Основа модернизации инженерных коммуникаций городов России

Переход к рыночной экономике, реформирование жилищно-коммунального комплекса в условиях значительного износа и старения инженерных систем жизнеобеспечения городов и населенных пунктов России, отсутствие достаточных материальных и финансовых ресурсов на их реновацию значительно обострили в последние годы проблему обеспечения требуемой надежности и экологической безопасности инженерных коммуникаций городов России.

Трубопроводные системы — неотъемлемая часть инфраструктуры современных городов, а городские водопроводные и водоотводящие сети являются не только наиболее функционально значимым элементом систем водоснабжения и водоотведения, но и как показывает практика эксплуатации наиболее уязвимым. При этом от надежной и бесперебойной их работы в значительной степени зависит состояние окружающей среды, комфортность проживания, эффективная работа промышленных и коммунальных предприятий города Причины низкой надежности трубопроводов городов России известны и сложились не в один день:

  • износ трубопроводов,
  • неправильный выбор материала труб и класса их прочности, отвечающего фактическим внешним и внутренним нагрузкам, воздействующим на трубопровод;
  • несоблюдение технологии производства работ по укладке и монтажу трубопроводов;
  • отсутствие необходимых мер по защите трубопроводов от агрессивного воздействия внешней и внутренней среды;
  • разрушающие давления, воздействие гидравлических ударов, падение долговременной прочности; несоответствие качества труб требованиям Гостов и т.п.

В конце 90-х годов прошедшего столетия, согласно опубликованным данным, среднее число аварийных повреждений трубопроводов на единицу их длины в России примерно вдвое превышало этот показатель в странах западной и центральной Европы, удельное количество аварий за последнее десятилетие возросло примерно в пять раз.

В последние годы наше общество (предприятия Водоканалов городов России и население) пожинают плоды прежней государственной политики СССР в области строительства и ремонта инженерных систем жизнеобеспечения города. Долгие годы планирование и осуществление строительства трубопроводов водопровода и канализации осуществлялось без учета требований надежности по применяемым материалам и организационно-технических возможностей эксплуатационных организаций. Именно по этим причинам весьма значительное количество трубопроводов водопроводных сетей большинства городов России ( в том числе и в г.Москве) проложено из стальных труб, изготовленных из наиболее дешевых марок стали, без защиты внутренней и внешней поверхности труб от коррозии. К 1990 году потребление стальных труб в нашей стране достигло астрономической величины – 24 млн.тонн. Это количество превышало потребление стальных труб во всем мире. Стальные трубопроводы, незащищенные от коррозии, сравнительно дешевы. Катастрофические последствия их коррозии проявляются лишь через несколько лет эксплуатации.

В настоящее время срок службы этих стальных трубопроводов 20-15-летней давности прокладки заканчивается и начался их массовый выход из строя.

Основной причиной высокой аварийности трубопроводов подземной прокладки является то, что заводы-изготовители чугунных, асбестоцементных, железобетонных, бетонных и других труб из хрупких материалов не гарантировали их долговременной прочности при совместном воздействии изменений внутреннего гидравлического давления и внешней нагрузки.

Повышение надёжности работы подземных трубопроводов, предупреждение их старения и оперативная ликвидация последствий аварий на сетях являются одними из главных задач служб эксплуатации инженерных коммуникаций города. Данный вопрос в настоящее время приобретает особую актуальность в России, где в коммунальном секторе старение подземных трубопроводных коммуникаций и другого оборудования различного назначения достигли критических уровней.

В связи с этим поддержание высокой работоспособности систем транспортирования воды (т.е. своевременное и эффективное техническое обслуживание, ремонт и реконструкция трубопроводов и оборудования по причине их старения или преждевременного износа) остаётся для городских коммунальных служб приоритетным.

Тенденции последних лет указывают на то, что коммунальными службами городов-мегаполисов различных стран всё большее внимание уделяется вопросам использования перспективных бестраншейных технологий восстановления (санации) и прокладки водопроводных, водоотводящих и других сетей, что является альтернативой традиционному открытому способу реконструкции и строительству трубопроводов котлованным и траншейным способами.

В перспективе практика развития инженерных коммуникаций должна ориентироваться на строительство подземных проходных каналов общего назначения больших размеров, в которых могли бы разместиться все городские инженерные сети или их большая часть.

Под бестраншейными технологиями понимаются технологии прокладки, замены, ремонта, инспекции и обнаружения дефектов в подземных коммуникациях различного назначения с минимальным вскрытием земной поверхности.

Бестраншейные технологии санации и прокладки трубопроводов наряду с оперативностью и экономичностью по сравнению с традиционными методами (проведения земляных работ с раскопкой траншей, ремонтом или заменой трубопровода новым) позволяют сохранить высокое качество транспортируемой питьевой воды и не нарушить сложившуюся экологическую обстановку.

Первое широкое ознакомление российской инженерной общественности с многообразными зарубежными технологиями бестраншейного восстановления действующих трубопроводов различного назначения и их прокладки пришлось на конец 80-х и начало 90-х годов ХХ века. Осознание реальности, целесообразности и возможности применения бестраншейных технологий в нашей стране послужило мощным импульсом их пропаганды в последующие годы.

По официальным данным из 700 тыс. км действующих в России трубопроводов более половины поражены внутренней коррозией и другими дефектами, а 50 тыс. км коммуникаций находятся в предаварийном состоянии.

Старение подземных трубопроводных коммуникаций различного назначения приводит к потерям напора и снижению пропускной способности из-за зарастания труб; к ухудшению физико-химических показателей транспортируемой питьевой воды (например, цветности) по причине коррозии; к возможности повторного заражения вод (в результате свищей, трещин, нарушения стыковых соединений в случае старения сетей питьевого водоснабжения); к загрязнению подземных и поверхностных вод, почв, атмосферы (в случае старения нефтяных и газовых коммуникаций, водоотводящих сетей бытовой, дождевой и производственной канализации). Утечки воды из трубопроводов, вызванные их старением, являются также причиной поднятия уровня грунтовых вод, подтопления городских территорий, что может привести к интенсивному разрушению эксплуатируемых зданий и действующих сооружений инженерной инфраструктуры.

По нашему мнению, 20 век можно считать веком развития и роста инфраструктур городов России, в начале же 21 века задачей всех предприятий водоснабжения, после более чем 100 летнего развития современного «типового водоснабжения и водоотведения», является восстановление и обновление водопроводных и водоотводящих сетей, учет фактора надежности, долговечности и экологической безопасности трубопроводов и оборудования, рационализация водопользования.

Принцип работы, заключающийся в проведении ремонтно-восстановительных работ или санации труб только там, где произошла авария (стратегия «пожарной команды») ведет к застою в области реконструкции сетей.

Необходима научно-обоснованная программа их модернизации. Именно гибкая стратегия планово-профилактического ремонта и реконструкции сети, ориентированная на ее реальное состояние, является по нашему мнению наиболее эффективным методом долгосрочного обеспечения требуемой надежности водоснабжения и и водоотведения, поддержания должного технического уровня и состояния трубопроводов и оборудования сети.

При этом существенным фактором для реконструкции инженерных коммуникаций города является развитие строительных методов без раскопочных работ (без выемки грунта) и в плане санации и в плане обновления (облицовка цементно-песчаным раствором, использование пластмассового рукава, метод пневмопробойника, методы продавливания, протяжки новой трубы на место старой и т. д).

Бестраншейная технология восстановления работоспособности трубопроводов наиболее эффективна для условий плотной городской застройки и позволяет вовлечь в активную эксплуатацию потерявшие работоспособность трубопроводы, обеспечить улучшение их прочностных и гидравлических характеристик, снизить негативные последствия ремонтных работ для экономики и окружающей среды (социальные издержки и факторы).

В 21 веке мы не можем и не должны многократно перекапывать наши улицы. Решение проблемы восстановления и прокладки трубопроводов видится в широком использовании бестраншейных технологий с применением специального оборудования. В передовой зарубежной практике 95 % объема работ по прокладке и реконструкции подземных коммуникаций производится бестраншейным способом. Во многих крупных зарубежных городах прокладка инженерных коммуникаций открытым способом уже запрещена. Необходимо отметить, что в Европе постоянно растёт число объектов, где находят применение различные методы бестраншейной технологии ремонта и прокладки коммуникаций. Причём этот рост более стремительный, чем в США, так как большинство крупнейших европейских городов было заложено несколько столетий назад.

В большинстве российских городов из-за недостатка или отсутствия соответствующего оборудования и материалов, а также средств для их приобретения ремонт и прокладка коммуникаций производится преимущественно открытым способом, что ведёт к резкому увеличению стоимости работ и сроков строительства объектов, а также к необходимости разрушения дорожных покрытий.

Фактор неуклонного роста населения в крупных городах мира и переход большинства подземных сооружений на более глубокие горизонты из-за стеснённой городской застройки и насыщения предповерхностных уровней сооружениями инженерной инфраструктуры придаёт ещё большую значимость бестраншейным методам реконструкции и прокладки коммунальных сетей водоснабжения и водоотведения.

В этой связи, очевидно, что на ближайшую перспективу развития подземной инженерной инфраструктуры городов России должен быть выработан новый подход, максимально ориентированный на использование бестраншейных технологий с научно-обоснованной стратегией восстановления и замены выходящих из строя трубопроводов на базе выявленных и обоснованных приоритетов и однозначных критериев.

Данный подход позволит значительно снизить обостряющуюся из года в год проблему последствий аварийных ситуаций, напрямую связанных с состоянием и содержанием подземных инженерных коммуникаций, сохранить существующую экологическую обстановку, значительно снизить техногенное воздействие подземных трубопроводов на геологическую среду и способствовать повышению уровня коммунального обслуживания населения. Успешное решение задачи предотвращения старения подземных трубопроводов водоснабжения, водоотведения (также тепло и газоснабжения) на базе новых подходов и разработанных на их основе нормативов технического обслуживания и ремонта будет способствовать реализации долгосрочных экономических, социальных и экологических проблем, стоящих перед современным городом.

Многообразие существующих на сегодняшний день бестраншейных методов восстановления инженерных коммуникаций требует создания общего методического подхода к оптимальному выбору технологий и оборудования для их практического использования.

Храменков С.В.