Содержание страницы
Реабилитация 100-летней кирпичной ливневой канализации в Вашингтоне, США
В том, что должно было быть относительно простым, ремонтным проектом с несколькими значительными, но управляемыми проблемами, обстоятельства быстро изменились. Таким образом из обычного, ничем ни примечательного ремонта канализации эта работа превратилась в настоящий ад.
Этот проект по восстановлению канализации расположен в юго-западном секторе Вашингтона, округ Колумбия. То, что было когда-то, зданием USEPA, было снесено, и сейчас эта местность предлагается и разрабатывается для общественного использования. Будущая застройка будет состоять из магазинов, ресторанов, офисов и жилых домов. Через середину участка находится существующая 100-летняя ливневая канализация диаметром 90 дюймов длиной около 800 футов. Около половины длины трубы составляет весь кирпич, состоящий из трех слоев. Другая половина трубы состоит из нижней части, построенной из кирпича (ниже линии пружины), а верхняя половина — из неармированного бетона. Труба изгибается на один угол с коротким радиусом 90 градусов примерно на среднюю длину.
Канализация уже в наше время является ливневой канализацией, ранее же это была комбинированная канализация. Он впадает в Потомак около 1000 футов вниз по течению от проектной площадки. Канализация принадлежит и обслуживается Управлением водоснабжения и канализации округа Колумбия (DCWASA). Новое развитие включало предлагаемое строительство здания и гаража по существующей канализации. Хотя канализационная система была в относительно хорошем состоянии, особенно после 100 лет эксплуатации, Колумбийское управление водоснабжением и канализацией обратилаось с просьбой о восстановлении канализации разработчиком. Это было связано прежде всего с тем фактом, что доступ к трубе будет серьезно ограничен после постройки зданий, что уменьшит способность владельца обслуживать или ремонтировать канализацию.
Было решено использовать специальную систему подкладки для восстановления канализации, которая используется для ремонтных работ в США уже более 20 лет. Эта система футеровки состоит из 12-дюймовых ПВХ панелей шириной 300 футов. Во время ремонта должны работать люди, поэтому труба должна быть сухой. Доступ к внутреннему пространству трубы сохранялся относительно хорошим, так как на верхнем и нижнем границах секции реабилитации существовали люки. Новый колодец на полпути был построен. Подрядчиком по установке была частная компания из Хьюстона, США.
Ожидаемые проблемы
Хотя изначально никаких неурядиц с привычной работой не ожидалось, после начала ремонта было выявлено несколько проблем.
- Это была очень загруженная строительная площадка с многочисленными субподрядчиками и специалистами, работающими над различными аспектами общей работы. В первую очередь это был проект строительства, а восстановление существующей ливневой канализации было просто вынужденной работой, необходимой для одобрения проекта. Поэтому подрядчик по реабилитации рассматривался как «низменный человек на тотемном столбе», когда он имел приоритет для доступа к определенным частям сайта. Залежь и рабочие зоны были сильно ограничены;
- Существующая ливневая канализация сбрасывается в реку Потомак через откидные ворота. Из-за сочетания возраста и мусора заслонка закрывалась плохо. Это распространено и следовало ожидать. Однако приливное воздействие реки привело к тому, что в трубе всегда было два-семь футов стоячей воды.
- Даже дожди среднего размера могли бы привести к тому, что труба заполнится ливневой водой с всего за 10 — 15 минут, и люди не смогли бы продолжать работы внутри канализационной сети.
- Не было никаких планов и схем существующей канализационной сети, но ограниченная проверка определила, что канализация была в относительно хорошем состоянии, а радиус кривой был примерно равен 125 футам. Кривая была частично гладким радиусом и частично сделана из аккордов с угловыми точками.
Ремонтный проект находится на улице К-стрит, чуть менее, чем в миле к юго-западу от столицы.
Подготовка труб
Первым делом после мобилизации и переезда на площадку необходим был контроль за подпорными реками и ливневыми водами. Во время предварительного исследования места глубина воды в канализации была измерена приблизительно в двух футах. Тем не менее, вскоре было обнаружено, что это измерение было сделано в течение чрезвычайно низкого времени отлива. Фактическая глубина стоячей воды в канализации варьировалась от двух футов до целых 7 футов. Несколько попыток контролировать эту подпорную поверхность были сделаны с использованием большой шины для внедорожной конструкции, а затем с помощью мешка с песком. Окончательное решение заключалось в использовании надувной трубной заглушки тканевого типа, которая была бы достаточно гибкой, чтобы ее можно было свернуть и вставить через люк. Края были усилены, а заглушка прикована к верхней части нижнего люка. Эта заглушка также служит для предотвращения короткого замыкания системы вентиляции. Даже в сухую погоду в ливневой канализации был небольшой базовый сток. Небольшой водослив с мешком с песком и погружной насос были установлены в верхнем канале, который был откачан в нижний люк.
После того как речной заводь и основание труб были под контролем и была установлена система вентиляции, работники приступили к очистке канализации. Мусор в трубе был в основном песчано-иловым, иногда кирпич или кусок бетона выбивались во время установки боковой трубы. Около половины мусора было удалено вручную с помощью тачек. Оставшийся мусор был удален с помощью реактивного двигателя и грузовика.
При подготовке к облицовке стены канализации были очищены с помощью струи воды под высоким давлением 6000 фунтов на квадратный дюйм. Это удалило любую грязь, масло, жир, жидкий раствор, бетон, заполнители, молочко или другие загрязняющие вещества. То, что осталось, было чистой, грамотной кирпичной и бетонной канализацией. Было восемь заброшенных служб и одна утечка подземных вод, которые также были перекрыты.
Дважды во время операции по очистке шли штормовые дожди. Экипажи и оборудование должны были быть быстро удалены из канализации, а заглушка ниже по потоку спущена. Эти события остановили очистку канализации на шесть дней.
Установка вкладыша
Три дюйма затирки в кольцевом пространстве приводят к идентификатору вкладыша в 84 дюйма. Для поддержания минимальной толщины раствора в три дюйма на стенке трубы были установлены стальные распорки (валики). Гильза подается в трубу через люк, затем вытягивается на место.
Панели спирально намотаны путем соединения соседних панелей с помощью соединительной планки. Столярная планка устанавливается с помощью пневматического ручного молотка. Конец следующей катушки соединен с предыдущей с помощью Н-образного соединения. Стальной угол удержания плавучести закреплен в нижней части вкладыша. Переборки цементного раствора размещаются примерно каждые 400 футов с использованием гидравлического цемента.
Во время установки системы подкладок было несколько случаев, когда штормы требовали эвакуации из канализации и задерживали завершение футеровки почти на две недели.
Используемый цементный раствор
Панели лайнера из ПВХ, помимо того, что водонепроницаемы и устойчивы к коррозии, по сути являются «формой» для высокопрочного раствора. Это цементный раствор, который обеспечивает структурную реабилитацию трубы. Текущее состояние напряжения в существующей трубе было определено с помощью анализа методом конечных элементов, а минимальная толщина цементного раствора была рассчитана с использованием метода расчета растрескивания при изгибном напряжении (проектирование композитных материалов). Раствор состоит из портландцемента (57 процентов), летучей золы (43 процента) и примесей воды и суперпластификатора. Хотя в основе конструкции лежит предел прочности при сжатии 6000 фунтов на квадратный дюйм, обычно испытанная прочность в течение 28 дней составляет 7000-9000 фунтов на квадратный дюйм. Затирка обычно накапливается в течение четырех-пяти часов (устойчиво на ощупь) и развивает прочность на сжатие более 1000 фунтов на квадратный дюйм за 24 часа.
Цемент и летучая зола предварительно измеряются, предварительно смешиваются и доставляются на рабочую площадку в 1000-фунтовых мешках. Компоненты цементного раствора (полные мешки) вводятся в коллоидный смеситель, в котором используется насос с высокой скоростью сдвига и перегородки для рециркуляции и тщательного смешать составляющие, что делается в течение восьми до 10 минут. Затем жидкая смесь переносится в мешалку. Воду и цементную смесь с летучей золой добавляют в коллоидный смеситель для следующей партии. Затирочная смесь остается в мешалке до 10 минут, где она механически перемешивается для поддержания смеси в суспензии. Раствор закачивается через насос с прогрессивной полостью в трубу до точки впрыска. Раствор очень жидкий (стандартный конус расхода 18 — 25 секунд).
Система подкладок заливается восемью лифтами по 12 дюймов каждый. Затирка и вентиляционные отверстия просверливаются во вкладыше примерно каждые 20 футов. Шланг для раствора заливается в отверстие для раствора, и смесь самотеком поступает в кольцевое пространство между панелями вкладыша и основной трубой. Когда раствор начинает вытекать из вентиляционного отверстия, оно закрывается, и шланг перемещается к следующему отверстию. Следующий раствор поднимается минимум через 12 часов после завершения предыдущего подъема.
Это последовательность операций, если работа выполняется в соответствии с рабочим планом. В ожидании выполнения этих задач руководитель ремонта от подрядчика нашел местного поставщика цементной продукции в районе ДЦ, который был филиалом крупной национальной компании-оптовика. Представитель подрядчика получил образцы цемента и летучей золы и проверил эти материалы, чтобы убедиться, что материалы соответствуют техническим условиям.
От хорошего к плохому и к худшему
В первый день операции затирки включилась вспышка, которая никогда не была проблемой на предыдущих работах. Первоначально считалось, что с насосом возникли некоторые проблемы, но на следующий день в смеси были обнаружены камни, галька и комки цементного раствора. Смесь должна содержать только цемент и зольную пыль; без агрегатов. На передающем шланге от смесительного резервуара был установлен экран, и он начал собирать камни, гальку и комки цемента, которые вызывали засорение шланга.
Как только эта проблема была решена, случайные партии затирки начали настройку вспышки. В двух отдельных случаях пять партий должны были быть откачаны и потрачены в деревянный ящик из-за установки вспышки в накопительном резервуаре через пять — 10 минут. Поставщик был снова проинформирован об этой проблеме.
Во время цементации третьего подъема первой секции лайнер прогнулся. Было установлено, что затирка в первом и втором подъемах не затвердела даже через 36 и 12 часов соответственно. Это позволило жидкому раствору в верхнем подъеме перемещаться вниз, где он оказывал чрезмерное гидростатическое усилие на нижние секции вкладыша, вызывая изгиб. Из-за неадекватности раствора и изогнутого вкладыша руководитель ремонтного проекта решил снять вкладыш и раствор, установленные на первые 300 футов. Испытания дефектного раствора показали, что он не соответствует требуемым требованиям по прочности. Новый лайнер был переустановлен для этого раздела. Удаление вкладыша и раствора было утомительным процессом, который повлек за собой вырезание вкладыша, а затем удаление затвердевшего раствора на куски с помощью отбойного молотка.
Основной проблемой, связанной со смесью цементного состава и летучей золой, было несоответствие материала и очевидные недостатки в обеспечении качества/контроле качества на заводе поставщика. После смены поставщиков смеси цемента и летучей золы больше не было проблем с качеством цементного раствора.
Выводы
В этом проекте было много проблем, как ожидаемых, так и непредвиденных. Между проблемами затирки, снятием и заменой вкладыша и затирки и 18 дождевыми днями работа заняла вдвое больше времени, чем планировалось. К сожалению, с точки зрения стоимости, это не было выгодной работой. Тем не менее, подрядчик, выполняющий работы, профессионалом и поступил правильно, и исправил любые недостатки за свой счет, даже если проблемы были вызваны обстоятельствами, не зависящими от них.
В итоге владелец получил восстановленную 100-летнюю канализацию, срок службы которой был продлен, вероятно, еще на 100 лет. Иногда строительные проекты развиваются не так, как планировалось изначально. Несмотря на то, что эта работа стала основной неприятностью, проблемы были эффективно решены, и в результате был получен высококачественный готовый продукт.