Zrzut ekranu mapy GIS. Dzięki niej odpowiedź na pytanie „ile mamy kilometrów rur Dn 500 mm, z jakiego materiału i w jakim stanie technicznym?” otrzymujemy z szybkością wyszukiwarki internetowe.

    W mojej krótkiej, kilkuletniej pracy przy eksploatacji sieci wodociągowej przeżyłem już kilka poważniejszych (czytaj: o długim czasie przerwy w dostawie wody) i kilkadziesiąt lekkich (czytaj: cybant, doszczelniacz i do domu) awarii na magistralach. W pamięci zostają oczywiście te pierwsze ze względu na długi (kilkanaście godzin do kilku dni) czas naprawy. Tak przy okazji są one sprawdzianem naszego przygotowania do takich sytuacji: czy mamy odpowiednią wiedzę i przygotowaną oraz przeszkoloną kadrę, czy mamy w magazynie odpowiednią armaturę lub przewody do naprawy, czy posiadamy alternatywne zasilanie rejonu objętego wyłączeniem, czy nasze lub działające na zlecenie (tak jest u nas) ekipy naprawcze są właściwie wyposażone i doświadczone? Awaria magistrali jest jak walka bokserska. Podobnie jak na ringu wychodzą tutaj wszystkie nasze słabe i mocne strony. Istotne jest to, aby nawet porażka czegoś uczyła, aby powodowała refleksję: co było źle, jak temu zaradzić w przyszłości?
    Można przyjąć, że etap uświadamiania mamy za sobą. Teraz, jak mówił mój profesor z geometrii wykreślnej, „pójdziemy sobie kroczek dalej”. Spróbuję przedstawić rozumowanie pomocne przy klasyfikacji rurociągów do renowacji oraz wyborze metody modernizacji przewodów wod-kan. Moje rozważania oczywiście nie mają charakteru uniwersalnej instrukcji. Są wypadkową moich doświadczeń i subiektywnych przemyśleń, które mogą pomóc przy rozważaniach na temat, od czego zacząć i co wybrać? Podam kilka przykładów z naszego podwórka bez opisywania dokładnych lokalizacji lub nazw konkretnych firm, aby nie być posądzonym o „lokowanie produktu” (modne ostatnio pojęcie). Raczej chodzi mi o przedstawienie rzeczywistych sytuacji oraz sposobów na radzenie sobie z nieprzewidzianymi zdarzeniami. Dobry wykonawca obroni się swoimi solidnymi realizacjami.

Niełatwo o decyzję. Dlaczego?
    Po pierwsze, mówimy o inwestycjach, które mają poprawić stan techniczny przewodów na najbliższe kilkadziesiąt (minimum 50) lat. Po drugie, mnogość metod i ofert może wprowadzić we frustrację. Po trzecie, mówimy o dużych pieniądzach, a zarazem sporej odpowiedzialności, którą podejmujemy. Żeby wiedzieć, o jakich kwotach mówimy, renowacja 1 mb przewodu wykładziną kosztuje ok. dwukrotność jego średnicy. Dla przykładu renowacja rury Dn 500 mm kosztować będzie 1000 PLN/1 mb. Nie opłaca się wykonywać mniejszych odcinków jak 100 mb, co daje nam kwotę 100 000 PLN. A to jest tylko 100 metrów rury Dn 500 mm. A co, jeśli dojdą prace ziemne, montażowe, konieczne bypass’y dla zapewnienia ciągłości zaopatrzenia w wodę czy też odprowadzenia ścieków od klientów? A co, jeśli zechcemy do starej rury wprowadzić nową? A co, jeśli mówimy o średnicy Dn 800 lub Dn 1000 mm? Zera mnożą się jak drożdże.
    Zanim zaczniemy decydować, od której rury zacząć naszą renowację, należałoby zebrać całą przydatną wiedzę o przewodach: materiał, średnica, rok budowy, stan techniczny, awaryjność, jej funkcjonalność w systemie wod-kan. Przy opracowaniu takiej bazy danych pomocna może być mapa numeryczna w technologii GIS. Jeśli jest sumiennie wypełniona danymi, może stanowić cenne źródło materiału wyjściowego. Tylko wyjściowego, ponieważ nic nie zastąpi oceny makroskopowej lub inaczej organoleptycznej. Zdarzyło nam się, że przebieg, średnica lub materiał przewodu był inny niż w mapie, a na trasie występowała nieznana dotąd armatura. Dobrze jest korzystać z sytuacji awaryjnej i przy okazji weryfikować powyższe dane zgromadzone wcześniej na mapie, porównując z pomiarami dokonanymi w kontrolnych wykopach. Nie zapominajmy zajrzeć do rury. Wiedza o wielkości i rodzaju zanieczyszczeń przewodów, zwłaszcza inkrustacji, głębokości wżerów korozyjnych, stanie armatury i połączeń może być bezcenna przy planowaniu i realizacji renowacji. Kanały powinny być poddane rzetelnej inspekcji wideo. Tutaj można napotkać przeciwspadki, załamania, blokady, przerosty korzeni drzew i „tajemnicze” włączenia.

Renowacja magistrali. Za miesiąc będzie tu generalny remont nawierzchni tej ulicy.

Jak ustawić kolejność rurociągów przeznaczonych do renowacji?
    Wg mnie najważniejsze jest kryterium funkcji przewodu. Hierarchia powinna być taka:
1. Rurociągi przesyłowe pomiędzy np. stacją uzdatniania i zbiornikami wyrównawczymi lub centrum miasta oraz kolektory zbiorcze doprowadzające ścieki do oczyszczalni.
2. Rurociągi tzw. pierścieniowe, tj. pozwalające na przerzut wody lub ścieków pomiędzy poszczególnymi strefami, dzielnicami, miejscowościami (będzie to pomocne w razie konieczności wyłączania do remontu lub modernizacji (renowacji) rurociągów z punktu 3.
3. Rurociągi rozdzielcze rozprowadzające wodę do klientów lub odbierające ścieki w danej strefie.

    Powyższa kolejność podyktowana jest koniecznością zabezpieczenia odpowiedniej niezawodności świadczenia usług, uznając za kryterium nadrzędne interes zbiorowości gminnej (ogółu odbiorców). W końcu jednak każdy klient jest dla nas ważny i nikt z nas nie może sobie pozwolić na zbyt długie wyłączenia nawet pojedynczych odbiorców.
    Kolejne kryterium to materiał i stan techniczny przewodów. Wodociągi stalowe można modernizować „w ciemno” po 25-30 latach eksploatacji. Jeśli bowiem nie stwarzają problemów z nieszczelnością, są źródłem wtórnego zanieczyszczenia czasem na wielką skalę (każdy, kto uruchamiał stalową magistralę, wie, o czym piszę). W kanalizacji warto obserwować (lub nawet opomiarować) przepływy przez kilka dni po opadach atmosferycznych. Jeśli znacznie przewyższają one średnią sprzedaż wody (a zarazem średni odbiór ścieków) w danej strefie, należałoby przypuszczać, że przyjmują przez nieszczelności wody infiltracyjne. Zdarzają się kanały, które zbierają wodę gruntową tak dobrze jak rury drenarskie, ponieważ przez wiele lat są degradowane przez prowadzone nimi agresywne ścieki. Ponadto korzenie drzew w poszukiwaniu wody potrafią skruszyć najgrubszy przewód betonowy lub kamionkowy, a nawet kompozytowy.
    Ostatnie kryterium, które pomoże w ustawieniu przewodów we właściwej kolejności, to ich lokalizacja:
1. Jako pierwsze oznaczmy przewody stalowe lub żeliwne umieszczone w gruncie pod zelektryfikowanymi torami kolejowymi lub liniami tramwajowymi (tutaj działa niszcząca siła „prądów błądzących”).
2. Następne to przewody pod rzekami. Awaria na nich jest trudna do zlokalizowania i naprawy. Miałem przypadek wycieku na takim przewodzie o wielkości 2000 m3/dobę!
3. Kolejne to przewody pod ruchliwymi ciągami komunikacyjnymi, w centrach miast, między budynkami. Każda awaria magistrali wodociągowej lub blokada kanału w takich miejscach to ogromny problem organizacyjny i źródło kosztownych szkód, a także spora „atrakcja” medialna, co nie ułatwia sprawnego jej usuwania.
4. Jako ostatnie wymieniłbym przewody w terenach otwartych, zielonych, z dala od siedzib ludzkich. Tutaj komfort pracy jest dużo większy, a koszty zwykle o wiele mniejsze niż w poprzednich przypadkach. Oczywiście wyłączam pola uprawne w okresie wegetacji. Tutaj napotykamy opór gospodarzy, dla których każdy kłos jest na wagę złota.

    Dobrze jest mieć przygotowany zawczasu taki ranking przewodów, ponieważ życie niesie niespodzianki. Nie żyjemy na bezludnej wyspie, zarządcy dróg publicznych co roku wydają nasze podatki na modernizacje ciągów komunikacyjnych. Jeśli poinformują nas zawczasu o swoich planach, możemy przewidzieć wyprzedzająco modernizacje swoich rurociągów. Nie ma bowiem nic bardziej przykrego i zarazem kosztownego, jak naprawa przewodu pod nową nawierzchnią jezdni.

Grunt to sprawna armatura. Wtedy dopiero można zaczynać remont wodociągu.

Alternatywne zasilanie
    Renowacja wodociągu magistralnego wiąże się z koniecznością jego wyłączenia na poszczególnych odcinkach. Aby to się udało skutecznie, musimy mieć sprawną armaturę i alternatywne zasilanie. Z doświadczenia wiem, że niemożność zamknięcia skutecznego przewodu może spowodować zatrzymanie lub opóźnienie robót. Jeśli mamy zawarty kontrakt, wykonawca przywiezie, często z odległego miasta, sprzęt i ludzi, chce od razu przystąpić do pracy. Niemożność opróżnienia rurociągu powoduje kosztowny dla wykonawcy, a zarazem dla inwestora, przestój na budowie. Dlatego powtarzam: nie zaczynajmy modernizacji wodociągu bez wymienionej armatury zaporowej i wykonanych bypass’ów dla zasilania odbiorców! Całkiem podobna sytuacja jest w przypadku kanalizacji. Musimy przygotować możliwość przerzutu ścieków do innych czynnych kanałów na czas renowacji.
    Jeśli już wiemy, w jakiej kolejności chcemy modernizować rurociągi, przejdźmy teraz do wyboru metody renowacji.

Przed podjęciem decyzji musimy zadać sobie kilka podstawowych pytań:
    Jakie jest zagospodarowanie terenu, pod którym przebiega nasza rura?
    W centrach miast, pod ulicami i w pobliżu budynków rozsądnym wydaje się zastosować w pierwszej kolejności metody reliningu tradycyjnego lub close fit. Te metody są dla mnie najpewniejsze, dzięki nim uzyskujemy najlepszej jakości przewód o najwyższych parametrach wytrzymałościowych. Z uwagi na lokalizację chcielibyśmy modernizację rurociągu wykonać tak, aby mieć przewód sprawny przez kilkadziesiąt lat. Wykładziny można zastosować w miejscach dużych załamań (uniknięcie kłopotliwych wykopów) lub w miejscach nagłej zmiany średnicy. Taki właśnie najgorszy z możliwych przypadek mieliśmy w naszym mieście: łuk wraz ze zmianą średnicy na środku najważniejszego skrzyżowania w centrum. Jakby tego było za mało wszystko działo się kilka dni przed dniem Wszystkich Świętych. W takiej sytuacji pozostała tylko metoda rękawa elastycznego. Ma on tę zaletę, że bez większej straty na przyczepności można nim wyłożyć rurę mniejszej średnicy. Pozostają fałdy, które przy starannym wklejeniu do rury nie stanowią żadnego zagrożenia dla jej prawidłowej hydrauliki.
    Jeśli mamy dużo załomów i niewiele czasu na renowację, pozostaje nam wykładzina. W ramach tej metody o konkretnym wyborze decydują już koszty i czas na dostawę technologii. Cementacja oraz powłoka z żywicy są najtańszymi i najszybszymi do przygotowania metodami odnowienia przewodu. Można je zastosować niejako z marszu. Jeśli mamy czas, lepiej zamówić rękaw elastyczny. Samo wklejenie jest równie szybkie jak cementacja. Właśnie taki przypadek mieliśmy w naszym kochanym mieście: ścisłe centrum, miesiąc do remontu węzła drogowego i otwarcia galerii handlowej. Renowacji wymagało ok. 1000 mb przewodów Dn 400 i Dn 500 mm wykonanych odcinkami z żeliwa i stali. Na przewodach występowały 3 trójniki oraz ok. 10 załomów. Udało się, chociaż „drogowcy” deptali nam po piętach. Codzienne spotkania na budowie, ustalanie planu robót na każdy kolejny dzień oraz zaangażowanie w całodobowym wymiarze czasowym wykonawcy, inspektora nadzoru i brygadmistrza eksploatacji dało spodziewany rezultat.
    W takim terenie podziemne uzbrojenie jest zwykle przebogate. Zatem nie zalecałbym w tym przypadku żadnych metod związanych z przewiertem lub przeciskiem. Mimo wszystko są to metody budowy przewodu trochę w ciemno. Burstlining również w takim terenie jest niestosowny. Obciążenia dynamiczne mogą spowodować w dłuższym czasie zniszczenie nowego przewodu. Kanały załamane, gdzie występują przewężenia lub przeciwspadki bez względu na koszty, trzeba wymienić metodą tradycyjną. Pozostawienie takiego stanu wcześniej czy później doprowadzi do katastrofy (blokada lub „wybicie” ścieków). Odcinki skorodowane, na których obserwujemy infiltrację lub eksfiltrację, lepiej wyłożyć rękawem lub nowym przewodem.

Na pierwszym planie układany jest już chodnik. Na drugim planie trwają jeszcze prace montażowe na wodociągu. Trzeba się spieszyć.

Czy przewód ma być poddany renowacji (remont) czy rekonstrukcji (modernizacja)?
    Renowacja to w moim pojęciu zastosowanie wykładziny, rekonstrukcja to nowy samodzielny przewód. Poprzednie rozważania częściowo odpowiedziały na to pytanie. Jeśli mamy do czynienia z rurociągiem silnie skorodowanym, w niestabilnym gruncie, w terenie mocno zurbanizowanym, stosujmy metody zapewniające większą stateczność i dłuższą trwałość: relining lub close fit.
    Jeśli rurociąg nie wykazuje dużego zużycia technicznego, wystarczy dowolna wykładzina.

Czy możemy zmniejszyć średnicę, czy też powinniśmy ją powiększyć?
    Bez względu na to, czy jest to kanał czy wodociąg, w większości wypadków możemy zmniejszyć średnicę. Zużycie wody, a zarazem produkcja ścieków w ostatnich 20 latach drastycznie spadły. Kiedyś projektowano rurociągi wg zawyżonych norm zużycia. Obecnie wystąpienie prędkości 1 m/s w przewodach ciśnieniowych, jakimi są wodociągi, jest zjawiskiem bardzo rzadkim. Zmniejszenie średnicy w tym przypadku jest nawet pomocne w osiągnięciu lepszej wymiany wody w sieci i jednocześnie w poprawie jej parametrów fizykochemicznych i bakteriologicznych. Ponadto należy pamiętać, że wielkość przepływu w rurociągu (wzór Chezy) zależy nie tylko od przekroju, ale od prędkości, która to znów jest funkcją jego chropowatości. Zatem, likwidując, niemałą zresztą w wielu przypadkach, inkrustację przewodu, możemy swobodnie zmniejszyć jego średnicę (poprzez np. relining lub close fit), nie zmieniając, a nawet poprawiając jego przepustowość.
    W kanałach do tego problemu należy podchodzić bardziej ostrożnie. Rosnąca z roku na rok powierzchnia terenów utwardzonych w miastach powoduje przeciążenie kanałów w porze deszczowej. Obecnie coraz więcej firm wodociągowych (w tym moja) pobiera opłaty za wody deszczowe wprowadzane do kanalizacji. Przy projektowaniu renowacji kanałów, szczególnie ogólnospławnych, musimy zatem uwzględnić okresowe dopływy wód opadowych. Pomocny przy tym jest cyfrowy model hydrauliczny.
    Sporadycznie występują przypadki, że przepustowość istniejącego przewodu jest za mała. Tutaj przychodzi nam z pomocą metoda burstliningu lub przewiertów.

Fragment tymczasowego bypass’u z „naziemną” studzienką redukcyjną. Takie instalacje możemy robić tylko w ciepłym okresie roku.

Czy wiemy na pewno, jaka jest jego średnica wewnętrzna?
   Kanał jest łatwiejszy do zdiagnozowania w tym zakresie. Wprowadzamy do niego w porze suchej kamerę i wiemy, czego się spodziewać. Wodociągi kryją w tym określić średnicy poprzez pomiary w komorach z armaturą, zróbmy w pierwszej kolejności wykopy kontrolne. Jeśli, pomimo tego nie osiągnęliśmy pewności, bezpieczniej dla nas będzie zastosowanie wykładzin (są bardziej elastyczne w tym zakresie).
    Przykład z naszego podwórka: kontrakt zawarty, zakres, średnica i metoda określona (w tym przypadku swagelining). Wykonawca z pełną dostawą materiału zjawił się na budowie. W połowie inwestycji okazuje się podczas inspekcji kamerą, że rurociąg niespodziewanie zmienia średnicę. Pozostało poczekać na zamówienie rury właściwej średnicy, a wcześniej przygotowaną zamontować w innym rejonie miasta.

Na jak długo możemy wyłączyć odcinek przewodu przeznaczony do renowacji?
    Pytanie z pozoru błahe, w kontekście moich przykładów istotne. Czas wyłączenia rurociągu może ograniczyć nas do zastosowania 2 lub 3 najszybszych metod renowacji (m.in. cementacji lub rękawa elastycznego). Metody, które w efekcie dają przewód o przedłużonej trwałości (np. relining), wymagają więcej czasu na wykonanie modernizacji. Zatem należy się do nich dokładnie przygotować. Wymiana nieszczelnej armatury, alternatywne źródła zasilania, tymczasowe bypass’y to podstawowe warunki powodzenia takiej inwestycji.

Czy na czas renowacji musimy wykonać tymczasowe zasilanie odbiorców?
    Jeśli jest konieczne wykonanie tymczasowego wodociągu lub kanału, trzeba przed ich wykonaniem poznać spodziewane przepływy, ustalić minimalną konieczną średnicę bypass’u oraz źródło zasilania i możliwą do wykonania trasę. Takie przewody zwykle są układane na powierzchni ziemi. W związku z tym termin renowacji należałoby (dotyczy głównie wodociągów) ustalić w okresie wiosna-jesień, aby nie doszło do zamarznięcia wody w nocnych godzinach, kiedy nie ma rozbiorów. Trzeba ponadto je kontrolować optycznie co kilka dni. Zdarzyło nam się, że nieznany sprawca uszkodził bypass nożem, powodując wyciek. Ludzka pomysłowość nie zna granic.

Czy przewidujemy w przyszłości włączenia do tego przewodu?
    Przed wyborem metody renowacji trzeba pamiętać o konieczności zapewnienia możliwości przyłączenia się do nowego przewodu. Nie ma problemu z nawierceniem się do rurociągu z wykładziną, o czym pisałem w pierwszej części artykułu. Włączenie do rur poddanych np. reliningowi wymaga doświadczonej ekipy i stanowi zagrożenie dla szczelności przewodu. W takich przypadkach podczas prowadzenia renowacji lepiej zostawić co jakiś czas odcinek odkrytego przewodu lub gotowy trójnik dla przyszłej rozbudowy sieci.

Czy renowacja jest niezbędna i ma sens ekonomiczny?
    Zdarzają się przypadki, gdy upieranie się przy renowacji istniejącego przewodu jest nierozsądne. Jeśli np. rurociąg pod rzeką lub torami kolejowymi jest nieszczelny, a występują na nim trudno dostępne załomy, być może taniej i szybciej będzie można wykonać przewiert nowym przewodem obok istniejącego.
    Mamy również przypadki, kiedy problemy z wejściem w teren dla potrzeb remontu przewodu zmuszają nas do wybudowania nowego rurociągu po innej trasie. Oczywiście w tym przypadku również możemy używać technologii bezwykopowych.

Ile musimy wydać i ile mamy do wydania?
    Świadomie pytanie o finanse postawiłem na końcu. Wbrew pozorom najważniejsze jest dobre zastanowienie nad celem, jaki chcemy osiągnąć? Kwestia finansowa jest mimo wszystko mniej ważna. Możemy w końcu rozłożyć daną inwestycję na kilka lat i sfinansować ją etapami. Wydaje mi się, że wielość dostępnych na rynku firm w każdej z technologii jest wystarczająca dla uzyskania korzystnych warunków finansowych. Moim zdaniem lepiej zrobić w danym okresie mniej, używając metody droższej, ale pozwalającej na wieloletnią i bezpieczną eksploatację przewodu.

Na tym wiadukcie ułożone są 3 magistrale wodociągowe. Aby je uruchomić, była potrzeba wyłączenia głównego zasilania do miasta na 1-2 tygodni. Dzięki przygotowaniu alternatywnych źródeł zasilania żaden odbiorca nie ucierpiał.

* * *

    Bez względu na użytą metodę rura po renowacji jest lepsza i daje większą pewność i komfort w eksploatacji, niż rura niepoddana żadnemu odnowieniu. Znam to z własnego doświadczenia. Rurociągi po modernizacji są „odporne” na zmiany ciśnienia, kierunek i prędkość przepływu. Zapominamy dzięki nim o wtórnym zanieczyszczeniu wody i stratach wody w przypadku wodociągów oraz zagrożeniu stateczności i napływie „wód przypadkowych” w przypadku kanałów. Powyższe rozważania są tylko próbą zgłębienia problematyki technologii bezwykopowych w branży wod-kan w ujęciu praktycznym z punktu widzenia kilkakrotnie doświadczonego przez nie inżyniera. Odsyłam szanownych czytelników do literatury w tym zakresie. Od kilkunastu lat polscy naukowcy i wykonawcy rozbudowują wiedzę nt. technik bezwykopowych. Próbują sklasyfikować terminologię, metodykę doboru, kontroli wykonania i odbioru robót renowacyjnych. Musimy przestrzegać dość rygorystycznych przepisów dotyczących jakości wody i ścieków.  Renowacja przewodów dużych średnic pomaga w tym znakomicie. Corocznie przy okazji zatwierdzania taryf coraz bardziej rygorystycznie jesteśmy rozliczani ze strat wody. Gminy za każdym razem oczekują poprawy wskaźników. Modernizacja przewodów służy również osiąganiu dobrych wskaźników w tej dziedzinie. Oczywiście, zanim wyremontujemy wszystkie przewody, musimy sobie radzić inaczej, aby utrzymać straty wody na przyzwoitym poziomie. Jednak to już jest temat na inny artykuł.

Autor: Darek Dzida, AQUA S.A. Bielsko-Biała

Artykuł został opublikowany w magazynie "Ochrona Środowiska" nr 6/2011