Phục hồi hệ thống đường ống bằng phương pháp lồng ống tròn polime và lấp đầy khoảng trống giữa hai ống

Nội dung text: Phục hồi hệ thống đường ống bằng phương pháp lồng ống tròn polime và lấp đầy khoảng trống giữa hai ống

1. BÀI BÁO KHOA HỌC PHỤC HỒI HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỒNG ỐNG TRÒN POLIME VÀ LẤP ĐẦY KHOẢNG TRỐNG GIỮA HAI ỐNG Trương Ngọc Ý1 Tóm tắt: Ngày nay, trong điều kiện đô thị hiện đại, hệ thống đường ống cấp thoát nước ngày càng xuống cấp, hư hỏng và không còn đủ khả năng đảm bảo cấp thoát nước theo nhu cầu của người dân. Việc khôi phục sửa chữa hệ thống đường ống cấp thoát nước là một trong những vấn đề quan trọng đối với cơ quan tổ chức vận hành chúng. Trong khoảng 10 năm gần đây, trong lĩnh vực vận hành và sửa chữa hệ thống cấp thoát nước xuất hiện công nghệ mới trong việc sửa chữa khôi phục hệ thống đường ống cấp thoát nước là “Công nghệ không đào đất” và nó nhanh chóng được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam những năm gần đây cũng đã bắt đầu ứng dụng công nghệ này trong việc sửa chữa hệ thống thoát nước của thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội. Bài báo này trình bày một trong những phương pháp của công nghệ sửa chữa khôi phục hệ thống đường ống bằng công nghệ không đào đất đó là phương pháp kéo lồng ống tròn polime vào bên trong đường ống cũ và lấp đầy khoảng trống giữa chúng. Từ khóa: Hệ thống đường ống, phục hồi, công nghệ không đào đất, ống polime, cấp thoát nước. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 kỹ thuật cao. Ống polime có độ cứng đủ cao, Cùng với thời gian tất cả các hệ thống khả năng đàn hồi, chống ăn mòn cao, trọng đường ống không thể tránh khỏi xuống cấp, lượng nhẹ, dẫn nhiệt thấp, bề mặt trong ống hư hỏng và cần được sửa chữa hoặc thay thế. trơn nhẵn ngăn cản sự kết tủa bám dính của Việc sửa chữa khôi phục hệ thống đường các chất khoáng trong nước Sức cản thủy ống bằng phương pháp truyền thống có đào lực của ống polime nhỏ hơn so với ống kim đất gặp rất nhiều khó khăn ở các thành phố loại cho nên khả năng tải lưu lượng của ống lớn như khối lượng đào đất lớn, cản trở giao polime cao hơn 20-50% so với ống kim loại thông, phá hủy mặt đường, thảm xanh thực vật (Храменков С.В.,2008). và hệ thống cơ sở hạ tầng dẫn đến chi phí Phương pháp không đào đất phục hồi hệ phục hồi đường ống cao, ảnh hưởng xấu đến thống đường ống bằng cách kéo lồng ống tròn môi trường và cảnh quan đô thị. Ở những polime vào bên trong đường ống cũ giảm đến thành phố có mật độ xây dựng lớn thì phương mức tối đa công tác đào đất hoặc trong nhiều pháp có đào đất để sửa chữa đường ống là trường hợp không cần phải đào đất. Do đó, không thể chấp nhận được. Công nghệ không đào đất phục hồi hệ thống Mặt khác, những năm gần đây đường ống đường ống mang lại hiệu quả cao cả về kinh tế bằng vật liệu polime (uPVC, HDPE ) được lẫn kỹ thuật. sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cấp thoát Hiện nay, theo số liệu thống kê ở các nước nước. Việc sử dụng ống polime không chỉ như Mỹ, Anh, Đức và các nước Bắc Âu thì mang lại hiệu quả kinh tế mà còn cả hiệu quả 95% việc lắp đặt và sữa chữa hệ thống đường ống ngầm được tiến hành bằng biện pháp không đào đất (Чыонг Нгок И, 2015). Ở Việt 1 Viện Đào tạo và Khoa học ứng dụng Miền Trung 122 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 55 (11/2016)
2. Nam, Công ty TNHH một thành viên Thoát nước đô thị TP. Hồ Chí Minh đang sở hữu công nghệ này, đã tiến hành thí điểm và từng bước làm chủ công nghệ này (Tạp chí Cấp thoát nước Việt Nam, 2014). 2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÔNG ĐÀO ĐẤT PHỤC HỒI HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BẰNG CÁCH KÉO LỒNG Hình 2. Sơ đồ công nghệ phục hồi đường ống ỐNG POLIME VÀO BÊN TRONG ĐƯỜNG bằng phương pháp lồng ống polime làm phá ỐNG CŨ hủy đường ống cũ Phương pháp phục hồi hệ thống đường ống bằng cách kéo lồng ống polime vào bên trong Phương pháp phục hồi hệ thống đường ống đường ống cũ được chia ra làm 2 dạng: bằng cách kéo lồng ống polime vào bên trong - Phục hồi hệ thống đường ống bằng cách ống cũ không làm phá vỡ ống cũ chia ra làm 2 kéo lồng ống polime vào bên trong ống cũ dạng: sử dụng ống tròn và ống tròn được bóp không làm phá vỡ ống cũ. Khi sử dụng phương cong. pháp này sẽ làm giảm đường kính trong của ống - Sử dụng ống tròn: khoảng trống giữa ống cũ, đồng thời độ nhẵn của ống tăng lên do ống cũ và ống mới được lấp đầy bằng dung dịch xi polime có độ nhám nhỏ so với ống cũ (ống măng. gang, bê tông, ). Do đó mặt dù đường kính giảm nhưng khả năng tải lưu lượng của đường ống sau khi phục hồi sẽ không giảm hoặc thậm chí có thể tăng. Hình 1. Sơ đồ công nghệ phục hồi đường ống bằng phương pháp lồng ống polime không phá Hình 3. Cắt ngang đường ống sau khi phục hồi hủy đường ống cũ bằng ống tròn polime và lấp đầy khoảng trống giữa 2 ống bằng dung dịch xi măng. - Phục hồi hệ thống đường ống bằng cách 1- đường ống cũ; 2- ống polime mới; kéo lồng ống polime vào bên trong ống cũ làm 3- dung dịch xi măng. phá vỡ ống cũ. Sau khi phục hồi đường kính ống tăng lên dẫn đến tăng khả năng tải lưu - Sử dụng ống tròn được bóp cong trước. Sau lượng. Phương pháp này có thể áp dụng để sửa khi được kéo vào bên trong đường ống cũ, ống chữa thay thế đường ống bằng thép, gang, bê bị bóp cong sẽ lấy lại hình dạng tròn ban đầu và tông, sứ, amiăng, nhựa áp chặt lên thành ống cũ. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 55 (11/2016) 123
3. Hình 4. Mặt cắt ngang ống trước và sau khi giãn nở 1- ống polime bị bóp cong, 2- ống cũ 3. PHỤC HỒI HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG giữa đường ống cũ và đường ống polime mới sử BẰNG CÁCH KÉO LỒNG ỐNG TRÒN dụng dung dịch xi măng có độ xụt cao đến 23 cm, POLIME VÀO BÊN TRONG ĐƯỜNG ỐNG thường sử dụng dung dịch xi măng có tỉ lệ nước/xi CŨ KHÔNG LÀM PHÁ VỠ ĐƯỜNG ỐNG CŨ măng = 0,8 – 1,0. Trong nhiều trường hợp có thể trộn 3.1. Chọn đường kính ống polime để phục thêm phụ gia như: đất sét, thủy tinh lỏng, polime hồi đường ống cũ Chiều dài dung dịch có thể xâm nhập vào bên Để lựa chọn đường kính phù hợp người thiết trong khi phun vào khoảng trống giữa 2 đường kế dựa vào biểu đồ sức kháng thủy lực của từng ống được xác định bằng công thức: loại đường ống được chế tạo từ các loại vật liệu khác nhau (Орлов В.А., Аверкеев И.А., Коблова Е.В., 2015). Trong đó: l- chiều dài dung dịch xi măng có thể xâm nhập vào trong khoảng trống giữa 2 ống; PH – áp lực phun; PB – áp lực nước; a – bề rộng khe hở giữa 2 ống; δ – bề dày lớp dung dịch xi măng mà vận tốc thay đổi từ 0 – Vt (Vt – vận tốc của dung dịch xi măng khi phun); t – thời gian phun; η – độ nhớt động học của dung dịch xi măng; Hình 5. Biểu đồ sự phụ thuộc sức kháng thủy lực vào đường kính 1/ =f(d) của các loại ống. 3.2. Lấp đầy khoảng trống giữa đường ống cũ và đường ống mới Hình 6. Sơ đồ bơm dung dịch xi măng vào Trong thực tế thi công, để lấy đầy khoảng trống khoảng trống giữa 2 ống 124 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 55 (11/2016)
4. 3.3. Lực kéo đường ống mới vào trong đường ống cũ Lực kéo giới hạn của ống phụ thuộc vào vật liệu ống và được xác định theo công thức sau: tr d Trong đó: dng – đường kính ngoài, мм; dtr – đường kính trong, мм; – ứng suất kéo cho phép, MPa. Hình 8. Biều đồ áp lực nước tác dụng lên bề Ứng suất kéo cho phép phụ thuộc vào vật mặt bên trong ống polime liệu ống. Đối với ống PE 80 thì MPa, còn ống PE 100 thì = 10 MPa. 3.4. Tải trọng tác dụng lên ống polime khi lắp đầy khoảng trống giữa 2 ống ng Sơ đồ áp lực tác dụng lên thành ống polime tr d thể hiện ở hình 7, 8, 9. d ng d 1/3 0.212 dng /2 ng Hình 9. Biểu đồ áp lực tác dụng lên phần bên d - tr d trái bề mặt ống polime khi bơm dung dịch xi tr d măng vào bên trái trước ng d tr d Từ biểu đồ áp lực tác dụng lên bề mặt ống polime ta xây dựng được công thức xác định áp lực tác dụng lên bề mặt ống polime trong các trường hợp (Хургин Р.Е., 2014): Bơm dung dịch xi măng điều xung quanh Hình 7. Biểu đồ áp lực tác dụng lên bề mặt ống khoảng trống giữa 2 ống + trong ống không có nước: polime khi bơm đều dung dịch xi măng và trong ống không có nước. Bơm dung dịch xi măng điều xung quanh khoảng trống giữa 2 ống + trong ống có nước: Bơm dung dịch xi măng 1 bên trước sau đó bơm bên còn lại + trong ống không có nước: Bơm dung dịch xi măng 1 bên trước sau đó phun bên còn lại + trong ống có nước: KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 55 (11/2016) 125
5. lấp đầy khoảng trống giữa 2 ống bằng dung dịch xi măng có rất nhiều điểm ưu việt so với công nghệ phục hồi, sửa chữa đường ống bằng phương pháp α – góc tạo giữa phương của hợp lực tác truyền thống có đào đất. Trên thế giới, đặc biệt ở dụng lên thành ống polime và phương ngang. những thành phố lớn ở châu Mỹ và Tây Âu, việc – trọng lượng riêng của dung dịch xi măng phục hồi, sửa chữa hệ thống đường ống bằng – trọng lượng riêng của nước. phương pháp có đào đất đã bị cấm không được sử Điểm đặt lực: dụng. Ở Việt Nam, hiện đang có rất ít những nghiên cứu về lĩnh vực công nghệ này nên việc áp dụng còn (phía trên mặt phẳng đáy ống) hạn chế, hầu hết các công trình có áp dụng công nghệ không đào đất điều do các tư vấn nước ngoài (bên trái đường tâm ống). thực hiện. Do đó, cần có thêm nhiều nghiên cứu, hội 4. KẾT LUẬN thảo khoa học về công nghệ không đào đất trong Công nghệ phục hồi, sửa chữa đường ống bằng lĩnh vực sửa chữa đường ống để nắm bắt và đưa vào biện pháp không đào đất nói chung và phương pháp áp dụng nhiều hơn trong các dự án trong tương lai. lồng ống tròn polime vào bên trong đường ống cũ và TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty TNHH MTV thoát nước đô thị thành phố Hồ Chí Minh, (2014), Thi công sửa chữa đường ống bằng công nghệ không đào (lót ống tại chỗ), Tạp chí Cấp thoát nước Việt Nam. Чыонг Нгок И, (2015), Восстановление трубопроводов путем протаскивания в них круглых в профиле полимерных труб и заполнения межтрубного пространства, выпускная квалификационная работа, МГСУ, Москва, Россия. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А., (2008), Реконструкция трубопроводных систем, М. АСВ. Орлов В.А., Аверкеев И.А., Коблова Е.В., (2015), Анализ значимости гидравлической составляющей альтернативных защитных покрытий при реализации методов бестраншейной реновации напорных трубопроводов, Журнал РОБТ. Хургин Р.Е., (2014), Повышение эффективности работы водоотводящих сетей при их бестраншейной реновации полимерными материалами, Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М. МГСУ, Москва, Россия. Abstract: TRENCHLESS REHABILITATION PIPES SYSTEM METHOD PULLING A NEW POLYMER PIPE INTO AN EXISTING PIPE AND FILLING BLANK SPACE BETWEEN THEM Today, in the modern city conditioning, water supply and sewerage systems is increasingly degraded, damaged and no longer able to ensure demand. Rehabilitation and repair water supply and sewerage systems is one of the important problem for the agency that operate on them. In about 10 years, in the field of operation and repair of water supply and sewerage systems appear new technology in rehabilitation and repair pipes systems is "no dig technology" and it quickly widely applied in many countries around the world. In recent years, in Vietnam has started the application of this technology in the rehabilitation and repair pipes systems of the city of Ho Chi Minh City and Hanoi. In this paper presents a method of trenchless rehabiliation technology is method pulling a new polimer pipe into an existing pipe and filling blank space between them. Keywords: Pipes system, rehabilitation, trenchless technology, polymer pipe, water supply and sewerage. BBT nhận bài: 20/9/2016 Phản biện xong: 05/10/2016 126 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 55 (11/2016)