Современное городское хозяйство немыслимо без нормального функционирования инженерных коммуникаций различного назначения: тепло- и газоснабжения, обеспечения горячей и холодной водой, электроснабжения и др. Немаловажную роль играют и системы водоотведения бытовых и промышленных стоков, поверхностных и фильтрационных вод. С течением времени все коммуникации неизбежно стареют и требуют ремонта или полной замены. Траншейные способы ремонта сопряжены с выполнением большого объема земляных работ, креплением стенок траншей, перекрытием транспортных потоков, разрушением дорожных покрытий, повреждением зеленых насаждений и т.д. В городах с плотной застройкой, как правило, траншейная технология оказывается вообще неприемлемой.
Что касается действующих водоотводящих трубопроводов, то их состояние в России, достигло критической отметки и угрожает экологической безопасности страны. Большинство водоотводящих трубопроводов эксплуатируется со степенью износа 70-80%. В целом, о их состоянии говорят следующие цифры: из 400 тыс. км трубопроводов более 100 тыс. км требуют срочной замены, причем ежегодно протяженность аварийных и отслуживших нормативный срок сетей увеличивается на 8,0 тыс. км.
Применение экологичных и более дешевых, по сравнению с открытой технологией, бестраншейных методов замены и прокладки коммуникаций является стратегическим решением проблемы. В конце 80-х годов Институт горного дела СО РАН провел цикл исследований, направленных на создание бестраншейной технологии замены подземных инженерных коммуникаций. Для реализации инновационной программы была создана научно-производственная компания "Комбест".
К 1997 году поставленная Государственной инновационной программой цель - создание бестраншейной технологии замены подземных канализационных сетей и оборудования, необходимого для ее осуществления, - была достигнута.
Технический уровень предложенной технологии и оборудования значительно выше аналогичных разработок зарубежных фирм "Tracto-Technik", (Германия), "Terra" (Швейцария), "British gas" (Англия) и "Vermeer" (США). В отличие от зарубежных аналогов, габаритные размеры отдельных узлов позволяют вести последовательный монтаж рабочего органа в существующих канализационных колодцах без проведения каких-либо земляных работ. Предусмотрена возможность замены ударного узла в процессе работы, например, на более мощную машину в случае встречи с труднопреодолимым препятствием (вставка повышенной прочности) или на менее мощную, если необходимо сохранить отрезок старого трубопровода в качестве кожуха. Зарубежные комплекты таких возможностей не имеют, и в этих случаях требуется отрывка котлованов. Кроме того, стоимость зарубежного оборудования с транспортными и таможенными расходами в несколько раз выше стоимости отечественного.
По сравнению с бестраншейными технологиями ремонта канализационных трубопроводов путем устройства внутреннего покрытия (т.н. "чулочная" технология) предложенный способ позволяет не только восстановить, но и реконструировать аварийный участок с увеличением пропускной способности.
Технология и оборудование защищены более 40 патентами и свидетельствами, в т.ч. в США, Франции, Германии, Канаде и странах ближнего зару- бежья. На право использования технологии и оборудования российскими горводоканалами заключено 12 лицензионных соглашений. В 1998 году ОАО "Одесский завод строительных машин" заключил лицензионное соглашение на право изготовления, использования и продажи комплектов оборудования на территории Украины.
Комплект оборудования состоит из пневмомолотадвижителя и сборного расширителя, одна часть которого разрушает старую трубу, а другая - образует скважину. Тяговый орган состоит из пневматической лебедки и укосины с блоком. Сжатый воздух к пневмомолоту и пневмолебедке подается по резинотканевым рукавам.
Комплект выполнен в нескольких модификациях, обеспечивающих реализацию многовариантной технологии. Кроме того, в конструкции предусмотрена возможность работы в различных условиях: в обводненных и сыпучих грунтах, при различных глубинах заложения трубопровода и расстояниях между колодцами. Комплекты оборудования предназначены для замены чугунных, керамических и неметаллических трубопроводов диаметрами 100-400 мм на пластмассовые.
Сущность технологии заключается в следующем. В начале работы на дне выходного колодца устанавливают укосину, трос лебедки пропускают через блок укосины в заменяемый трубопровод, затем лебедку устанавливают на горловину выходного колодца, шланг лебедки подсоединяют к компрессору.
Далее трос лебедки присоединяют к носовой части рабочего органа и его узлы через входной колодец последовательно вводят в заменяемую трубу. Воздухоподводящий шланг пневмомолота подсоединяют к компрессору, предварительно нанизав на него отрезки (модули) пластмассовой трубы. Пневмомолот и пневмолебедку запускают в работу одновременно. Под действием ударов пневмомолота рабочий орган начинает перемещаться по заменяемой трубе. Передняя часть расширителя, имеющая на своей боковой поверхности ребра, разрушает заменяемую трубу, а задняя часть раздвигает осколки трубы в грунт и образует скважину, в которую затягивается первый модуль новой трубы, присоединенной к расширителю. Тяговый орган компенсирует упругую деформацию грунта и реактивные силы, действующие на корпус пневмомолота. По мере перемещения рабочего органа, производят наращивание новой трубы, присоединяя модули с помощью резьбового соединения. После выхода в выходной колодец производят разборку рабочего органа на узлы и извлекают их из колодца.
Работы по широкой промышленной проверке опытных образцов комплектов, изготовленных экспериментальным производством Института горного дела СО РАН, были начаты в 1992году. Основные исполнители - НПК "Комбест" (г. Новосибирск) и ООО "Прогресс" (г. Москва). За время испытаний заменено почти 15 км трубопроводов. Выполнен ряд уникальных работ, в т.ч. на территории московского Кремля, московского зоопарка, по ул. Красный проспект в г. Новосибирске и ряд других.
С середины 1995 году опытное производство Института горного дела СО РАН, а с начала 1997 году новосибирский завод ОАО "Сиблитмаш" начали промышленный выпуск комплектов. Всего освоен выпуск 4 модификаций комплектов 8 типоразмеров. За это время изготовлено и передано в РСУ гор-водоканалов более 250 комплектов. Оборудование используется в 25 крупных городах России и ближнего зарубежья, в т.ч. Москве, С.-Петербурге. Новосибирске, Риге (Латвия), Минске (Белоруссия), Одессе (Украина) и др. Несколько комплектов продано фирмам "Усиба" (Франция) и "Г. Ю. Эссиг"(Германия). Комплекс работ по созданию технологии и комплектов оборудования для замены канализационных трубопроводов удостоен премии Правительства РФ за 2000 год.
Технико-экономические преимущества новой технологии бесспорны. Стоимость перекладки одного погонного метра канализационного трубопровода бестраншейным способом в 1,5 - 2,0 раза ниже стоимости проведения работ традиционным траншейным методом. В среднем по России на каждом замененном метре канализации экономится не менее 1,5 тыс. руб. По данным МГП "Мосводоканал", удешевление на 1 погонный метр составляет 2,6 тыс. руб.
Как уже отмечалось, для стабилизации положения, т.е. для ликвидации естественной в силу старения) потери, необходимо ежегодно перекладывать 9-10 тыс. км трубопроводов. Учитывая, что в ряде случаев (внутриквартальные сети, улицы малых городов и т.п.) прокладка и замена будут проводиться по традиционной траншейной технологии, для бестраншейной замены потребуется иметь в работе около 2000 комплектов. При среднем сроке службы комплекта 2 года ежегодный выпуск должен составлять около 1000 комплектов, на что потребуется бюджетное финансирование в размере 150-200 млн. руб. Средства необходимы для дооснастки машиностроительных заводов оборудованием необходимым для увеличения серийного выпуска комплектов. Это позволит начиная с 2003-2004 года, ежегодно перекладывать не менее 1200 км аварийных сетей и получать реальную экономию около 2,5 млрд. руб., т.е. более чем в 10 раз больше, чем испрашиваемые вложения. В дальнейшем, при выходе на проектную мощность (1000 шт.) ежегодная экономия средств составит более 30,0 млрд. руб.
Ежегодная эксплуатация 2000 тысяч комплектов позволит в течении 5-6 лет существенно улучшить состояние водоотводящих сетей в крупнейших городах России.
Автор: Григоращенко В.Л., д. т.н., Плавских В.Д., к.т.н. ИГД СО РАН, Харькин В.А, директор ОАО "Прогресс"
Источник: Журнал "Строительная техника и технологии" N3 2002г.
