítségével olyan új, jó minőségű közműveket hozhatunk létre, melyek élettartama megegyezik egy új, kitakarással épített vezeték élettartamával.

A legalkalmasabb építési-felújítási technológia kiválasztása közös feladat: a vezeték üzemeltetője a tervezők, és a kivitelezők bevonásával keresi a legoptimálisabb, környezetet is kímélő műszaki megoldást.

Írásunkkal szerettünk volna bepillantást nyújtani a „no-dig” világába és hasznos információkkal szolgálni ezen eljárások alkalmazásával kapcsolatosan.

Lőrincz András, Varga Zoltán