Бестраншейные технологии строительства и восстановления трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения

 
 
 
 
 
 
 
 
В. А. Орлов  
 
 
 
 
 
БЕСТРАНШЕЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 
СТРОИТЕЛЬСТВА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ  
ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ  
ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
1 

 
УДК 628.1 
ББК 38.761.1 
О-66 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, начальник отдела  
АО «МОСВОДОКАНАЛНИИПРОЕКТ» Павлинова И. И.;  
доктор технических наук, профессор кафедры гидравлики, водоснабжения  
и водоотведения Воронежского государственного технического университета 
Щербаков В. И. 
 
 
 
 
 
 
 
Орлов, В. А. 
О-66   
Бестраншейные технологии строительства и восстановления трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения : учебное пособие / 
В. А. Орлов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 228 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-1585-9  
 
Представлены сведения о бестраншейных технологиях строительства, реконструкции и модернизации подземных инженерных сетей систем водоснабжения и водоотведения. Систематизированы и анализируются вопросы, связанные с использованием труб и защитных покрытий из традиционных и новых материалов, а также оборудованием для бестраншейных технологий, описаны принципы современных методов локации, телеинспекции инженерных сетей, прочистки и эксплуатации подземных 
трубопроводов. Представлены сводные тесты самоконтроля и краткий словарь специальных терминов по бестраншейным технологиям строительства и реконструкции 
инженерных сетей. 
Для аспирантов и магистрантов технических вузов, обучающихся по направлению подготовки 08.06.01 «Техника и технологии строительства» (профиль «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов») и 08.04.01 
«Строительство» (профиль «Водоснабжение и водоотведение городов и промышленных предприятий»). 
 
УДК 628.1 
ББК 38.761.1 
  
 
ISBN 978-5-9729-1585-9 
© Орлов В. А., 2024 
 
© ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский 
 
    государственный строительный университет», 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 

 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Предисловие  ............................................................................................................ 5 
Введение .................................................................................................................... 6 
 
Глава 1. Общие сведения о трубопроводах, трубах и бестраншейных  
методах строительства и реновации инженерных сетей  
................................ 9 
1.1. Режимы работы трубопроводов и оптимизация технических решений  
по обеспечению их надежной эксплуатации после реновации  ........................... 9 
1.1.1. Отличительные особенности работы водопроводных  
и водоотводящих сетей. Требования к восстанавливаемым  
трубопроводным системам 
................................................................................... 9 
1.1.2. Использование протягиваемых и продавливаемых труб  
..................... 20 
1.1.3. Применение внутренних защитных покрытий  ..................................... 36 
1.2. Сопровождение работ по бестраншейному строительству  
инженерных сетей  .................................................................................................. 39 
1.2.1. Сущность бестраншейных методов прокладки  
и их классификация  
............................................................................................ 39 
1.2.2. Грунты и их прочностные свойства, учитываемые  
при прокладке трубопроводов  .......................................................................... 41 
1.2.3. Факторы риска и пилотное (экспериментальное) бурение  
.................. 43 
1.2.4. Способы локации подземного пространства  
......................................... 44 
1.3. Основные методы бестраншейного восстановления трубопроводов  
и сопровождающие их технические и технологические мероприятия ............  47 
1.3.1. Особенности методов бестраншейного восстановления  
трубопроводов и их классификация  
................................................................. 47 
1.3.2. Инспекционный и диагностический контроль состояния  
трубопроводных сетей техническими средствами  ......................................... 51 
1.3.3. Прочистка трубопроводов перед операциями восстановления  .......... 66 
 
Глава 2. Технологии бестраншейной прокладки трубопроводов  .............. 77  
2.1. Запахивание трубопроводов в грунт  ............................................................. 77 
2.2. Горизонтальное направленное бурение  ........................................................ 81 
2.3. Шнековое бурение  
........................................................................................... 91 
2.4. Ударно-импульсное продавливание (прокол)  
.............................................. 94 
2.5. Микротоннелирование  
.................................................................................. 100 
2.6. Раскатка  .......................................................................................................... 106 
 
Глава 3. Технологии бестраншейного восстановления трубопроводов ..... 
108 
3.1. Набрызговые методы реновации  ................................................................. 108 
3.1.1. Нанесение внутренних цементно-песчаных покрытий  
...................... 108 
3.1.2. Нанесение быстроотверждаемого покрытия Scothcot на основе  
двухкомпонентного полимера Copon Hycot  .................................................. 117 
3 

 
3.1.3. Нанесение быстроотверждаемого двухкомпонентного  
полиуретанового покрытия BASF OLDODUR WS 56  ................................... 118 
3.2. Методы реновации сплошными внутренними покрытиями ..................... 119 
3.2.1. Протягивание плетей круглых полимерных труб  
без разрушения и с разрушением старых трубопроводов  ........................... 119 
3.2.2. Протягивание полимерных модулей (коротких труб)  ....................... 135 
3.2.3. Протягивание деформированных (профилированных)  
полимерных труб 
............................................................................................... 143 
3.2.4. Протягивание труб из высокопрочного чугуна с шаровидным  
графитом (ВЧШГ)  ............................................................................................ 151 
3.2.5. Нанесение сплошных однослойных и многослойных полимерных  
покрытий  ........................................................................................................... 154 
3.2.6. Монтаж композитных элементов из несущих 
стеклопластиковых конструкций..................................................................... 172 
3.2.7. Протягивание рукавов из нержавеющей стали  
................................... 174 
3.3. Методы реновации ленточными покрытиями  
............................................ 176 
3.4. Точечный (местный) ремонт  ........................................................................ 179 
 
Глава 4. Организация и типовые технологические процессы  
производства ремонтно-восстановительных работ на примере  
использования полимерных труб  ................................................................... 189 
Словарь терминов и определений ................................................................... 202 
Тесты самоконтроля с ответами ...................................................................... 219 
Ответы к тестам .................................................................................................. 224 
Список литературы  
............................................................................................ 225 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 

 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Задачей настоящего учебного пособия является ознакомление аспирантов 
и магистров технических вузов с прогрессивным и экономичным направлением 
в строительной отрасли – бестраншейными технологиями прокладки, реновации и модернизации подземных трубопроводных коммуникаций систем водоснабжения и водоотведения. 
Представленный материал является одним из необходимых атрибутов 
успешного овладения обучающимися знаний и умений при проведении практических занятий и самостоятельной работы по одноименному курсу. 
На сегодняшний день ощущается дефицит в кадрах, глубоко владеющих 
научно-техническим потенциалом в области бестраншейных технологий, которая развивается стремительными темпами за счет внедрения новых технологий 
реновации и ежегодного роста продукции на строительных рынках ремонтных 
материалов и изделий. 
Изложение материала в учебном пособии базируется на логической взаимосвязи: 
– общих вопросов обоснования целесообразности и необходимости широкого внедрения бестраншейных технологий строительства, ремонта и реконструкции объектов жизнедеятельности (по результатам инспекционного контроля современными техническими средствами диагностики и соблюдения экологических требований по защите окружающей природной среды);  
– изучения наиболее распространённых и перспективных бестраншейных 
технологий; 
– освоения специальных технических требований при выборе и реализации 
отдельных методов бестраншейного строительства и реконструкции, обеспечивающих высокое качество ремонтно-восстановительных работ. 
В результате изучения материалов пособия аспиранты и магистранты 
должны знать: 
– основные технологии бестраншейного строительства, ремонта и реконструкции подземных трубопроводных коммуникаций, области их применения и 
оценку эффективности использования; 
– основные методы диагностики подземных трубопроводов, способы их 
прочистки перед проведением ремонтно-восстановительных работ, основные 
критерии выбора метода восстановления подземных трубопроводов при рассмотрении альтернативных вариантов; 
– свойства материалов трубопроводов и защитных покрытий, позволяющих продлить срок службы инженерных сетей и сооружений на них. 
Для закрепления полученных теоретических знаний и практических навыков в учебном пособии приведены тесты самоконтроля с ответами, технический 
словарь специальных терминов по бестраншейным технологиям, а также представлен перечень литературы, где можно более глубоко ознакомиться с конкретными вопросами изучаемой тематики.  
 
 
5 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
На пороге ХХI века пресная вода может быть причислена к стратегическому объекту, а задачи безопасной транспортировки по трубопроводам питьевой 
и сточных вод выходят в разряд приоритетных задач общества, так как напрямую связаны со здоровьем населения и комфортабельностью его проживания.  
В условиях современного города предупреждение старения и преждевременного выхода из строя подземных инженерных сетей водоснабжения, водоотведения, газо- и теплоснабжения, а также оптимальная локализация последствий их проявления являются одними из главных задач служб эксплуатации 
коммунальных объектов. Особую актуальность эти вопросы приобретают для 
городов России, где в коммунальном секторе старение подземных трубопроводных коммуникаций и другого оборудования различного назначения достигли критических уровней: свыше 70 % трубопроводных коммуникаций находятся в неудовлетворительном состоянии. Например, в Москве из общей протяженности водопроводных сетей, составляющей свыше 11 тыс. км, около половины отслужили свой нормативный срок службы, а из 10,5 тыс. км водоотводящих сетей порядка 60 % находятся в неудовлетворительном состоянии.  
Большинство подземных коммунальных трубопроводов в европейской части страны находится в эксплуатации с 30-х–50-х годов ХХ века, а на территории Западной и Восточной Сибири, а также Дальнего Востока – с 60-х–70-х годов и практически исчерпало свой срок службы. По данным Госстроя РФ, износ 
трубопроводов в системах водоснабжения достиг 60 %, а 25 % фондов отслужили свой срок.  
В результате различного рода повреждений (патологий) трубопроводов 
происходят нежелательные явления загрязнения потребляемой воды, если идет 
речь о транспорте питьевых вод, загрязнение подземных вод и почв, подтопление территорий, если нарушается нормальная работа водоотводящих сетей. 
Например, основным видом повреждений на стальных водопроводных трубопроводах систем водоснабжения является образование сквозных проржавлений – 
свищей (67 % общего количества повреждений). На чугунных трубах аварии связаны в основном с нарушением герметичности раструбных соединений (12 %) и 
переломами труб (16 %). Преобладающее количество повреждений приходится 
на трубы малых диаметров (до 200 мм), что составляет около 75 % их общего 
количества. Это в основном повреждения на трубопроводах вводов промышленных предприятий и домовых вводах. Главными причинами повреждений трубопроводов являются: износ труб, низкое качество материала, избыточные напоры, 
наружная и внутренняя коррозия, а также совокупность внешних дестабилизирующих техногенных и природных факторов (подземных вод, агрессивных грунтов, резких сезонных изменений температуры). 
Возникающие аварийные ситуации, связанные с выходом из строя ветхих, 
а также морально устаревших инженерных сетей в городах Российской Федерации составляют 31 % от общего количества чрезвычайных ситуаций, уступая 
лишь пожарам и взрывам, на долю которых приходится 34 %. 
6 

 
Практика эксплуатации водопроводных и водоотводящих сетей показывает, что в коммунальном секторе отсутствует научно обоснованная долгосрочная 
стратегия реновации подземных трубопроводов, а существующая практика ремонтно-восстановительных работ на них базируется на далёком от совершенства планировании капитального ремонта, не учитывающем реалий современного состояния насыщенной подземной инфраструктуры городов и постоянно 
меняющейся (в основном ухудшающейся) экологической обстановки (например, подтопления территорий).  
На практике часто обнаруживается отсутствие исчерпывающих сведений о 
трубопроводах (по материалам инвентаризации и исполнительной документации) и окружающей их обстановке. На современном этапе технического развития только полная и исчерпывающая информация о подземных сетях может 
служить отправной точкой разработки научно обоснованной программы прогнозирования их ремонта или реконструкции на ближайшую и отдалённую перспективы.  
Перед обслуживающим подземные коммуникации инженерно-техническим 
персоналом часто возникают вопросы: какой участок сети из огромного количества эксплуатируемых ветхих необходимо подвергать восстановлению в первую 
очередь и почему именно он должен быть первоочередным; какие объекты на сети могут подождать своей очереди, т. е. быть приоритетными для реновации в 
скором времени или потенциальными для восстановления или ремонта; какие 
участки подземных трубопроводов могут работать с «нарушениями» ещё несколько лет без ремонта, не оказывая существенного влияния на процессы 
транспортировки воды и окружающую среду; правильно ли подходят к вопросам 
проектирования восстановительных работ, используя трубы из различных материалов без учёта гидравлической совместимости смежных участков восстановленного и невосстановленного трубопроводов и т. д. и т. п. 
Проблемы оперативного строительства, ремонта, восстановления и модернизации водопроводных и водоотводящих сетей в современном городе усугубляются рядом побочных причин: высокой плотностью застройки подземных и 
наземных объектов, наличием параллельных и пересекающихся на разных 
уровнях инженерных коммуникаций, насыщенностью окружающих грунтов 
подземными водами и т. д.  
В последние десятилетия в сфере строительства, ремонта и реконструкции 
городских коммунальных систем водоснабжения и водоотведения для решения 
указанных проблем активизировалось новое направление, получившее название 
бестраншейной технологии строительства (прокладки) новых и восстановления 
(реновации) старых (ветхих) трубопроводов. Это направление является весомой 
альтернативой открытому способу строительства, ремонта и реконструкции 
подземных трубопроводов любого предназначения, так как почти по всем параметрам превосходит его. 
Под реновацией трубопроводов понимается полное восстановление их 
структуры путём устранения всех видов дефектов по длине труб и в местах их 
стыковки при соблюдении (поддержании) исходных гидравлических характеристик течения потока транспортируемой среды.  
7 

 
В свою очередь, под восстановлением структуры, например, водопроводного трубопровода следует понимать ликвидацию: 
– структурных дефектов (например, свищей – сквозных отверстий, микротрещин и других повреждений, которые приводят к эксфильтрации и инфильтрации воды); 
– функциональных дефектов, вызванных временными факторами (например, старением) и неудовлетворительной эксплуатацией системы водоснабжения в целом и водопроводных сетей в частности (например, появлением ржавчины на внутренних стенках труб, биообрастаний, бугристых наростов в виде 
уплотнённых окислов железа, марганца и извести, инородных включений, проникающих в трубопроводы при любом вмешательстве извне – сварке, ремонте 
и замене запорно-регулирующей арматуры и т. д.); 
– дефектов, вызванных некачественным монтажом труб при их укладке в 
траншее (например, деформация труб) или являющихся результатом воздействия природных явлений (деформация грунтов, приток подземных вод и т. д.).  
Используемый в учебном пособии термин «бестраншейные технологии» 
следует понимать как реализацию какого-либо метода бестраншейной прокладки или ремонта объекта (в частности, трубопровода) с описанием регламентированной последовательности и сущности технологических операций, проводимых с помощью соответствующей строительной техники с использованием 
специального оборудования, приборов, материалов, а также с задействованием 
людских ресурсов.  
Классическое определение гласит, что под бестраншейными технологиями 
понимаются технологии прокладки, замены, ремонта, инспекции и обнаружения дефектов в подземных коммуникациях различного назначения с минимальным вскрытием земной поверхности или без вскрытия. Бестраншейные технологии прокладки и ремонта трубопроводов наряду с оперативностью и экономичностью по сравнению с традиционными методами (проведением земляных 
работ с раскопкой траншей или котлованов, ремонтом или заменой трубопровода) позволяют не нарушать сложившуюся экологическую обстановку. 
Необходимо отметить, что активная и стойкая тенденция использования 
бестраншейных технологий в РФ прослеживается с середины 90-х годов прошлого века, но до сих пор степень их востребованности оценивается отечественными специалистами как явно недостаточная по сравнению с развитыми в 
промышленном отношении странами, где 95 % объёма работ по прокладке, ремонту и реконструкции подземных инженерных коммуникаций в городах и 
населённых пунктах производится бестраншейными методами. В некоторых 
городах (например, Лондоне, Копенгагене, Амстердаме) открытая прокладка и 
ремонт подземных коммуникаций запрещены. 
В настоящий момент для более широкого применения бестраншейных 
технологий строительства и ремонта подземных трубопроводов в нашей стране 
необходима подготовка высококвалифицированных кадров, владеющих соответствующими знаниями в данной области строительства и способных эффективно использовать их на практике.  
 
8 

 
ГЛАВА 1 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРУБОПРОВОДАХ, ТРУБАХ  
И БЕСТРАНШЕЙНЫХ МЕТОДАХ СТРОИТЕЛЬСТВА  
И РЕНОВАЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ 
 
1.1. Режимы работы трубопроводов  
и оптимизация технических решений по обеспечению  
их надежной эксплуатации после реновации 
 
1.1.1. Отличительные особенности работы водопроводных  
и водоотводящих сетей. Требования к восстанавливаемым  
трубопроводным системам 
 
Как отмечалось во введении, в настоящее время особую актуальность для 
коммунальных служб городов и населенных пунктов Российской Федерации 
приобретают вопросы предупреждения старения трубопроводных коммуникаций, более половины которых ввиду ряда обстоятельств находится в неудовлетворительном техническом состоянии, а также создания условий отыскания и 
вложения значительных материальных средств для оперативной реновации 
трубопроводных систем.  
Трубопроводные сети находятся под постоянным стрессом, воспринимая 
усилия от грунта, подземных вод, временных и постоянных статических и динамических нагрузок (транспорт, горное давление), а также ухудшающейся из 
года в год экологической обстановки (например, поднятием уровня грунтовых 
вод из-за утечек в трубопроводных системах водоснабжения и водоотведения). 
В данной ситуации при решении вопроса о внедрении бестраншейных технологий особое внимание должно уделяться качеству проектирования, строительству (реконструкции) и эксплуатации, так как при любом их нарушении, а также несвоевременном профилактическом ремонте трубопроводы могут дополнительно подвергаться деформациям, внутренней и внешней коррозии, абразивному износу и т. д.  
Решая вопросы внедрения бестраншейных технологий, нельзя не обратиться к такому важному аспекту, как стратегия строительства и восстановления городских водопроводных и водоотводящих сетей. При этом для глубокой 
проработки задач, связанных с разработкой стратегии восстановления сетей, 
полезно провести параллели между водопроводными и водоотводящими трубопроводами.  
Стратегия реновации городских водопроводных и водоотводящих сетей 
должна отличаться рядом общих обстоятельств, влияющих на надёжность и 
эффективность их работы, а также совокупностью индивидуальных подходов, 
обусловленных спецификой прокладки сетей под землёй, режимами работы и 
условиями эксплуатации. Остановимся на этом более подробно. 
Общие обстоятельства. Своеобразие подхода к восстановлению водопроводных сетей по сравнению с водоотводящими заключается, прежде всего, в 
9 

 
том, что первые выполняются из более прочных материалов, способных выдерживать значительные давления, имеют существенные конструктивные отличия, соответствующие условия прокладки и эксплуатации, приобретая с течением времени характерные и несвойственные водоотводящим трубопроводам 
патологии. Кроме того, водопроводные трубопроводы по сравнению с безнапорными водоотводящими работают в ином гидравлическом режиме (в широком диапазоне расходов, скоростей, давлений воды). 
В свою очередь, водоотводящие сети эксплуатируются в основном при частичном наполнении, т. е. в безнапорном режиме течения сточной жидкости. 
Это выгодно отличает их от водопроводных, так как при снижении расхода 
транспортируемых сточных вод одновременно происходит уменьшение наполнения и живого сечения трубы. В напорных водопроводных трубах снижение 
расхода автоматически приводит к снижению скоростей течения воды.  
При безнапорном режиме работы водоотводящих трубопроводов утечки 
сточных вод через стенки и стыковые (раструбные или муфтовые) соединения 
происходят в меньшем объёме и появляется возможность (если это не противоречит экологическим и другим требованиям) проектирования и строительства 
сетей из труб, к качеству которых предъявляются более низкие требования, чем 
к качеству напорных труб. 
При гидравлическом расчёте водопроводных сетей подлежат учёту местные сопротивления, тогда как в инженерных расчётах водоотводящих сетей 
местные потери напора, образующиеся, например, вследствие различий формы 
и конфигурации сечений труб и открытых лотков в пределах смотровых колодцев, на практике отдельно не учитываются, а входят составной частью в соответствующие значения коэффициентов шероховатости.  
При решении вопросов обеспечения гидравлической совместимости в системе «восстановленный – невосстановленный участки трубопровода» городская 
водопроводная сеть, как правило, рассматривается в едином комплексе, а водоотводящая дискретно, т. е. в локальном аспекте воздействия на группу участков.  
Водопроводные и водоотводящие сети могут транспортировать крайне несхожие по химическому и бактериологическому составу и физическим свойствам жидкости, что приводит к специфическим особенностям их эксплуатации 
и ремонта, а также неравнозначным последствиям в случае аварии и последующего ремонта. 
На водопроводных и водоотводящих сетях неоднозначно должны решаться 
и вопросы резервирования в период ремонтно-восстановительных работ. Как 
правило, водоотводящие сети являются тупиковыми и авария на одном участке 
выводит из строя все трубопроводы, подсоединённые к этому участку. Городские водопроводные сети в большинстве своём кольцевые, поэтому авария на 
одном участке отражается на ситуации с водопотреблением косвенно. В разветвлённой кольцевой водопроводной сети проблема отключения того или иного участка с помощью запорной трубопроводной арматуры может быть произведена без особых осложнений, а при восстановлении самотечных водоотводящих сетей любое отключение участков связано с определёнными трудностями 
перекрытия трубопроводов заглушками и перекачкой сточных вод насосами по 
10