Technologie bezwykopowe w inżynierii środowiska

1. Wstęp 13
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski

2. Zalety bezwykopowych technologii budowy i odnowy sieci infrastruktury podziemnej 15
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski
2.1. Uwagi wstępne 15
2.2. Technologie wykopowe i bezwykopowe w ulicach miejskich o dużym natężeniu ruchu ulicznego 15
2.3. Zalety stosowania technologii bezwykopowych  17
2.4. Propozycja uporządkowania zalet technologii bezwykopowych  19
2.5. Uwagi końcowe 21
Literatura 21

3. Technologie bezwykopowej budowy  23
dr inż. Agata Zwierzchowska
3.1. Uwagi wstępne 23
3.2. Mikrotunelowanie 24
3.2.1. Uwagi wstępne  24
3.2.2. Technologia mikrotunelowania 24
3.2.3. Części składowe systemu do mikrotunelowania 27
3.2.4. Urządzenia do mikrotunelowania 29
3.2.5. Tarcze urabiające  32
3.2.6. Głowne stacje przeciskowe  33
3.2.7. Systemy usuwania urobku  35
3.2.8. Systemy sterowania i kontroli 37
3.2.9. Płyn wiertniczy 37
3.2.10. Systemy separacji płynu wiertniczego od urobku  38
3.2.11. Pośrednie stacje przeciskowe 41
3.2.12. Technologia Shuttlemole 42
3.3. Przeciski hydrauliczne  45
3.3.1. Uwagi wstępne 45
3.3.2. Przeciski hydrauliczne niesterowane 46
3.3.3. Przeciski hydrauliczne z wierceniem pilotowym 48
3.3.4. Przeciski hydrauliczne sterowane (dwuetapowe) 55
3.3.5. Wbudowywanie przykanalikow w technologii przeciskow hydraulicznych 57
3.4. Przewierty sterowane i wiercenia kierunkowe  61
3.4.1. Uwagi wstępne 61
3.4.2. Technologia przewiertu sterowanego 62
3.4.3. Płyn wiertniczy 68
3.4.4. Przewierty sterowane wykonywane na sucho  70
3.4.5. Urządzenia wiertnicze 71
3.4.6. Systemy sterowania i kontroli wykorzystywane w technologii przewiertu sterowanego 75
3.5. Przeciski pneumatyczne przebijakiem  76
3.5.1. Niesterowany przecisk pneumatyczny przebijakiem tzw. kretem   76
3.5.2. Sterowany przecisk pneumatyczny przebijakiem tzw. kretem  83
3.6. Pneumatyczne wbijanie rur stalowych 84
3.7. Technologia Easy Pipe  88
3.8. Technologia Direct Pipe  91
3.9. Systemy sterowania i kontroli stosowane w technologiach bezwykopowej budowy przewodow podziemnych  93
3.9.1. Uwagi wstępne  93
3.9.2. System radiolokacji  94
3.9.3. System magnetyczny i elektromagnetyczny 98
3.9.4. System teleoptyczny 100
3.9.5. System laserowy  103
3.9.6. System żyrokompasowy 106
3.10. Wykopy początkowe i docelowe w bezwykopowej budowie 107
3.10.1. Uwagi wstępne 107
3.10.2. Elementy składowe wykopow początkowych i docelowych  108
3.10.3. Rodzaje obudowy ścian wykopow 110
3.10.4. Wbudowywanie studni rewizyjnych w wykopach początkowych i docelowych 112
3.10.5. Technologia głębienia i obudowy głębokich wykopów początkowych i docelowych 113
3.10.6. Technologia tarczy sferycznej 116
Literatura 121

4. Optymalny dobór oraz wybrane zagadnienia projektowania bezwykopowej budowy przewodów podziemnych 123
dr inż. Agata Zwierzchowska
4.1. Optymalny dobór technologii 123
4.1.1. Uwagi wstępne 123
4.1.2. Wybrane parametry techniczne mające wpływ na optymalny dobór technologii bezwykopowej budowy przewodów podziemnych  124
4.1.3. Wybór technologii bezwykopowej budowy przewodów podziemnych ze względu na możliwości techniczne wykonania (model AZ-01) 136
4.2. Zasady projektowania wybranych parametrów przewiertów sterowanych 153
4.2.1. Uwagi wstępne 153
4.2.2. Typy trajektorii przewiertu sterowanego 154
4.2.3. Liczba etapów poszerzania (liczba marszy) 156
4.2.4. Minimalny promień gięcia przewodu wiertniczego, rurociągu 157
4.2.5. Średnica rozwiercanego otworu 158
4.2.6. Minimalna głębokość posadowienia rurociągu względem jego osi  159
4.2.7. Obliczenie parametrów trajektorii przewiertu sterowanego 159
4.2.8. Lokalizacja i wymiary placu maszynowego i montażowego 161
4.3. Wybrane zagadnienia projektowania przewodow podziemnych w technologii przeciskow hydraulicznych i mikrotunelowania 162
4.3.1. Uwagi wstępne 162
4.3.2. Obciążenia działające w kierunku poprzecznym do osi przeciskanego przewodu  162
4.3.3. Obciążenia działające w kierunku osi przeciskanego przewodu  166
Literatura 171

5. Czyszczenie sieci podziemnych 173
dr inż. Dariusz Zwierzchowski
5.1. Rodzaje zanieczyszczeń rurociągow i kanałow 173
5.1.1. Uwagi wstępne 173
5.1.2. Rodzaje zanieczyszczeń grawitacyjnych przewodow kanalizacyjnych 173
5.1.3. Rodzaje zanieczyszczeń przewodow ciśnieniowych 174
5.1.4. Przyczyny powstawania zanieczyszczeń na przykładzie grawitacyjnych przewodow kanalizacyjnych 1755.2. Czyszczenie i udrażnianie rurociągow oraz kanałow 177
5.2.1. Uwagi wstępne 177
5.2.2. Płukanie rurociągow i kanałow 177
5.2.3. Czyszczenie rurociągow ciśnieniowych 178
5.2.4. Czyszczenie grawitacyjnych kanałow przełazowych 178
5.2.5. Czyszczenie grawitacyjnych kanałow nieprzełazowych  179
5.2.6. Czyszczenie wpustow ulicznych  180
5.2.7. Usuwanie zatorow na grawitacyjnej sieci kanalizacyjnej  180
5.3. Metody czyszczenia i udrażniania rurociągow oraz kanałow 181
5.3.1. Czyszczenie chemiczne rurociągow 181
5.3.2. Czyszczenie mechaniczne rurociągow 182
5.3.3. Czyszczenie hydrodynamiczne rurociągow oraz kanałow  186
5.3.4. Magnetyczne, elektromagnetyczne oraz wykorzystujące zjawisko ogniw galwanicznych metody czyszczenia rurociągow 191
5.4. Przykładowe urządzenia do czyszczenia i udrażniania rurociągow oraz kanałow 195
5.4.1. Urządzenia do mechanicznego czyszczenia i udrażniania rurociągow oraz kanałow 195
5.4.2. Głowice i akcesoria do czyszczenia mechanicznego  197
5.4.3. Urządzenia do ciśnieniowego czyszczenia i udrażniania rurociągow  203
5.4.4. Wysokociśnieniowe głowice czyszczące  210
Literatura 216

6. Diagnostyka sieci podziemnych 217
dr inż. Dariusz Zwierzchowski
6.1. Diagnostyka sieci podziemnych i jej znaczenie 217
6.2. Diagnostyka rurociągow i kanałow grawitacyjnych 217
6.2.1. Inspekcja rurociągow i kanałow przełazowych 217
6.2.2. Inspekcja telewizyjna przewodow kanalizacyjnych 218
6.2.3. Inspekcja studzienek kanalizacyjnych  234
6.2.4. Raportowanie i archiwizacja wynikow inspekcji telewizyjnych 235
6.2.5. Sonary 238
6.2.6. Badania techniczne sieci kanalizacyjnej  239
6.2.7. Badania szczelności sieci kanalizacyjnej  242
6.2.8. Badania odkształceń rur z tworzyw sztucznych  264
6.2.9. Wykrywanie nielegalnych przyłączy do sieci kanalizacyjnej  267
6.3. Diagnostyka rurociągow ciśnieniowych  268
6.3.1. Akustyczne metody badań rurociągow podziemnych  268
6.3.2. Ultradźwiękowa diagnostyka rurociągow 271
6.3.3. Badania stanu technicznego rurociągow ciśnieniowych z zastosowaniem tłokow inspekcyjnych  273
6.3.4. Badania stanu technicznego rurociągow ciśnieniowych z zastosowaniem czołgaczy  280
Literatura  282

7. Bezwykopowe naprawy przewodow nieprzełazowych 285
dr inż. Emilia Kuliczkowska
7.1. Uwagi wstępne  85
7.2. Bezwykopowe naprawy krotkimi utwardzanymi powłokami żywicznymi  286
7.2.1. Uwagi wstępne 286
7.2.2. Opis technologii 287
7.2.3. Czynniki rożniące poszczegolne odmiany technologii 288
7.2.4. Inne uwagi  291
7.3. Bezwykopowe uszczelnienia pakerami iniekcyjnymi 292
7.3.1. Uwagi wstępne 292
7.3.2. Opis technologii uszczelnień przewodow pakerami iniekcyjnymi  292
7.3.3. Czynniki rożniące poszczegolne odmiany technologii  295
7.4. Bezwykopowe uszczelnienia i naprawy sztywnymi powłokami  302
7.4.1. Uwagi wstępne  302
7.4.2. Przegląd technologii  303
7.5. Bezwykopowe uszczelnianie złączy opaskami gumowymi 309
7.6. Bezwykopowe naprawy z zastosowaniem robotow kanalizacyjnych 311
7.6.1. Uwagi wstępne 311
7.6.2. Opis sprzętu i sposobu wykonywania napraw za pomocą robotow kanalizacyjnych na przykładzie robota KA-TE 313
7.6.3. Inne roboty kanalizacyjne 317
7.7. Bezwykopowe naprawy niewłaściwych podłączeń przykanalikow do kanałow 319
7.7.1. Uwagi wstępne 319
7.7.2. Technologie iniekcyjne  320
7.7.3. Technologie z zastosowaniem profili kapeluszowych 323
Literatura 325

8. Bezwykopowe naprawy kolektorow przełazowych oraz studzienek kanalizacyjnych i komór  329
dr inż. Dariusz Zwierzchowski
8.1. Uwagi wstępne 329
8.2. Naprawy przełazowych kolektorow kanalizacyjnych 330
8.2.1. Naprawy konstrukcji kolektorow przełazowych z zastosowaniem modyfikowanych zapraw mineralnych  330
8.2.2. Uszczelnianie przeciekow konstrukcji kolektorow przełazowych 335
8.2.3. Iniekcje konstrukcji przełazowych kolektorow kanalizacyjnych 3368.3. Naprawy studzienek kanalizacyjnych i komór 342
8.3.1. Naprawy i uszczelnienia konstrukcji z zastosowaniem chemii budowlanej  342
8.3.2. Elementy prefabrykowane 343
8.3.3. Regulacja wysokościowa włazow studziennych  344
Literatura 346

9. Technologie bezwykopowej renowacji i rekonstrukcji z wyjątkiem technologii utwardzanych powłok żywicznych 347
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski, dr inż. Emilia Kuliczkowska
9.1. Uwagi wstępne 347
9.2. Technologie natryskowe  350
9.2.1. Renowacja z zastosowaniem cementowania  350
9.2.2. Renowacja poprzez natrysk żywicy epoksydowej 358
9.2.3. Inne metody 359
9.3. Technologie z zastosowaniem ciągu długich złączonych rur  360
9.3.1. Uwagi wstępne  360
9.3.2. Renowacje i rekonstrukcje z zastosowaniem rur PE o mniejszych średnicach zewnętrznych od średnicy wewnętrznej odnawianego przewodu  360
9.3.3. Rekonstrukcja przewodow poprzez wprowadzenie do ich wnętrza rur stalowych lub z żeliwa sferoidalnego  365
9.4. Technologie z zastosowaniem krotkich modułow rur  367
9.5. Technologie ciasnopasowane z zastosowaniem rur PE i PVC 370
9.5.1. Uwagi wstępne  370
9.5.2. Renowacja lub rekonstrukcja przewodow rurami zdeformowanymi fabrycznie  370
9.5.3. Renowacja lub rekonstrukcja przewodow rurami o przekroju redukowanym bezpośrednio przed ich wprowadzeniem do odnawianego przewodu 373
9.5.4. Technologie stosowane w odnowie przewodow mało średnicowych 375
9.6. Technologie z zastosowaniem powłok polietylenowych z kołeczkami dystansowymi wzmacnianych iniektem  376
9.6.1. Technologie Sure Grip i Trolining  376
9.6.2. Odmiany technologii Trolining  378
9.7. Technologie nawojowe z zastosowaniem użebrowanych taśm spiralnie zwijanych tworzących powłokę rurową 382
9.7.1. Opis technologii  382
9.7.2. Odmiany technologii powłok spiralnie zwijanych  384
9.8. Technologie montażowe odnowy kolektorow kanalizacyjnych przełazowych z zastosowaniem powłok wewnętrznych 389
9.8.1. Uwagi wstępne 389
9.8.2. Technologie montażowe rekonstrukcyjne  390
9.8.3. Technologie montażowe renowacyjne 391
9.9. Technologie odnowy przyłączy i przykanalikow  397
9.10. Technologia liniowego uszczelniania z zastosowaniem środkow chemicznych 400
Literatura 402

10. Technologie bezwykopowej renowacji i rekonstrukcji utwardzanymi powłokami żywicznymi 405
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski, dr inż. Emilia Kuliczkowska
10.1. Uwagi wstępne 05
10.2. Czynniki, ktorymi rożnią się technologie utwardzanych powłok żywicznych  408
10.3. Rodzaj materiałow tekstylnych nasączanych żywicą 410
10.3.1. Uwagi wstępne  410
10.3.2. Włokniny filcowe  410
10.3.3. Wzmacniane kompozyty filcowe 411
10.3.4. Maty kompozytowe z włokien szklanych  417
10.3.5. Tkane kompozyty na bazie szkła  418
10.3.6. Kompleksowo wzmocnione kompozyty szklane  420
10.4. Rodzaje żywic stosowanych do nasączania włoknin, mat i tkanin  421
10.4.1. Uwagi wstępne 421
10.4.2. Żywice poliestrowe  421
10.4.3. Żywice winyloestrowe  423
10.4.4. Żywice alkidowe  424
10.4.5. Żywice epoksydowe 424
10.4.6. Żywice bisfenolowe  426
10.5. Rodzaje folii ochronnych  427
10.5.1. Uwagi wstępne 427
10.5.2. Folie poliuretanowe (PUR)  428
10.5.3. Folie polietylenowe (PE) 429
10.5.4. Folie polipropylenowe (PP)  429
10.5.5. Folie z plastyfikowanego polichlorku winylu (PVC) 430
10.5.6. Folie poliestrowe 430
10.5.7. Folie poliamidowe (PA) 431
10.6. Sposoby nasączania powłok żywicznych  432
10.6.1. Uwagi wstępne  432
10.6.2. Nasączanie fabryczne  432
10.6.3. Nasączanie bezpośrednio na miejscu instalacji  434
10.6.4. Inne sposoby nasączania powłok żywicznych 435
10.7. Sposoby instalacji powłok nasączonych żywicami  438
10.7.1. Uwagi wstępne 438
10.7.2. Inwersja za pomocą wody  438
10.7.3. Inwersja za pomocą sprężonego powietrza  441
10.7.4. Przeciąganie powłoki i następnie nadmuchiwanie jej powietrzem  442
10.7.5. Wciąganie i kalibrowanie  443
10.8. Sposoby utwardzania powłok żywicznych 444
10.8.1. Uwagi wstępne 444
10.8.2. Utwardzanie w warunkach otoczenia – „na zimno” 444
10.8.3. Utwardzanie poprzez cyrkulację gorącej wody  445
10.8.4. Utwardzanie poprzez cyrkulację strumienia pary 446
10.8.5. Utwardzanie z zastosowaniem promieni ultrafioletowych  447
10.9. Inne czynniki 450
10.9.1. Uwagi wstępne  450
10.9.2. Zakres średnic odnawianych przewodow  450
10.9.3. Sposoby łączenia końcow powłok tekstylnych  450
10.9.4. Maksymalna długość jednorazowo instalowanej powłoki 451
10.9.5. Możliwość długotrwałego przechowywania powłok 451
10.9.6. Czas utwardzania powłok żywicznych  452
10.9.7. Parametry wytrzymałościowe powłok żywicznych po ich utwardzeniu  452
10.10. Zestawienie wybranych parametrow niektorych technologii utwardzanych powłok żywicznych 453
10.11. Technologie utwardzanych powłok żywicznych stosowane w rurociągach ciśnieniowych  458
10.11.1. Uwagi wstępne 458
10.11.2. Odnowa rurociągow utwardzaną powłoką żywiczną Phoenix przyklejaną do ich wnętrza w trakcie jej utwardzania  459
10.11.3. Odnowa rurociągow ciśnieniowych innymi powłokami żywicznymi  462
Literatura 463

11. Technologie bezwykopowej wymiany  467
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski, dr inż. Emilia Kuliczkowska
11.1. Uwagi wstępne  67
11.2. Technologie bezwykopowej wymiany przewodow z pozostawieniem zniszczonego starego przewodu w gruncie po zewnętrznej stronie nowo wprowadzonego  468
11.2.1. Opis technologii 468
11.2.2. Czynniki rożniące technologie Pipe Bursting  470
11.2.3. Inne odmiany technologii  479
11.2.4. Uwagi dotyczące organizacji robot  482
11.3. Technologie bezwykopowej wymiany przewodów z usunięciem wymienianego przewodu  483
11.3.1. Uwagi wstępne  483
11.3.2. Technologia wymiany z zastosowaniem urządzeń do mikrotunelowania  484
11.3.3. Technologia wymiany z zastosowaniem urządzeń używanych w przewiercie sterowanym  485
11.3.4. Technologia wyciągania starych rur z gruntu  485
Literatura  487

12. Obliczenia hydrauliczne przewodów kanalizacyjnych i wodociągowych poddawanych bezwykopowej renowacji lub rekonstrukcji  489
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski, mgr inż. Piotr Dańczuk
12.1. Uwagi wstępne  89
12.2. Przykład obliczeń hydraulicznych dla przewodu kanalizacyjnego poddanego bezwykopowej renowacji kilkoma rożnymi technologiami 491
12.3. Przykłady obliczeń hydraulicznych dla przewodow wodociągowych poddanych bezwykopowej renowacji 501
Literatura 505

13. Projektowanie konstrukcyjne przewodów odnawianych bezwykopowo  507
dr inż. Urszula Kubicka
13.1. Wstęp  507
13.2. Obciążenia  508
13.2.1. Uwagi wstępne  508
13.2.2. Obciążenia stałe  508
13.2.3. Obciążenia zmienne  510
13.3. Siły wewnętrzne w powłokach konstrukcyjnych 513
13.4. Zasady wymiarowania powłok odnowieniowych 514
13.4.1. Wprowadzenie 514
13.4.2. Analiza naprężeń 516
13.4.3. Analiza odkształceń 517
13.4.4. Analiza stateczności powłoki odnowieniowej 519
13.4.5. Analiza wydłużeń 523
13.5. Wybrane problemy projektowania powłok w technologiach bezwykopowych 523
13.5.1. Problemy cienkościennych powłok PE stosowanych przy znacznych ubytkach czy rozsunięciach przewodow 523
13.5.2. Zmiana długości powłok odnowieniowych spowodowana ich wydłużalnością liniową 524
Literatura 526

14. Planowanie odnowy przewodów wodociągowych 527
prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski, dr inż. Emilia Kuliczkowska
14.1. Uwagi wstępne 527
14.2. Czynniki mające wpływ na decyzje dotyczące konieczności odnowy przewodow wodociągowych 528
14.2.1. Rodzaje uszkodzeń przewodow wodociągowych  528
14.2.2. Zmiany wspołczynnika bezpieczeństwa konstrukcyjnego przewodow wodociągowych spowodowane błędami projektowymi lub zaistnieniem pewnych niekorzystnych czynnikow w trakcie ich eksploatacji 534
14.2.3. Inne problemy eksploatacyjne 536
14.3. Wybrane strategie odnowy przewodow wodociągowych 545
14.3.1. Uwagi wstępne 545
14.3.2. Strategia odnowy przewodow wodociągowych na przykładzie Dortmundu 545
14.3.3. Strategia odnowy przewodow wodociągowych na przykładzie Zurychu 546
14.3.4. Strategia odnowy przewodow wodociągowych na przykładzie Stuttgartu 547
14.3.5. Strategia odnowy przewodow wodociągowych na przykładzie Erfurtu 549
14.3.6. Strategia redukcji strat wody w sieci wodociągowej w Wielkiej Brytanii 552
Literatura 553

15. Planowanie odnowy przewodów kanalizacyjnych 555
dr inż. Emilia Kuliczkowska
15.1. Uwagi wstępne 555
15.2. Propozycja klasyfikacji uszkodzeń występujących w przewodach kanalizacyjnych 556
15.2.1. Uwagi wstępne 556
15.2.2. Założenia proponowanej klasyfikacji 557
15.2.3. Propozycja karty danych o przewodzie kanalizacyjnym 573
15.2.4. Uwagi dotyczące zaproponowanej klasyfikacji uszkodzeń przewodow kanalizacyjnych 576
15.3. Przyczyny i konsekwencje występowania uszkodzeń w przewodach kanalizacyjnych 583
15.3.1. Uwagi wstępne 583
15.3.2. Przyczyny i konsekwencje wystąpienia przeszkod w przepływie ściekow 583
15.3.3. Przyczyny i konsekwencje wystąpienia nieszczelności w przewodach kanalizacyjnych 585
15.3.4. Przyczyny i konsekwencje wystąpienia przemieszczeń rur 587
15.3.5. Uszkodzenia zmniejszające nośność konstrukcji przewodow kanalizacyjnych  588
15.3.6. Specyficzne uszkodzenia występujące wyłącznie w przewodach kanalizacyjnych z rur podatnych 591
15.3.7. Wnioski  92
15.4. Matematyczny model planowania bezwykopowej odnowy przewodow kanalizacyjnych 593
15.4.1. Uwagi wstępne 593
15.4.2. Wielkości wejściowe 595
15.4.3. Wielkości wyjściowe 598
15.4.4. Założenia 600
15.4.5. Kryteria planowania odnowy przewodow kanalizacyjnych  602
15.4.6. Zapis matematyczny modelu  602
15.4.7. Wnioski 05
15.5. Przykłady zastosowań modelu matematycznego planowania bezwykopowej odnowy przewodow kanalizacyjnych 606
15.5.1. Uwagi wstępne 606
15.5.2. Przykład nr 1 dotyczący przewodu kanalizacyjnego żelbetowego ogolnospławnego O 600 mm 606
15.5.3. Przykład nr 2 dotyczący przewodu kanalizacyjnego żelbetowego deszczowego O 1000 mm 610
15.5.4. Przykład nr 3 dotyczący przewodu kanalizacyjnego betonowego sanitarnego O 200 mm 614
Literatura 616

16. Rury stosowane w technologiach bezwykopowych 619