VÍZGAZDÁLKODÁS ÉS SZENNYVIZEK
3.1 3.5
Berlin csatornahálózata felújításának gyakorlati tapasztalatai Tárgyszavak: szennyvízcsatorna-hálózat; karbantartás; felújítás; javítás; helyreállítás.
Berlin 9000 km hosszú csatornahálózatának optimális és biztonságos üzemeltetése és az üzemzavarok kiküszöbölése érdekében hagyományosan magas követelményeket állítottak az alkalmazásra kerülő alapanyagokkal, az építési technológiával és a kivitelezéssel szemben. A szakemberek keresték a lehetőséget a csatornajavítás költségét tekintve kedvező, megfelelő minőségű és a város szociális helyzetét figyelembe vevő megoldások kialakítására. A felújítási munkák az 1980-as évek közepe óta folynak. Az alkalmazott eljárások kiválasztása A csatornahálózat-felújítás megtervezésének alapját − a csatorna rendszeres felülvizsgálata során kapott adatok − az adatok kiértékelése és egy veszélyességi katalógus szerinti osztályba sorolása − hidraulikai számítások végrehajtása, valamint − az üzemeltetéssel kapcsolatos követelmények meghatározása adja. A DIN/EN 752-5 szabvány szerint felújításon egy működő csatornahálózat helyreállítására vagy megjavítására szolgáló intézkedések értendők. A felújítási eljárásokat az 1. ábra mutatja. Helyreállítás A DIN/EN 752-5 szabvány szerint helyreállításon a szennyvízvezetékek és csatornák aktuális működőképességének javítására alkalmazott intézkedések értendők, amelyeket részben vagy egészben a csatorna eredeti anyagának a felhasználásával hajtanak végre.
szanálás szakaszoló eljárás alakváltoztató eljárás
redukáló eljárás
bevonó eljárás újrabélelés bélelés rövid csővel csomóponti eljárás cementhabarcs felhordása helyreállítás
rétegfelhordás műanyag felhordása részleges bevonás összeszerelés teljes bevonás szakaszos csere kijavítás habarcs vagy gyanta felhordása automatával tömítés géllel vagy gyantával
javítás
injektálási eljárás elárasztásos eljárás mandzsettával szigetelés rövid csővel azonos nyomvonalon nyílt technológiával
új nyomvonalon
felújítás zárt technológiával
Berst-lining (csőbehúzás) csőbehúzás
1. ábra Csatornajavítási eljárások
Bevonó eljárások • A cső újrabélelése Bár a vélemények eltérőek a meleg vízzel, gőzzel vagy UI-fénnyel történő keményítéssel szemben, a Berlini Vízművek álláspontja szerint a kivitelezés során biztosítani kell a béléscső teljes kikeményedését. Az alkalmazott gyanta típusától függetlenül szükséges egy alapréteg felvitele, mert enélkül a behúzott cső összeragad a javítandó csatornával. Előfeltétel zsírmentes és érdesített felület kialakítása. Nem zárható ki a gyanta zsugorodása, ami a béléscső leválását okozhatja a csatorna faláról. Ha a béléscsövet csak statikus hatás éri, nem szükséges felragasztani a csatorna falára. Az ATV M 127-2 szerint a cső I. és II. minőségi osztályára a repedés és törés nélküli, illetve repedés képződésével járó, de deformálódás nélküli állapot jellemző. Emellett a béléscsövet csak a víz terheli. A közlekedésből és az utak burkolásából származó terhelést a csatorna felveszi. A cső III. minőségi osztályánál – amikor a repedés és a törés miatt a csatorna keresztmetszete deformálódik – a fenti terheléseket a béléscső veszi át, ezért a csatorna keresztmetszet-deformálódása „helyreállítással” nem javítható. Az esetlegesen kialakuló begyűrődés a béléscső kalibrálásával vagy konfekcionálásával elkerülhető. A csatorna pontos méretét a helyreállítás előtt elektronikus kalibrálórendszerrel határozzák meg. A gyűrődéseket utólagosan kezelik, még ha a hidraulikai követelmények és a statikus teherbíró képesség szempontjából nem is okoznak problémát. Az anyag fizikai tulajdonságainak (E-modul, falvastagság, hajlítószilárdság) vizsgálatát mintavétellel végzik. Rövid idejű vizsgálati értékeket is közölnek, amelyeket nem lehet közvetlenül összehasonlítani a statikus számítások során felhasznált hosszú idejű értékekkel: az utóbbi adatokat egy 2-es vagy 1,6-os tényezővel csökkenteni kell. • Újrabélelés rövid csővel A kivitelezés során figyelni kell a bélés megfelelő kialakítására. A javítandó csatorna méreteit és a csatlakozások pontos helyeit a javítás előtt elektronikus kalibrálórendszerrel meg kell határozni. Fejlesztést igényel még a csatlakozások újragyártása, mert a bélelés során a régi csatorna keresztmetszete csökken. A távolság a béléscső és a csatlakozások között a csatornában akkora, hogy a köztes tér tömítése és fedőprofil elhelyezése belülről nem alakítható ki. • Alakváltoztató eljárás A kivitelezés során figyelembe kell venni az anyag viselkedését a hűtési fázisban. A HDPE hosszváltozása a hőmérséklet függvényében viszonylag nagy. A javítandó csatorna méretét és a csatlakozások pontos helyét a javítás előtt elektronikus kalibrálórendszerrel feltétlenül meg kell határozni. Gyűrődés kialakulása a teherbíró képesség csökkenése miatt nem fogadható el.
Ha a javítandó csatornán tömörtelen, a talajvizet átengedő helyek vannak, azokat előzetesen szigetelni kell. Túl nagy nyomás hatására a repedések kiszélesedhetnek és gyorsítják a talajvíz csatornába kerülését. Az eljárás DN 500 átmérőig alkalmazható. • Csatlakozások a helyreállításkor és a javításkor, ill. az aknabekötések A helyreállítási eljárásokban még nem teljesen tisztázott a csatlakozások újragyártásának kérdése. Két megoldás jöhet számításba: − a csatlakozást szennyvízálló habarccsal tömören rögzítik. HDPE alkalmazása esetén a tömör zárás nem biztosítható, mert a habarcs nem köt a HDPE-hez. Gyantával átitatott béléscső alkalmazása esetén nem zárható ki a béléscső elmozdulása, − a berlini csatornahálózat esetében a lehetséges megoldás egy fedőprofil alkalmazása volt. A Berlini Vízművek tapasztalatai szerint az eljárás megfelelő kivitelezéséhez szükséges a technikai felszereltség fejlesztése, a csatlakozásoknál a szükséges beépítési hossz biztosítása érdekében. A fedőprofil beépítési hoszsza a csatlakozásoknál eljárástól függően 10 vagy 40 cm, a tervezésnél ez a méret tehát adott. Nyitott kérdés azonban, hogyan oldható meg egy sűrű ragasztó és a fedőprofil erőzáró kötése a csatlakozással. Kétséges továbbá, hogy 40 cm-ig lehetséges-e a csatlakozás zsírmentes megtisztítása. A béléscső kötését a vég-, illetve a köztes aknákban a béléscsövet védő nemesacél mandzsettával alakítják ki, amelyet az akna víztükrében csapokkal rögzítenek. A maradék béléscső-keresztmetszet nyitott marad. A béléscső kiemelkedését az aknaszintből gyantával vagy habarccsal egyenlítik ki, hogy az áramlás irányában ne rakódjon le szennyeződés. Az aknákban a béléscső és a javítandó csatorna közé egy megduzzadó szalagot helyeznek el, amely megakadályozza a talajvíz befolyását és a béléscső elcsúszását. • Részleges vagy teljes bevonás kőagyaggal vagy üvegszállal A részleges bevonást csak járható csatornákban vagy műtárgyakban alkalmazzák, a helyi adottságokhoz illesztve. Általában 50 cm széles és 1, 2, ill. 3 m hosszú kőagyag elemeket helyeznek fel és habarccsal rögzítik. A táblák közötti fugákat gyantával töltik ki. Az elemek mérete a keresztmetszettől függ, egyedi profilok is alkalmazhatók. A teljes bevonást szegmensekből álló, járható csatornákban alkalmazzák. Figyelemmel kell lenni a szegmensek és a csatorna közötti gyűrűs tér teljes kitöltésére. Javítás A DIN/EN 752-5 szabvány szerint a javítás során a helyileg keletkező meghibásodások elhárítására kerül sor.
Kijavítás A robotos eljárás részleges meghibásodások (repedések, törések, károsodott csatlakozások és bélések, szilárd lerakódások, gyökerek okozta sérülések) és a csatlakozások újragyártása során alkalmazható. Az eljárás lépéseit – marás, fúrás, a mandzsetták vagy a zsaluzat felhelyezése, injektálás, elsimítás – alkalmazhatják egymást követően, de különállóan is. Az eljárás használhatóságának korlátai: − hosszirányú repedések a csatorna boltozatában vagy az alján, a keresztmetszet deformálódásával vagy törésével járó repedések, amelyek során a csatorna statikus teherbíró képessége nem biztosítható, − ha a talajvíz a repedéseken és a töréseken át a csatornába kerül, mert az epoxigyanták a nedves felületen nem kötnek. A repedések marásánál is kerülhet talajvíz vagy homok a csatornába, ami a csatorna beszakadásához vezethet. Előzetes óvintézkedésként mandzsetta helyezhető fel és/vagy gél beinjektálásával tömítés alakítható ki. A mandzsetta eltávolítása után és az elsimítás előtt a repedést marni kell, ekkor fennáll a veszélye, hogy a beinjektált gél nem állítja meg teljesen a beszivárgó talajvizet, ezért a gyanta nem köt meg. Injektálási eljárások • Tömítés A tömítő eljárások során szükséges: − tömörtelen bélések vizsgálata és gél beinjektálása, − a tömítetlen rések, törések tömítése poliuretángyantákkal, − törések feltöltése géllel vagy gyantával előzetes intézkedésként egyéb javítási eljárások alkalmazása előtt. Káros hatású a gyökerek áthatolása a bélésen, ami egyben tömítetlen bélésre utal. Egy 300 m-es csatornaszakaszon a gyökerek által okozott repedéseket leválasztották, és a bélésbe gélt injektáltak. A garanciális időszak (2 év) eltelte után a gyökerek bezáródtak a beinjektált gélbe és nem növekedtek tovább. Az eljárás beruházási költsége jelentősen kisebb, mint az alakváltozási vagy az újrabélelési eljárásé, az újrabélelés azonban hosszabb használati időt nyújt. A robotos eljárás alkalmazásakor a karmantyú merev kötési pontokat képez, ami nagyobb szám esetén negatív hatású. A tömítő eljárás korlátozottan alkalmazható: − a tömörtelen helyeken beáramló talajvíz esetén, − ha a hosszirányú repedéseken vagy töréseken át talajvíz vagy homok kerül a csatornába. Ekkor fennáll a veszélye annak, hogy a tömítés a
repedésbe nagy nyomással bekerülve kiszélesíti a repedést, ami a csatorna beomlásához vezethet. • Törések javítása A törések javítása poliuretángyanták beinjektálásával is történhet, amely a nagy (1-1,5 bar) nyomás miatt nemcsak a repedéseket tömíti, hanem a környező talajba is bekerül és a talaj megszilárdul. A poliuretángyanta szilárdsága 1,9 N/mm2. Ez az előny azonban hosszabb szakaszok javításánál hátrányt jelenthet, mert a karmantyú merev kötéseket képez. Az alkalmazás további korlátja, ha a csatorna névleges átmérője nem szabványos (pl. 210, 240 vagy 270 mm), valamint ha a hibahelyek a csatlakozások közelében vannak. • Elárasztás Az elárasztásos eljárást Berlinben először 1994-ben alkalmazták egy 500 m hosszú esővíz-elvezető csatornánál, amelybe jelentős mennyiségű homok és talajvíz került. A garanciaidő lejárta után három hely kivételével nem tapasztaltak tömörtelen pontot. Az eljárás egyéb javítási eljárások előtt vagy olyan esetekben alkalmazható, amikor tömítetlen pontok alakulnak ki. Problémát jelent, − hogy a felhasználásra kerülő oldat mennyisége nem számítható ki megfelelő pontossággal, − ha a házi csatlakozások nyomvonala és az állapotuk nem ismert. Ha a javítás során a házi aknákat elzárják, a szigetelésük a főcsatornával egyszerre végrehajtható, ezáltal azonban tovább nő a felhasználásra kerülő oldat mennyiségének a bizonytalansága. A felhasználandó oldatmennyiség meghatározásához a tervezés során a javítandó csatornaszakaszt vízzel feltöltik, megadott idő alatt jelentkező vízveszteség megfelel a felhasználásra kerülő oldat mennyiségének (az oldat sűrűsége 1,4 kg/dm3). Szigetelési eljárások • Rövid cső eljárás (részleges bélelés) 1997-ben egy 11 km hosszú csatornaszakaszon a felület robotos, ill. tömítő eljárással javítása során rövid csövet alkalmaztak. Ez az eljárás a robotos eljárás helyett is alkalmazható nagy talajvízbelépés esetén, további előnye a kedvező költsége. Használatának feltételei: − a csatorna falának alapos tisztítása és érdesítése, − a béléscső teljes felületen történő beragasztása, − minimálisan 1,5 m hossz, hogy kötés kialakítására kerülhessen sor két karmantyú között.
Az eljárás bizonytalanságát a csatorna statikus javítása és a gyanta zsugorodása okozza, mert ez a rövid cső csatornafalról leválását vagy elmozdulását okozhatja. Az eljárás a javítás egy fajtája, amely csak helyi szigetelést (hibahely-megszüntetést) tesz lehetővé. További hátránya, hogy az alapanyag tulajdonságai és a falvastagság nem minősíthető, mert utólagos mintavétel nem lehetséges. Az eljárás min. 3 mm falvastagság esetén alkalmazható, alapanyagként ECR-üvegszál és epoxidgyanta használható fel. • Szigetelés belülről mandzsettával Hosszirányú hasítékkal ellátott nemesacél mandzsettát alkalmaznak, amelyet tömítőanyaggal visznek fel a csatornára, elsimítják és egy záró rendszerrel a csatorna fala ellenében megfeszítik. Ezzel a hibahely megszűnik. Az összekötési pontok tömörségét tömítőgyűrűt tartalmazó gumimandzsettával vagy epoxidgyantának a nemesacél mandzsetta külső oldalára történő felhordásával és a csatorna belső falára történő felragasztásával valósítják meg. A mandzsetta maximális hossza 50–60 cm lehet. Több mandzsetta átlapolása hosszabb hibahely esetén nem valósítható meg. A mandzsetták ragasztásos rögzítése során a csatorna falát előzetesen fel kell marni. • A becsatlakozások javítása (csőcsonkjavítás) A becsatlakozások javításához poliuretángyantát vagy cementhabarcsot injektálnak be. Berlinben vizsgáltak egy eljárást, amely során egy 5 cm-es gallért martak be 1–2 cm-re a becsatlakozástól. Ezt követte a tömítőanyag beinjektálása a gallérba és a csatlakozás környékére. Az eljárás alkalmazásának korlátai: − a becsatlakozás károsodott és megrepedt területének felmarása a repedések kiszélesedéséhez vezethet, különösen a kőagyag anyagú csatornák esetében, − talajvizes területen fekvő csatornák esetén a becsatlakozás környezetének a felmarása nem vagy csak nehezen valósítható meg, mert a csatorna fala meggyengül, talajvíz és homok kerülhet a csatornába, ami a csatorna beomlásához vezethet. Az aknák javítása Rétegfelhordás Az aknák meghibásodása (pl. az anyagban vagy a fugákban keletkező korrózió, törési helyek) műanyaggal erősített cementhabarcsos rétegfelhordással manuálisan vagy gépi felhordással javítható. A rétegvastagság max. 1 cm lehet. A talajvízbelépés helyéül szolgáló repedéseket és tömítetlen helyeket a rétegfelhordás előtt tömíteni kell. A túlságosan kimosódott fugáknál 5
mm-es réteget kell a fugákba kézzel besimítani. A minőség-ellenőrzést a rétegvastagság szúrópróbaszerű vizsgálatával végzik. Bevonó eljárás • A statikus javítás Akkor alkalmazható, ha az akna statikus biztonsága veszélyeztetett. Üvegszállal erősített műanyagból előre gyártott aknákat helyeznek a meglévő aknákba. A béléscső és az akna közötti gyűrűs teret poliuretánhabbal töltik ki. A béléscső falvastagságát statikus számításokkal határozzák meg. Az eljárás alkalmazásához biztonságtechnikai szakemberek és szakmai körök egyetértése szükséges, mert az akna belső átmérője 100 cm-ről 95 cm-re csökken. • A korróziós meghibásodások javítása Béléscső a korrózióvédelem eszközeként az üvegszálas műanyag diffúziós tömörsége miatt nem alkalmazható. Még ha a béléscsövet víznyomásra is méretezik, az akna a bélés át nem eresztő anyaga miatt korrodeálhat, és elveszítheti a teherbíró képességét. Ezért a bevonó eljárás csak a statikus javítás során használható. (Regősné Knoska Judit) Sedehizade, F.: Praktische Erfahrungen mit Kanalsanierungsverfahren in Berlin. = GWF, Wasser–Abwasser, 142. k. 14. sz. 2001. p. 63–69. Krämer, S.; Scholz, K.: Bedarfsorientierte Reinigung von Abwasserkanälen. = KA – Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall, 49. k. 4. sz. 2002. p. 453–462. Durchblick im Untergrund. = Umwelt Magazin, 2002. 3. sz. p. 22–25.
