Konieczność renowacji kilometrów sieci kanalizacyjnych, które powstawały nawet dziesiątki lat temu, to z jednej strony duży problem zarządców sieci – czyli w głównej mierze miejskich przedsiębiorstw kanalizacyjnych, z drugiej strony wyzwanie dla firm, nie tylko wykonujących tego typu zadania, ale także tych dostarczających rozwiązania dla branży, które dzięki temu mogą rozwijać i dostarczać nowoczesne technologie.

Podstawą planowania renowacji sieci musi być z jednej strony wytrzymałość – kanał poddany renowacji powinien działać niezawodnie przez wiele lat. Z drugiej strony natomiast istotna jest szybkość wykonywania prac i minimalna ingerencja w tkankę miejską. Renowacje sieci prowadzone nierzadko w sąsiedztwie zabudowy czy ciągów komunikacyjnych nie mogą zakłócać codziennego życia, a jednocześnie nie mogą na długo ograniczać dostępu mieszkańców do sieci. To właśnie główne czynniki, dla których coraz bardziej popularne stają się bezwykopowe metody, w tym technologia CIPP.

Czym jest CIPP?

Technologia CIPP (z ang. Cured in Place Pipe – rura utwardzana na miejscu) coraz częściej wykorzystywana jest podczas renowacji różnego rodzaju sieci. Rękawy renowacyjne utwardzane na miejscu są stosowane zarówno podczas rewitalizacji rurociągów grawitacyjnych, jak i ciśnieniowych w różnych obszarach zastosowań (takich, jak np. woda pitna, ścieki komunalne, gazociągi czy instalacje przemysłowe).

Choć w ostatnich latach technologia ta zyskała największą popularność, to w praktyce stosowana jest od ponad 40 lat. Renowację z zastosowaniem wykładzin CIPP po raz pierwszy wykonano w 1971 r. w londyńskiej dzielnicy Hackney, gdzie w ten sposób naprawiono 70-metrowy odcinek kanału murowanego o przekroju jajowym. Szacuje się, że w Europie jest około 2 mln km sieci kanalizacyjnej, z czego około 20%, czyli około 400 tys. km, wymaga odnowienia, a zatem wydaje się, że pracy w tej branży w najbliższych latach nie zabraknie – powiedział Paweł Kośmider podczas otwarcia I Konferencji CIPP Technology Days.

dr inż. Andrzej Kolonko, Politechnika Wrocławska

Technologia CIPP jest najbardziej rewolucyjną metodą, jeżeli chodzi o renowację przewodów kanalizacyjnych. Badania statystyczne wykazały, że jest najczęściej stosowana przy odnowie infrastruktury sieciowej, gdy weźmiemy pod uwagę sieć kanalizacyjną – mówił dr inż. Andrzej Kolonko (Politechnika Wrocławska). Jednocześnie obserwujemy ciągły rozwój tej technologii. Zagadnienia techniczne dotyczące tej metody regulują szczegółowo normy europejskie m.in. PN-EN ISO 11296-1 oraz PN-EN ISO 11296-4. Polska dopiero wdraża te normy na swój rynek – dodał.

Dlaczego CIPP?

Uniwersalność to jedna z zalet technologii CIPP, która bardzo często wymieniana była przez przedstawicieli firm wykonawczych, a także producentów, uczestniczących w wydarzeniu. Czym się przejawia? Przede wszystkim tym, że technologię tę możemy stosować nie tylko do renowacji rurociągów o różnym przeznaczeniu, ale również o różnych średnicach i przekrojach. Dzieje się tak dlatego, że rękaw wprowadzany do rurociągu jest miękki, a jego utwardzenie następuje już wewnątrz kanału. Dzięki temu może się dopasować niemal do każdego przekroju przewodu. Dodatkowo, jednym z najnowszych osiągnięć w zakresie technologii CIPP jest jej zastosowanie podczas renowacji studni, o czym mówił Michał Andrzejewski (Gamm-Bud sp. z o.o.). Tego typu zadania na Zachodzie wykonuje się od około 4–5  lat.

Michał Andrzejewski, Gamm-Bud sp. z o.o.

Renowację studni przy użyciu technologii CIPP rozpoczyna się od usunięcia stopni oraz przeszkód wchodzących w światło studni, podobnie jak ma to miejsce podczas naprawy studni innymi metodami. Następnie należy zatamować infiltrację. Gdy jest to duży wyciek, konieczne okazuje się zastosowanie iniektu czy zaprawy mineralnej. Kolejnym krokiem jest reprofilacja dużych ubytków. Potem do studni wprowadza się tzw. ślepe dno, co pozwala na wykonywanie prac na działającej kanalizacji. Dopiero wtedy do studni wprowadza się wykładzinę, utwardza ją oraz odpowiednio docina. Po wykonaniu wszystkich tych prac usuwa się ślepe dno, uszczelnia wszystkie połączenia wprowadzonej wykładziny. Jeżeli taki jest wymóg inspektora, to na tym etapie prac wykonywany jest pomiar szczelności – tłumaczył Michał Andrzejewski.

Jest to metoda niezwykle elastyczna, pozwala na zdecydowanie szybszą realizację prac. Jej zaletą jest również fakt, że wykorzystuje półfabrykaty – rękawy produkowane są w fabryce, po czym dostarczane są na plac budowy i dopiero tam utwardzane. Trzeba podkreślić również, że tą metodą możemy wykonywać renowacje sieci o różnych średnicach – mówił Günter Kaltenhauser (RELINEEUROPE AG). 

Wśród zalet technologii CIPP wymienić należy szybką instalację i ograniczenie ilości wykonywanych wykopów do minimum – mówił Roland Szafraniec (RTI Poland sp. z o.o.).

Budowa rękawa

Kluczową kwestią związaną z renowacją sieci w technologii CIPP jest z jednej strony budowa rękawa, a z drugiej żywica stosowana do jego utwardzania.

Matryca rękawów wykorzystywanych w technologii CIPP zbudowana jest z włókien poliestrowych lub szklanych. Czasami, w postaci dodatku wzmacniającego, stosowane są włókna wzmacniające. Mogą to być włókna węglowe. O parametrach wytrzymałościowych rękawa decyduje m.in. żywica wypełniająca matrycę. Składnikiem tego typu rękawów jest także zewnętrzna folia. Może być ona poliuretanowa, polietylenowa lub polipropylenowa. Analizy wykazały, że zdecydowanie najczęściej w praktyce stosowane są żywice poliestrowe. Ich udział na rynku wynosi od 80 do 90% – mówił dr inż. Andrzej Kolonko.

Tutaj powstaje pytanie, czym są i jakie właściwości posiadają żywice poliestrowe. Należą one do grupy żywic syntetycznych, których, jak wskazuje sama nazwa, zasadniczym składnikiem są różnego rodzaju poliestry. Żywice poliestrowe stosowane w prefabrykacji wykładzin CIPP są sztywne po utwardzeniu oraz odporne na korozję. Charakteryzują się dużą lepkością w porównaniu do innych żywic. Zawierają one dodatek koloidalnej krzemionki w celu zapobiegania ich spływaniu z górnej części rękawa na dół podczas trwania procesu utwardzania. Wadą żywic poliestrowych jest skurcz – tłumaczył dr inż. Andrzej Kolonko.

Najważniejsze elementy w procesie realizacji

Proces wykonywania renowacji sieci powinien składać się z pięciu etapów. Wstępne działania to przede wszystkim badania diagnostyczne (etap 1), które umożliwiają przygotowanie rzetelnego raportu (etap 2), na podstawie którego oceniany jest stan techniczny takiego obiektu (etap 3). Na tej podstawie przygotowuje się projekt poprawy stanu technicznego (etap 4), po czym następuje realizacja (etap 5) zadania.

dr inż. Tomasz Abel, Politechnika Wrocławska

Jakie wymagania powinny być spełnione podczas renowacji sieci? Pierwszym podstawowym kryterium jest szczelność, drugim nośność statyczna, a trzecim bezpieczeństwo eksploatacyjne. Te trzy elementy przekładają się na definicję trwałości poddanego renowacji obiektu, czyli zdolności do spełnienia wymogów przez czas użytkowania pod wpływem przewidywalnych czynników zewnętrznych. Chodzi przede wszystkim o obciążenia, zarówno w zakresie działających prać, jak również obciążenia eksploatacyjne, chemiczne i tym podobne – mówił dr inż. Tomasz Abel, Politechnika Wrocławska.

Badania sieci a wybór metody renowacji

Podstawą przeprowadzenia wszelkich prac związanych z renowacją sieci są badania, które najczęściej wykonuje się przy użyciu kamer inspekcyjnych. Podczas wykonywania tego typu inspekcji możemy korzystać w wytycznych normowych, zawartych m.in. w normie PN-EN 13508-2. Norma ta dotyczy systemów kanalizacyjnych, ale w pewnej części zaproponowane rozwiązania można wykorzystać w systemach ciśnieniowych. Jeżeli informacje uzyskane w wyniku inspekcji wizualnej są niewystarczające, to w miarę możliwości należy zastosować inne techniki badawcze – tłumaczył dr inż. Tomasz Abel.

Niezależenie od tego czy badania te przeprowadzone są w oparciu o normę, czy też nie, ich wynikiem powinien być możliwie jak najbardziej szczegółowy opis wszelkich usterek wraz z podaniem ich lokalizacji. Wśród wad, które powinny zostać zidentyfikowane, wymienić należy uszkodzenia konstrukcji, ograniczenia funkcjonalne czy różnego rodzaju uszkodzenia wyposażenia.

Na podstawie dokładnie przeprowadzonych badań kwalifikuje się przewód, który zostanie poddany renowacji, do jednego z trzech stanów technicznych, co jest kluczowe dla określenia zakresu i sposobu przeprowadzenia prac remontowych.

Zastosowanie wykładziny CIPP jest najlepszym rozwiązaniem dla rurociągów pozostających w I lub w II stanie technicznym, a więc takich, które wykazują podłużne spękania, ale stan gruntu wokół nich nie został zaburzony. W takim przypadku renowacja z zastosowaniem wewnętrznej, ściśle pasowanej wykładziny, jest również uzasadniona ekonomicznie – występuje równowaga pomiędzy kosztami a uzyskanymi efektami – tłumaczył dr inż. Tomasz Abel.

Od lewej: dr inż. Tomasz Abel, Politechnika Wrocławska; dr inż Bogdan Przybyła, Politechnika Wrocławska

Jak uzupełnił dr inż. Bogdan Przybyła (Politechnika Wrocławska), mówiąc o ocenie stanu technicznego i klasyfikacji układu do stanu technicznego I, II lub III, trzeba pamiętać, że jest to sprawa kluczowa. Stan I można rozpoznać na podstawie inspekcji wideo, która jest w takich przypadkach podstawową czynnością, a jej przeprowadzenie jest bardzo proste. Inaczej wygląda ocena i stwierdzenie występowania II lub III stanu technicznego. Jak tłumaczył, chcąc zaprojektować liner dla stanu III, konieczne są dodatkowe informacje, co wymaga przeprowadzenia dodatkowych kosztownych badań, związanych m.in. z analizą nośności starego rurociągu czy parametrami gruntu w otoczeniu. Jak się okazuje, na etapie projektowania nie jest to sprawa prosta – padło więc pytanie eksperta: który projektant chce zadecydować o przeprowadzeniu tych dodatkowych badań? Projektant może też w takiej sytuacji dojść do wniosku, że może jednak jest to stan II, gdyż różnica jest niewielka. Powstaje jednak kolejne pytanie, czy chodzi o rzeczywiste rozwiązanie problemu, czy poniesienie mniejszych kosztów renowacji przewodów.

Różnice w zasadach wymiarowania linerów wg wytycznych ATV-M 127-2, 2000 r. i DWA-A 143-2, 2015 r.

W swoim wystąpieniu dr inż. Bogdan Przybyła tłumaczył, że podstawowe przyczyny wprowadzenia uaktualnień/zmian w nowej wersji wytycznej są następujące: dostosowanie przyjętych rozwiązań do Eurokodu 1 (seria EN 1991: Oddziaływania na konstrukcje) i Eurokodu (EN 1990: Podstawy projektowania konstrukcji); poszukiwanie rozwiązań dla przekrojów innych niż kołowy; problem przewodów o szczególnie wysokim stopniu degradacji  konstrukcji, o utraconych parametrach materiałowych (np. w wyniku korozji); uwzględnienie pracy podłużnej linera; nowe materiały, nowe charakterystyki materiałowe przyjmowane w projektowaniu.

Wśród podstawowych różnic między ATV-M 127-2 a DWA-A 143-2 wskazał: uzupełnienie i aktualizację tabeli charakterystyk materiałowych linerów; wprowadzenie tabel z częściowymi współczynnikami bezpieczeństwa oraz tabeli współczynników kombinacji obciążeń, przy zachowaniu globalnych współczynników bezpieczeństwa; jednoznaczne rozróżnienie między wartościami charakterystycznymi i wartościami obliczeniowymi; zdefiniowanie różnych okręgów zastępczych dla profili jajowych, dla sprawdzenia warunku stateczności w stanie I i II oraz warunku naprężeń w stanie III; wskazówki do obliczeń naprężeń przy pracy linera na kierunku podłużnym; wskazówki do obliczeń bazujących na alternatywnych metodach (MES, nieliniowe modele układów prętowych); dodatkowe informacje na potrzeby charakterystyki imperfekcji; uzupełnione informacje dla ustalania mimośrodu przegubów starej rury; linery dla rurociągów ciśnieniowych; uzupełnienie współczynników dla linerów z GRP-UP (załączniki D i E, współczynniki momentów i sił osiowych); uzupełnienie współczynników dla profili jajowych (załącznik D); przypadek nietypowego obrazu pęknięć starego przewodu (np. zaawansowane tzw. „tworzenie skorup”, znacząca korozja, znacząca redukcja nośności starego przewodu, bardzo duże deformacje: stan techniczny IIIa).

Przedsiębiorstwo wod-kan wykonawcą renowacji?

Istnieje kilka zalet wykonywania renowacji sieci we własnym zakresie przez przedsiębiorstwa wod-kan. Podstawowym walorem jest to, że wszystkie kanały będą wykonywane według jednej zaakceptowanej technologii i powtarzalnej jakości. Mając na uwadze, że przedsiębiorstwo wod-kan jest inwestorem w zakresie renowacji CIPP, tak czy inaczej cały proces inwestycyjny tworzy się w jego strukturze. Zwieńczenie tego wysiłku poprzez wykonanie renowacji we własnym zakresie jest chyba naturalną konsekwencją całego procesu. Jest też bardzo istotny dodatkowy element tego procesu, jest nim nieograniczona i bezwarunkowa kontrola nad procesem remontu bezwykopowego. W takim układzie nie występuje kwestia rozgraniczenia pomiędzy wykonawcą a inwestorem. Sam inwestor jest wykonawcą, w związku z czym jest w stanie kontrolować ten proces w całym zakresie – to odważna teza przedstawiona przez Mirosława Cecugę (Sezam Instal), która wywołała emocjonującą debatę na temat korzyści i zagrożeń płynących z takiego rozwiązania.

Mirosław Cecuga, Sezam Instal

Czy rzeczywiście miejskie przedsiębiorstwa wodociągowe powinny same wykonywać renowacje bezwykopowe sieci? Jednoznaczna odpowiedź na to pytanie nie została udzielona.

Organizatorzy Konferencji dziękują wszystkim Sponsorom (sponsorami złotymi konferencji były firmy RELINEEUROPE AG oraz RTI Poland sp. z o.o., natomiast sponsorami srebrnymi zostały spółki BLEJKAN S.A. oraz POliner sp. z o.o. sp.k.), Prelegentom oraz Uczestnikom, którzy przyczynili się do sukcesu wydarzenia. 

Odbiory prac renowacyjnych są ważnym etapem inwestycji związanych z renowacją sieci przy użyciu technologii CIPP. Na temat wykonywania tego typu prac rozmawiali eksperci podczas panelu dyskusyjnego odbywającego się podczas I Konferencji CIPP Technology Days. W panelu moderowanym przez Pawła Kośmidra (Wydawnictwo INŻYNIERIA sp. z o.o.) udział wzięli: Grzegorz Cyganik (Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A. w Krakowie), Tomasz Daniłoś (BLEJKAN S.A.), dr inż. Andrzej Kolonko (Politechnika Wrocławska) oraz Dariusz Zwierzchowski (Centrum Badań i Certyfikacji sp. z o.o.). Wkrótce zaprezentujemy pełną relację z dyskusji panelowej.

Zobacz fotogalerię z konferencji CIPP Technology Days

Zobacz wideorelację z konferencji CIPP Technology Days

CIPP: technologia, która daje duże możliwości

Jedna metoda do renowacji sieci o różnym przeznaczeniu

Jak dokonywać odbiorów prac realizowanych w technologii CIPP?

Zapraszamy do lektury relacji z panelu dyskusyjnego >>>