Příručka Duktus. Potrubí z tvárné litiny. pro bezvýkopové technologie

Transkript

1 Příručka Duktus Potrubí z tvárné litiny pro bezvýkopové technologie

2 Budoucnost je tvárná Potrubní systémy z tvárné litiny pro vodovody a kanalizace Naše trouby z tvárné litiny vybavené bezpečnými spoji lze bezproblémově pokládat i ve složitých podmínkách. Stephan Hobohm, aplikační technik Buderus Giesserei Wetzlar GmbH

3 Příručka Duktus

4 Potrubí z tvárné litiny pro bezvýkopové technologie Příručka Duktus Potrubí z tvárné litiny pro bezvýkopové technologie

5 4

6 Předmluva 1. Předmluva Pro období, kdy vznikala dnešní městská infrastruktura, byla charakteristická staveniště s velkým počtem pracovníků. Ručně se kopaly výkopy pro uložení potrubí, bez pomoci strojních zařízení se do nich spouštěly trouby, které se pak ručně zasypávaly velkým množstvím písku a zásypového materiálu. Nejčastěji používaným potrubním materiálem byla litina; potrubní spoje byly utěsňovány konopnými provazy a zalévány olovem. Dnes, více než 100 až 120 let poté, je nutné tehdy vybudované potrubní sítě opravovat nebo vyměňovat. Avšak tam, kde bylo dříve v ulicích měst k dispozici dostatek prostoru pro procházející se pěší i vznešené ekvipáže, dnes probíhá v několika pruzích hustá automobilová doprava, okraje silnic jsou nepřístupné kvůli parkujícím autům, takže zásobovací vozy často parkují v druhé řadě a narušují provoz. Pokud sanační práce a výměny stávajících potrubních sítí musejí v těchto místech probíhat v klasických otevřených výkopech, dochází k dokonalému všeobecnému dopravnímu kolapsu. S tím související náklady ze zpoždění, emise zplodin a hluku a ztráty na obratu vinou omezení přístupnosti pro zákazníky nesou pak všichni. Bylo tedy jen logické, že se již před 30 lety objevily v městských aglomeracích průmyslových států první pokusy o bezvýkopovou pokládku potrubí. Nejprve při výměně a výstavbě nové kanalizace, která se nachází v nejnižším patře potrubních vedení. Brzy se vývoj této metody rozšířil i na výměnu a sanaci potrubí pro pitnou vodu a plyn. Vzniklo odvětví bezvýkopového stavitelství se speciální strojovou technikou, stavebními postupy, technickými předpisy a samozřejmě v neposlední řadě troubami, které musely být vhodné pro bezvýkopovou montáž. Na tomto vývoji má v posledních deseti letech rozhodující a výrazný podíl díky svým troubám z tvárné litiny fi rma Buderus Giesserei Wetzlar GmbH. A právě o tom by chtěla informovat příručka, kterou držíte v ruce. Popisuje rovněž současný stav techniky, stavební postupy, při nichž lze použít trouby z tvárné litiny, vlastnosti těchto trub a uvádí také reference potvrzující jejich kvality. Wetzlar, červen

7 Tiráž Tiráž Vydavatel: Duktus litinové systémy s.r.o. Košťálkova Beroun Telefon: , , , , Telefax: Mobil: Internet: Autoři: Buderus Giesserei Wetzlar GmbH Dipl.-Ing. Steffen Ertelt, Dipl.-Ing. Stephan Hobohm, Dipl.-Ing. Lutz Rau, Wolfgang Rink Buderus Gussrohrtechnik Dr. Jürgen Rammelsberg Fotografi e: Buderus Giesserei Wetzlar GmbH Berliner Wasserbetriebe Karl Weiss GmbH & Co. KG, Berlín Fachgemeinschaft Guss-Rohrsysteme Tracto Technik GmbH & Co. KG, Lennestadt Frank Föckersperger GmbH, Aurachtal Buderus Giesserei Wetzlar GmbH Všechna práva vyhrazena Odchylky v zobrazeních, údajích o rozměrech a hmotnostech jsou možné. Ve smyslu technického pokroku si vyhrazujeme právo bez ohlášení provádět změny a zlepšovat produkty. 6

8 Obsah Příručka Duktus Potrubí z tvárné litiny pro bezvýkopové technologie Obsah 1. Předmluva Vlastnosti trub z tvárné litiny... 8 Bezvýkopové technologie pro vodovodní a kanalizační sítě 3. Bezvýkopová obnova metodou vtahování a vtlačování potrubí Metoda vtahování a vtlačování Postup s chráničkou Berstlining Horizontální vrtání Pluhování Relining dlouhých úseků Zatahování Zatlačování Řízené vrtání s chráničkou Ekonomické posouzení bezvýkopových technologií Technické parametry Montážní návody

9 Vlastnosti trub z tvárné litiny 2. Vlastnosti trub z tvárné litiny 2.1. Materiál V 17. století se litinové trouby ojediněle používaly při výstavbě vodovodních potrubí v privilegovaných stavbách, např. zámcích, parcích apod. (obrázek 2.1). V 19. století se s nástupem průmyslové revoluce začala rozvíjet města a průmysl. Růst počtu obyvatel se zrychlil a s tím stoupala nutnost výstavby infrastruktury pro přívod pitné vody a plynu a odvádění odpadní vody. Obr. 2.1, Fontány v zámeckém parku ve Versailles Litina ve formě surového železa se získává redukcí železné rudy s koksem ve vysokých pecích. Velmi důležitým tavicím agregátem procesu výroby litiny je kuplovna, v níž se taví ocelový a litinový šrot a surové železo s koksem. Jiným typickým postupem při výrobě litiny je tavení v elektrických indukčních pecích. Během tavicího procesu se část uhlíku rozpouští v tekutém železe, čímž se snižuje bod tání surového železa z cca 1540 C na hodnotu 1150 C. To je nejdůležitější předpoklad technického a ekonomického zpracování litiny, protože tím klesají nároky na dodávanou energii, žáruvzdornost materiálu na výrobu forem. Druhá výhoda uhlíku obsaženého v železe se uplatňuje při tuhnutí litinové taveniny. Objemová kontrakce železa při přechodu z kapalné do pevné fáze je kompenzována zvětšením objemu rozpuštěného a krystalizujícího uhlíku. V důsledku toho mají odlitky z litiny obecně hustou strukturu bez dutin. Nevýhoda elementárního grafi tu v litině spočívá v tom, že snižuje pevnost a tvarovatelnost surového železa. Při tuhnutí uvolněný uhlík obvykle krystalizuje ve formě grafi tových lupínků. 8

10 Materiál Grafi tové lupínky je dobře vidět na 100násobně zvětšených snímcích metalografi ckých výbrusů (obrázek 2.2). Velmi dobře je trojdimenzionální struktura grafi tových lamel vyplňujících prostor patrná v řádkovacím elektronovém mikroskopu (obrázek 2.3). Obr. 2.2 Obr. 2.3 Lupínkový grafi t, který sám o sobě není pevný, narušuje základní hmotu kovu, a způsobuje tím relativně malou pevnost litiny. Z této vnitřní struktury zároveň vyplývá omezená tvárnost materiálu, který je při lámání křehký. Obr. 2.4 Modelové zobrazení na obrázku 2.4 znázorňuje pnutí zhuštěním linií kolem hrotů lupínků, které jsou příčinou nízké tvárnosti šedé litiny (GG). Před asi 60 lety se podařilo ovlivnit krystalickou podobu grafi tu metalurgickým ošetřením taveniny kovu s vysokou afi nitou ke kyslíku (hořčík). Pokud se do taveniny přidá nepatrné množství (cca 0,04 %) výše zmíněného kovu, krystalizuje grafi t v litinové tavenině, která by jinak ztuhla s lupínkovým grafi - tem, do podoby kuliček (obrázek 2.5). Obr

11 Vlastnosti trub z tvárné litiny Kuličkový tvar grafi tu snižuje ve srovnání s lupínkovým grafi tem koncentraci vnitřního pnutí v základním materiálu. Litina s kuličkovým grafi tem má výrazně vyšší pevnost než litina s lupínkovým grafi tem a navíc má ještě schopnost plasticky se tvarovat při vnějším zatížení. Odpovídající modelové zobrazení ukazuje obrázek 2.6: mezi kuličkami grafi tu jsou silové čáry méně zhuštěné než kolem hrotů lupínků. Díky tomu je materiál schopen elastické i plastic ké deformace. Říká se mu proto tvárná litina. Tato signifi kantní změna vlastností materiálu vedla k tomu, že litina s kuličkovým grafi tem neboli tvárná litina (GGG) nahradila v mnoha oblastech strojírenství ocelové konstrukce. Obr Odborníci na potrubní plynovodní a vodovodní systémy si velmi rychle uvědomili výhodu tvárného chování tohoto nového materiálu. V případě mechanického namáhání selhávají tvrdé a křehké lámavé trouby tím způsobem, že se v nich vytvoří takzvané skořápkové trhliny. Při přetížení nebo úderu vznikne velký otvor, z něhož uniká značné množství vody, které způsobuje rozsáhlé následné škody. V případě tvárného materiálu je velká část energie přeměněna v deformaci. Podemleté komunikace jakožto následek skořápkových trhlin začaly patřit minulosti. V polovině šedesátých let nahradila tvárná litina šedou litinu v oblasti trubního materiálu pro vodovody a plynovody. Albrecht Kottmann prováděl v roce 1973 pokusy, aby demonstroval mimořádně vysokou měrnou přetvárnou práci trub z tvárné litiny. Obrázek 2.7 naznačuje průběh pokusu. Dva metry dlouhá trouba z různých materiálů o jmenovité světlosti 100 byla položena na dvě podpěry a v jejím středu na ni působila síla. Diagramy zachycující působící sílu a jí způsobenou deformaci jsou znázorněny na obrázku 2.8. Zatímco trouba DN 100 z litiny s lupínkovým grafi tem se zlomila při zátěži asi šest tun téměř bez deformací (= křehká), došlo u trouby z tvárné litiny stejné světlosti při působení přibližně stejné síly k prohnutí o 17 centimetrů, a teprve při zátěži 100 tun trouba praskla. 10

12 Materiál 10 3 kp cm model pokusu Ocel GGG GG AZ PVC Obr. 2.7 Integrál plochy pod těmito křivkami defi noval Kottmann jako měrnou přetvárnou práci a v diagramu na obrázku 2.7 srovnal tuto vlastnost u trub z různých materiálů. Podařilo se mu tak ukázat, že měrná přetvárná práce trub z tvárné litiny více než desetkrát převyšuje tuto hodnotu u trub z šedé litiny. GG GGG AZ bezešvá ocel svařovací ocel PVC prohnutí Obr

13 Vlastnosti trub z tvárné litiny 2.2 Výrobní proces Předpokladem vývoje technologie výroby vysoce kvalitních trub byla slévárenská technika. Vyvinula se ve středověku, především pokud jde o uměleckou litinu a odlévání zvonů nebo lití dělových hlavní. Nejprve byly trouby odlévány do ležatých forem, které byly vodorovně rozděleny. Znamenalo to omezení stavební délky, protože jádra tvořící dutinu trouby se při teplotě lití asi 1300 C svou vlastní vahou prohýbala, což způsobovalo, že tloušťka stěn litinových trub nebyla rovnoměrná. Trouby z tohoto časného období výroby lze poznat podle dvou protilehlých švů na vnějších plochách, které u pískových forem vznikaly na dělicí rovině mezi dolní a horní formou (obrázek 2.9). Obr. 2.9 Obr S rostoucí potřebou litinových trub pro plynovodní a vodovodní vedení rychle se zvětšujících měst v druhé polovině 19. sto letí došlo k zavedení karuselového lití, při němž byly kolmo stojící pískové formy uspořádány do licích karuselů tak, že byl umožněn částečně kontinuální proces lití (obrázek 2.10). U tohoto postupu byly formy s nedělenými, tvaru trouby přizpůsobenými kovovými skříněmi uspořádány nejprve jednotlivě, později na otáčivých podvozcích tak, že umožňovaly plynulý proces lití. Jádra vytvářející dutinu uvnitř trouby byla pěchována pomocí kovových jaderníků na kovová vřetena. Stavební délky trub se prodlužovaly a zmizely švy mezi dvěma díly formy. Tento postup používal Buderus od začátku produkce trub v roce 1901 až do roku Stovky tisíc kilometrů trub z této epochy výroby dodnes plní svou službu pod zemí. V průběhu dalšího vývoje je třeba jako zvlášť významný milník uvést vynález odstředivého lití (obrázek 2.11). V roce 1926 se tento postup prosadil v celé Evropě, i v Buderusu. Vyznačuje se jedním důležitým rysem trvalou kovovou formou (kokilou) chlazenou z vnější strany vodou, která nepotřebuje tepelně izolační vyložení. 12

14 Výrobní proces Obr Podle jmenovité světlosti je v jedné kokile možné odlít několik tisíc trub. Prudkým ochlazením kapalné litiny ve vodou chlazené kokile, tuhne litina směrem od stěny kokily, díky čemuž je její struktura zvlášť jemnozrnná a hustá. Po tepelném zpracování, které modifi kuje strukturu (obrázek 2.12), lze u trub docílit výrazně vyšší pevnosti v porovnání s troubami odlévanými v pískových formách. Délka trub se prodloužila na pět až šest metrů, tloušťka stěny se zmenšila a stala se rovnoměrnější. Nedlouho po prosazení odstředivého lití byl vynalezen rovněž nový způsob spojování, díky němuž hrdlo utěsněné olovem začalo patřit minulosti (viz kapitola 2.3). Obr

15 Vlastnosti trub z tvárné litiny V dnešní typické slévárně trub se litina pro výrobu trub taví v kuplovně a daným metalurgickým postupem se upravuje její složení a potřebná licí teplota. Následně se přidává hořčík, čímž vznikne tvárná litina. Bezprostředně poté jsou z takto upravené taveniny odlévány trouby. Výsledkem vývoje 50 let od roku 1920 do roku 1970 bylo zvýšení pevnosti v tahu a sní - žení hmotnosti a tloušťky stěny trub na polovinu. Další rozvoj techniky výroby, zejména moderní řízení licích strojů, umožnil další výraznou redukci tloušťky stěny trub. Je zohledněna v produktových normách EN 545 [2.1] a EN 598 [2.2], na nichž lze v současné době pozorovat posun od klasifi kace podle tloušťky stěny ke klasifi kaci podle tlaku. 14

16 Vývoj spojovací techniky 2.3 Vývoj hrdlových spojů V začátcích používání litinových trub hrálo utěsnění spojů mezi jednotlivými troubami ústřední roli. Již Jacob Leupold popisuje v roce 1724 ve své knize směs různých prášků a látek s organickými součástmi, která měla fungovat jako alespoň částečně elastický tmel [2.3]. Obr Ve fázi rozvoje centrálního zásobování vodou ( ) byly litinové trouby vybaveny temovaným hrdlem; to se utěsňovalo namáčenými konopnými provazy a zalévalo olovem (obrázek 2.13). Temování hrdel vyžadovalo při montáži velkou obratnost a spolehlivost montérů, kteří tuto práci vykonávali. Z důvodů vel mi nízké elasticitě utěsňovací látky nesmělo ve spoji docházet k žádnému pohybu. Předpokladem dlouhodobé těsnosti Obr bylo neporušené uložení a nehybnost trub. Pryžové těsnicí kroužky byly zavedeny v roce 1850 nejprve u plynovodů, od roku 1863 pak také u vodovodních potrubí. V roce 1910 byla ve Stuttgartu položena první zkušební potrubí s předchůdcem šroubového hrdla, jehož výhody nebyly zprvu doceněny. Prosadilo se až počátkem 30. let (obrázek 2.14) a představuje milník ve výstavbě potrubí, jelikož od této doby umožňuje elasticita těsnění z vulkanizovaného kaučuku určité odklonění spojů. 15

17 Vlastnosti trub z tvárné litiny Šroubové hrdlové spoje ve jmenovitých světlostech DN 40 až DN 600 a ucpávkové hrdlové spoje, které jsou vhodnější pro větší jmenovité světlosti (obrázek 2.15), se vyznačují tím, že se v nich mechanicky stlačuje těsnění z elastické pryže. Dosahuje se tak těsnosti vůči plynným i kapalným médiím. Počátkem 60. let zavedl Buderus násuvný hrdlový spoj TYTON. U konstrukce tohoto spoje je nutné ke spojení dvou trub jen jedno profi lované těsnění. Při zasunování násuvného konce se těsnění deformuje v prostoru hrdla, čímž dochází k jeho automatickému utěsnění. Obrázek 2.16 ukazuje tento typ spoje, na něho se vztahuje norma DIN [2.4]. Řada podrobných důkazů ukázala, že tento spoj si zachová těsnost, dokonce i v případě, že je vystaven dynamickému vychylování. Obr Obr Z konstrukce popisovaných hrdlových spojů trub z tvárné litiny vyplývá, že nejsou jištěné proti podélnému posuvu. Při změně směru potrubí, u ukončení potrubí, při změnách průměrů a na odbočkách vznikají v důsledku hydraulického tlaku vody uvnitř potrubí síly, které je třeba pomocí vhodných opatření svést do základové půdy. Tradičně se tak děje pomocí betonových opěrných bloků. Ty mají takové rozměry, aby jejich zadní plocha nevedla k překročení přípustného plošného zatížení okolní zeminy. Pravidla pro stanovování rozměrů betonových opěrných bloků stanovuje např. předpis DVGW - Pracovní list GW 310 [2.5]. Čím dál větší nedostatek místa v podzemním stavebním prostoru měst vyvolal nutnost postupně se této techniky vzdát a nahradit ji spojem pevným v tahu. Spoje pevné v tahu jsou současně jištěné proti podélnému posuvu i ohebné; princip jejich funkce spočívá v tom, že u zasypaných tvarovek a připojených trub dochází k ak tivaci zemního odporu a tření. Technické předpisy pro použití spojů jištěných proti podélnému posuvu obsahuje pracovní list DVGW GW 368, červen 2002 [2.6]. V tomto pracovním listu jsou znázorněny nákresy běžných případů s příslušnými údaji. 16

18 Vývoj spojovací techniky Rozlišuje se mezi třecími spoji a spoji s jisticí komorou. Buderus nabízí dvě ino vovaná řešení v podobě svého třecího spoje BRS a spoje s jisticí komorou BLS. U třecího spoje BRS (obrázek 2.17) se tvrzené, ostré zuby z ušlechtilé oceli zaseknou do povrchu násuvného konce a vy - tvoří tak pevný spoj. Třecí spoje existují rovněž pro šroubové hrdlové spoje. V případě spoje s jisticí komorou BLS je u výrobce nebo na staveništi nanesen na povrch násuvného konce návarek, o něhož se opřou segmenty, které přenášejí podélné síly přes prodloužené hrdlo z jedné trouby na druhou (obrázek 2.18). Obr Vývoj hrdlových spojů jištěných proti podélnému posuvu a současně od kloni tel ných do jejich dnešního tvaru byl Obr důležitým předpokladem vývoje moderní bezvýkopové technologie montáže tlakových potrubí. U téměř všech postupů bezvýkopové montáže a obnovy popisovaných v této příručce se do defi nitivní trasy vtahuje kloubový řetězec z trub jištěný proti podélnému posuvu. Zatímco dosavadní platná norma DIN pouze popisuje trouby a tvarovky, přinesla evropská norma ČSN EN 545 pro vodovodní potrubí a ČSN EN 598 pro kanalizační potrubí nové požadavky na funkci. Dřívější národní normy stanovovaly přesným popisem předpoklady pro technické dodací podmínky. Doplněním norem prvky zabývajícími se požadavky na funkci a příslušnými zkouškami dokládají výkonnost potrubního systému a jeho spojů. U těchto typových zkoušek jsou části trub a tvarovek a jejich spoje podrobovány následujícím testům: těsnost těla proti vnitřnímu tlaku vody těsnost spoje při vrcholovém zatížení resp. odklonění proti pozitivnímu vnitřnímu tlaku těsnost spoje při vrcholovém zatížení resp. odklonění proti negativnímu vnitřnímu tlaku těsnost spoje při vrcholovém zatížení resp. odklonění proti pozitivnímu vnějšímu tlaku 17

19 Vlastnosti trub z tvárné litiny Spoje jištěné proti podélnému posuvu musejí navíc absolvovat dynamickou zkoušku, při níž je krát měněn vnitřní tlak mezi hodnotami PMA až PMA-5. Popisované požadavky na funkci a s nimi spojené typové zkoušky byly zahrnuty do příslušných předpisů DVGW pracovního listu GW 368. Vzhledem k budoucímu význa mu kvalitativně hodnotných spojů jištěných proti podélnému posuvu pro bezvýkopový způsob montáže byl při přepracování pracovního listu v roce 2002 zaveden dodatečný požadavek na typovou zkoušku pod cizím dozorem. Vedle toho jsou uváděny veškeré konstrukce spojů s charakteristickými výkonovými veličinami, kterými jsou dovolený provozní tlak na trouby a tvarovky (PFA) dovolené úhlové odklonění spoje. Na základě těchto údajů, doplněných o informace spojů o typových zkouškách prováděných pod cizím dozorem, reprezentativních pro každou ze čtyř skupin jmenovitých světlostí, má projektant vhodný nástroj pro výběr správné konstrukce jištěného spoje proti posuvu pro speciální aplikaci. 18

20 Spoje jištěné proti podélnému posuvu a technické předpisy pro bezvýkopové technologie Spoje jištěné proti podélnému posuvu a technické předpisy pro bezvýkopové technologie V letech 2002 až 2006 byly v DVGW rovněž připraveny technické předpisy pro zajištění kvality bezvýkopové montáže a výměny. Na kvalitu potrubí, které je realizováno pomocí těchto metod, mají vliv parametry, které souvisejí s troubami, a to: dovolené tažné síly minimální poloměr zakřivení. Tyto parametry je třeba změřit a zdokumentovat, aby bylo zajištěno, že se žádné části potrubí nepoškodí přílišným namáháním již při montáži a nezkrátí se plánovaná doba životnosti. Přílohy jmenovaných pracovních listů uvádějí v tabulkách tyto parametry pro nejdůležitější trubní materiály GGG PE-X PE 100 Ocel 37. U termoplastických materiálů také stanoví závislost na teplotě a době zatížení v tahu. Při délce zatahování těchto materiálů překračující 20 hodin musí být zatahovací síla snížena o čtvrtinu. U trub o teplotě 40 C je přípustná síla o 30 procent nižší, než když teplota stěny dosahuje 20 C. U zakřivených tras je nutné počítat s dalším snižováním. Na rozdíl od snižování tažné síly podmíněné teplotou a časem u termoplastických materiálů existuje u trub z tvárné litiny i možnost zvýšení dovolené tažné síly, např. pokud trasa probíhá rovně, bez výrazných úhlových odklonění. Teplota stěny trouby nemá u trub z tvárné litiny žádný vliv. Tabulka 2.1 obsahuje parametry pro spoj s jisticí komorou BLS : dovolená tažná síla možné úhlové odklonění minimální poloměr zakřivení Hodnoty dovolených tažných sil jsou odvozeny z výsledků pokusů a nezávislých normovaných typových testů, jak je uvedeno v záhlaví tabulky. 19

21 Vlastnosti trub z tvárné litiny Tabulka 2.1: Dovolené tažné síly, úhlové odklonění a poloměr zakřivení u trub z tvárné litiny se spojem BLS (Zdroj: DVGW-pracovní list GW 321 [2.7] resp. Buderus Giesserei Wetzlar GmbH) Jmenovitá světlost DN v mm Dovolený provozní tlak PFA [bar] 1) Dovolená tažná síla F dov. [kn] 2) Možné úhlové odklonění hrdel 3) [ ] Minimální poloměr zakřivení [m] DVGW BGW 80* * , , , , ) Základ pro výpočet - třída tloušťky stěny K9. Vyšší tlaky a tažné síly jsou možné po dohodě s výrobcem trub. 2) V přímém úseku trasy (max. 0,5 na jeden trubní spoj) lze tažnou sílu zvýšit o 50 kn. U DN 80 - DN 250 je zapotřebí přídavný segment pro vysoká zatížení. 3) pro jmenovitý průměr * třída tloušťky stěny K10 Hodnoty uváděné směrnicí GW 321 připadaly odborníkům z Berlínských vodáren (Berliner Wasserbetriebe - BWB), kteří prosazovali bezvýkopovou výměnu starých potrubí z šedé litiny, nízké. Společným úsilím výrobců litinových trub, fi rmy Karl Weiß a BWB, byly na troubách o jmenovité světlosti DN 100 až DN 200 provedeny pokusy s axiálním tahem bez vnitřního tlaku až do okamžiku, než trouby začaly selhávat [2.8]. 20

22 Spoje jištěné proti podélnému posuvu a technické předpisy pro bezvýkopové technologie Výsledky, kterých bylo dosaženo, vykazují asi trojnásobnou bezpečnost oproti hodnotám uváděným v tabulce 2.1. Velmi vysokou shodu s experimentálně zjištěnými hodnotami dovolené tažné síly ukazuje FEM výpočet provedený prof. Bernhardem Falterem [2.9]. Vysoká bezpečnost hodnot uváděných v tabulkách předpisů DVGW pro dovolenou tažnou sílu u trub z tvárné litiny se spoji s jisticí komorou měla dva důsledky: 1. BWB ve svých interních fi remních technických předpisech výrazně zvýšily dovolenou tažnou sílu oproti údajům uváděným v předpisech DVGW, protože jsou po četných zkušenostech z praxe přesvědčeni o odolnosti těchto spojů (viz tabulka 2.2). 2. K tabulkám předpisů DVGW byla připojena poznámka pod čarou, podle níž může být dovolená tažná síla u přímých tras s uhlovým odkloněním menším než 0,5 (= 687 m po loměr zakřivení ) zvýšena o 50 kn (viz Tabulka 2.1). Tabulka 2.2: Dovolené tažné síly u litinových trub se spoji s jisticí komorou (zdroj: Podniková norma Berlínských vodáren WN 322) Jmenovitá světlost DN v mm Dovolený provozní tlak PFA [bar] 1) Max. dovolená tažná síla F dov. [kn] 2) Úhlové odklonění hrdel [ ] Min. dovole ný elastický poloměr ohybu R min [m] ) ),2) ),2) ),2) ) ) ) zjištěno pomocí pokusů v tahu (viz zpráva) 2) Uvedené tažné síly platí pouze pro Berlínské vodárny a pro BLS DN 80 -DN 250 s přídavným segmentem pro vysoká zatížení. 21

23 Vlastnosti trub z tvárné litiny Sloupcový diagram (obrázek 2.19) uvádí hodnoty z tabulky 2.1 pro maximální dovolenou tažnou sílu u trub z tvárné litiny se spojem BLS ve srovnání s jinými materiály používanými pro vodovodní potrubí Tažná síla [kn] Materiál PE-Xa SDR 11 PE 100 SDR 11 Ocel 37 GGG se spojem BLS Jmenovitá světlost Obrázek 2.19: Maximální dovolené tažné síly u různých materiálů. Zdroj: DVGW pracovní list GW 368 Trouby z tvárné litiny fi rmy Buderus Giesserei Wetzlar GmbH se spoji BLS s jisticí komorou vykazují ze všech běžných materiálů používaných pro vodovodní potrubí nejvyšší dovolené tažné síly. To umožňuje větší vzdálenosti mezi stavebními jámami v případě použití trub z tvárné litiny a zvyšuje tak jejich ekonomičnost, aniž by se tím snížila bezpečnost. Další zvyšování jak provozního tlaku, tak dovolené tažné síly je možné se zvýšením třídy tloušťky stěny. To je však nutné konzultovat s naším technickým oddělením. 22

24 Montáž spoje BLS Montáž spoje BLS U trub z tvárné litiny pro bezvýkopové technologie předepisují technické předpisy DVGW ve shodě s montážním návodem Buderus Giesserei Wetzlar GmbH použití spojů s jisticí komorou a návarkem na hladkém konci trouby. Třecí spoje (bez návarku) mohou selhat zejména poté, jsou-li vystaveny několikerému úhlovému odklonění v důsledku pohybu, ke kterému dochází u protisměrně zakřivených prostorových oblouků tras vytvářených vrtáním s výplachem, protože tah na zubech jistících segmentů je při těchto pohybech střídavě uvolňován. U rovně probíhajících tras toto nenastává. Aby se však zabránilo jakémukoli riziku, byly pro bezvýkopové technologie předepsány spoje s jisticí komorou a návarkem. Jejich další výhoda spočívá v tom, že při jejich použití lze zatížit potrubí těmi nejvyššími dovolenými tažnými silami. Systém BLS s jisticí komorou fi rmy Buderus umožňuje tuto montáž rozložit do dvou separátních kroků, které jsou prováděny postupně: zajištění těsnosti a zablokování. V prvním dílčím kroku je podle montážního návodu namontováno těsnění TYTON (viz kapitola 10): Po vyčištění hrdla a násuvného konce se do těsnící komory nanese kluzný prostředek a těsnění se vnější hranou z tvrdé pryže vloží do přídržné drážky hrdla. Velikost těsnění je záměrně větší než velikost utěsňované plochy, těsnění je předepjato. Proto může být výhodné, zejména u větších jmenovitých světlostí, vytáhnout druhý oblouček na protilehlé straně. Oba malé obloučky se pak dají bez námahy hladce zatlačit. Vnější hrana těsnění se kompletně vtlačí do celého obvodu přídržné drážky. Na žádném místě nesmí přečnívat přes středicí hranu hrdla (obrázek 2.20) Nyní se kluzné plochy těsnění a násuvného konce potřou tenkou vrstvou kluzného prostředku dodávaného fi rmou Buderus spolu s těsněním. Násuvný konec trouby se v ose zavede do hrdla (bez úhlového odklonění). Axiální síla, které je zapotřebí pro stlačení těsnicího kroužku, může být vyvinuta podle jmenovité světlosti buď pákou nebo montážním zařízením či hydraulickým bagrem. 23

25 Vlastnosti trub z tvárné litiny špatně Obr správně Při montáži spojů trub pomocí bagru je třeba počítat s vhodným proložením vkládaným mezi troubu a lopatu bagru, např. dřevěným hranolem. Trouba se musí zasouvat rovnoměrně a tak pomalu, aby mělo těsnění dostatek času se deformovat. Nezávisle na zvoleném montážním zařízení je třeba před montáží spoje a během ní trouby a tvarovky vycentrovat na střed a osu. Zajištění Trouba zůstává v ose a zasunuje se tak hluboko do hrdla, až návarek přilehne k vnitřní středicí hraně hrdla. Tím se vytvoří prostor pro jisticí segmenty. Jsou zasouvány do drážek v čele hrdla střídavě vpravo a vlevo. Ve jmenovitých světlostech DN 80 až DN 500 se používají klínové segmenty (obrázek 2.21), zatímco u DN 600 až DN 1000 deskové segmenty (obrázek 2.22). U klínových segmentů se rozlišuje provedení pravé a levé, které se používá podle příslušného montážního návodu. U bezvýkopové montáže a u vysokotlakých aplikací je u světlostí DN 80 až DN 250 navíc nutný přídavný segment pro vysoká zatížení. Po ukončení montáže brání pojistný pryžový prvek v posunutí jisticích segmentů. 24

26 Montáž spoje BLS pojistka levý segment pravý segment Obr přídavný segment pro vysoká zatížení Obr U jmenovitých světlostí DN 600 až DN 1000 jsou deskové jisticí blokovací segmenty zasunovány do drážky (vkl. okna) v čele hrdla v axiálním směru a roz mísťovány rovnoměrně po celém obvodu hrd la. Drážka je pro usnadnění vkládání segmentů umístěna na vrcholu trouby (obrázek 2.23). Obr Jakmile jsou všechny jisticí blokovací segmenty vloženy, je nutné je posunout tak daleko, aby ve vkládacím hrdlovém okně nebyly vidět žádné hrbolky. Nyní se segmenty zafi xují pomocí upínacího pásu a spoj se zajistí povytažením. U projektů realizovaných vrtáním s výplachem s mnoha změnami směru se osvědčilo použití stabilního kovového upínacího pásu (obrázek 2.24). Přesný popis manipulace a použití jednotlivých dílů najdete v montážním návodu (kapitola 11). Obr

27 Vlastnosti trub z tvárné litiny Tabulka 2.4 ukazuje průměrnou délku montáže, kterou potřebuje zkušený tým jednoho až dvou montérů trub pro montáž spoje BLS. Rozdíly vyplývají z různých možností ochrany spoje. U většiny technologií výměny potrubí je montáž prováděna po jedné troubě v montážní jámě. Po tomto dílčím kroku je potrubí posunuto o další délku trouby. Při optimální organizaci logistiky na stavbě je možné dosáhnout takové rychlos ti montáže, která se v dolních hodnotách jmenovité světlosti pohybuje od 40 do 60 metrů za hodinu. Takové rychlosti nelze u svařovaných spojů dosáhnout, především vezmeme- -li v úvahu, že trouby z tvárné litiny se spojem BLS je ihned po montáži spoje možné v plném rozsahu zatížit maximální dovolenou tažnou sílu a není nutné čekat na zchladnutí svaru. Tabulka 2.4: Průměrná délka montáže spojů BLS Jmenovitá světlost Počet montérů Délka montáže bez ochrany spoje [min] Délka montáže při použití ochranné manžety [min] Délka montáže při použití smršťovací manžety [min] DN DN DN DN DN DN DN DN DN DN DN DN / 37 DN / 40 DN / 43 DN / 45 26

28 Povrchová ochrana 2.4 Povrchová ochrana Zavedení tvárné litiny provázel rychlý vývoj vnější a vnitřní povrchové ochrany. V současné době se trouby, tvarovky a příslušenství z tvárné litiny dodávají bez výjimky s vyložením a povlakem nejrůznějšího druhu, který je integrální součástí produktu. Druh povrchové ochrany se odvíjí od montážních a provozních podmínek Vnější povrchové ochrany Zatímco trouby z šedé litiny získávaly od sklonku 19. století až do poloviny 20. století svou legendární dlouhou životnost ponořením do tekutého dehtu resp. asfaltu, bylo koncem šedesátých let, přibližně současně se zavedením tvárné litiny, používání dehtu zastaveno. Od 70. let bylo dehtování ponorem nahrazeno povrstvováním bitumenovými laky. Později bylo doplněno vrstvou pozinkování (přibližně od počátku 70. let) a plasticky modifi kovaným obalem z cementové malty (od roku 1978). Tím došlo k rozšíření možností použití trub. V poslední době jsou bitumenové laky nahra zovány vrstvou epoxidové pryskyřice. Na tomto místě bude obalu z cementové malty věnováno detailnější posouzení, protože má velký význam při použití trub z tvárné litiny pro bezvýkopové technologie. Obal z cementové malty byl nejprve vyvinut jako vnější ochrana trub z tvárné litiny pro pokládku v kamenitých půdách, kde bylo obstarání písku nebo nekamenité zeminy pro uložení a obsyp spojeno s vysokými náklady. Charakteristickými vlastnostmi tohoto obalu je vysoká mechanická a chemická odolnost, odolnost proti rázům, úderům a oděru. Tyto požadavky byly stanoveny ve spolupráci s uživateli a shrnuty spolu s požadovanými zkušebními postupy v normě DIN [2.10]. Při implementaci evropské směrnice o stavebních produktech byla pro trouby z tvárné litiny s obalem z cementové malty vypracována evropská norma DIN EN [2.11]. V této souvislosti budiž připomenuto, že technické předpisy pro klasickou pokládku po trubí stanovují detailní požadavky na vlastnosti uložení, aby byly části potrubí chrá něny před poškozením a deformací. Nejprve je třeba vytvořit lože z nekamenité půdy tak, aby na něm trouba ležela rovnoměrně po celé délce. Klín mezi troubou a ulo žením je třeba rovnoměrně podpěchovat nekamenitou půdou, přičemž je nutné se vyvarovat změny polohy trub. Poté je třeba troubu po stranách obsypat nekamenitou zeminou a tu zhutnit podle údajů statika většinou do výšky 30 centimetrů nad vrcholem trouby. Nad touto potrubní zónou mohou být požadavky na zásyp a pro vedení povrchu různé v závislosti na trase, např. umístění v komunikaci (obrázek 2.25). 27

29 Vlastnosti trub z tvárné litiny Pracovní list DVGW W [2.12] podává přehled o přípustné velikosti zrn podle různých materiálů, z nichž jsou trouby vyrobeny. Trouby z tvárné litiny s obalem z cementové malty mohou být podle něj uloženy a obsypány zeminou obsahující kameny s velikostí zrn do 100 milimetrů. Povrch Hlavní zásyp Stěny výkopu Výška krytí Krycí zóna Boční obsyp Horní vrstva lože Dolní vrstva lože Vnější průměr Lože Hloubka výkopu Potrubní zóna Obr Smyslem a účelem všech požadavků je uložení trouby bez poškození vnější plochy s exaktně kruhovým průřezem bez nepřípustného mechanického pnutí ve stěně trub. Pouze takto lze dosáhnout požadované dlouhé životnosti potrubí. Podívejme se nyní na způsob uložení trouby, která bude umístněna bezvýkopovou technologií. Investor sice nemá žádné obecné znalosti o základové půdě, ale nemůže v žádném případě vyloučit, že v trase nebudou kameny, o něž by se trouba během zatahování podélně neotřela. Při volbě metody berstlining se kupříkladu nové trouby protahují mezi střepy s ostrými hranami vzniklými ze staré roztržené trouby. 28

30 Povrchová ochrana Při použití metody vrtání s výplachem může pomocná suspenze částečně vnikat do mezer v zemině a narušit tak původně stejnoměrnou stěnu vrtu. Důsledkem může být částečné sesypání. Zkrátka, bezvýkopové technologie probíhají takříkajíc s vyloučením veřejnosti, žádné oči nemohou zkontrolovat dodržení potřebných požadavků klasického otevřeného způsobu pokládky. Je tedy nasnadě, že u metody uzavřené do černé skříňky je nutné použít nejrobustnější troubu s obalem, který je nejlépe schopen odolat mechanické zátěži. Trouby fi rmy Buderus z tvárné litiny dosahující nejvyšších hodnot měrné přetvárné práce (viz kapitola 2.1) ve srovnání s ostatními druhy trub používanými pro pitnou vodu nabízejí nejlepší předpoklady pro to, že budou bez poškození položeny i v ne kontrolovatelných poměrech uzavře ného způsobu montáže. Spoj BLS s jisticí komorou a návarkem zároveň díky vysokým přípustným tažným silám umožňuje velkou vzdálenost mezi stavebními jámami, aniž by hrozilo selhání spoje při zatahování. Trouby z tvárné litiny s násuvným hrdlem se spojem BLS a obalem z cementové malty Vnitřní povrchová ochrana Jak již bylo popsáno v předchozí kapitole, přestal se v 60. letech používat pro vnější i vnitřní ochranu litinových trub dehet a asfalt. Zatímco pro vnější povrchovou ochranu se od této doby používaly bitumenové laky, vydala se vnitřní povrchová ochrana zcela novou cestou používání vyložení z cementové malty. V současné době je pro vnitřní povrchovou ochranu trub z tvárné litiny k dispozici podle typu použití buď vyložení z cementové malty na bázi vysokopecního cementu pro pitnou vodu, nebo hlinitanový cement pro odpadní vody. Obě varianty se v závodě Buderus Giesserei Wetzlar GmbH nanášejí do trub rotačním odstřeďovaním podle normy DIN Díky tomuto postupu vykazuje vyložení z cementové malty vysokou odolnost proti oděru. Bez problémů zvládá i rychlost průtoku až do 20 m/s. Voda je život 29

31 Vlastnosti trub z tvárné litiny 2.5 Seznam literatury [2.1] ČSN EN 545 Trubky, tvarovky a příslušenství z tvárné litiny a jejich spojování pro vodovodní potrubí Požadavky a zkušební metody [2.2] ČSN EN 598 Trubky, tvarovky a příslušenství z tvárné litiny a jejich spojování pro kanalizační potrubí Požadavky a zkušební metody [2.3] Leupold, J.: Theatrum machinarum hydrotechnarum der Wasserbaukunst; Lipsko 1724 [2.4] DIN 28603: Trouby a tvarovky z tvárné litiny spoje se zásuvnými hrdly montáž, hrdla a těsnění [2.5] DVGW pracovní list GW 310: Betonové opěrné bloky; základ pro výpočet (návrh 2007) [2.6] DVGW pracovní list GW 368: Hrdlové spoje jištěné proti podélnému posuvu pro trouby, tvarovky a armatury z tvárné litiny nebo oceli 30

32 Seznam literatury [2.7] DVGW pracovní list GW 321: Technologie řízeného horizontálního vrtání s výplachem pro plynovodní a vodovodní potrubí Požadavky, zajištění kvality a zkoušky [2.8] Gaebelein, W. u. Schneider, M.: Bezvýkopová technologie výměny tlakového potrubí s využitím chráničky v Berlínských vodárnách GUSSROHRTECHNIK 38 ( 2004), str. 8 [2.9] Falter, B. a Strothmann, A.: Zatížení a deformace spoje TIS-K u litinových trub při bezvýkopových technologiích. GUSSROHRTECHNIK 40 ( 2006), str. 41 [2.10] DIN : Obalování trub z tvárné litiny; obal z cementové malty [2.11] DIN EN 15542: Trouby, tvarovky a příslušenství z tvárné litiny obal z cementové malty u trub požadavky a zkušební metody [2.12] DVGW - pracovní list W 400-2: Technické předpisy pro zařízení pro rozvod vody (TRWV); část 2: Stavba a zkoušky, 09/2004 [2.13] DIN 2880 Použití vyložení z cementové malty pro litinové trouby, ocelové trouby a tvarovky 31

33 Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí 3. Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí Obecný úvod Především v centrech měst se velice rozvinuly uzavřené metody výstavby nových potrubí resp. obnovy stávajících tlakových potrubí. Jsou používány s výrazně rostoucí četností. Zatímco u otevřeného způsobu stavby jsou velké plochy zakryty výkopovým materiálem, pohybuje se toto omezení v případě bezvýkopových technologií v přijatelných mezích. Bezvýkopové technologie mají následující výhody: omezení narušení dopravních komunikací a snížení objemu zemních prací až o 80 procent (obrázek 3.1) zmenšení objemu transportované výkopové zeminy a ložného materiálu (obrázek 3.2) menší potřeba prostoru pro stavbu (mimořádný význam v centrech měst, obrázek 3.3) zřízení bodových stavenišť s možností zastřešit stavební jámu a zamezit tak vlivům počasí, což prospívá kvalitě produktu, tj. položeného potrubí. Otevřená stavba Vybavení Bezvýkopová technologie Přepravované objemy Obrázek 3.1 Potřeba místa při otevřeném klasickém způsobu stavby Obrázek 3.2 Porovnání přepravovaných objemů u otevřené a bezvýkopové technologie Obrázek 3.3 Bezvýkopová technologie bez omezení silničního provozu 32

34 Obecný úvod To platí více méně pro všechny bezvýkopové technologie. Při obnově bezvýkopovou technologií se navíc projeví následující výhody: práce probíhá bez otřesů a potichu, při výměně se redukuje omezení dopravy a občanů na minimum nedochází k poškození stromů vysázených podél silnice v trase potrubí. Snaha snížit náklady na zemní práce jako největší nákladovou položku výstavby potrubí přinesla celou řadu postupů, které patří do skupiny bezvýkopových neboli uzavřených technologií montáže a obnovy potrubí. Na počátku bylo takzvané mikrotunelování, řízené ražení tunelu pro výstavbu nových kanalizačních potrubí, u nichž bylo možné díky větší hloubce dosáhnout nejrychleji ekonomické výhody. Předností byl zpravidla přímý průběh trasy mezi dvěma šachtami o délce většinou menší než 50 metrů. Od roku 1984 byla vyvíjena berlínská technologie obnovy potrubí, která dospěla k vysoké použitelnosti. Podíl nově budované kanalizace, při níž je použita tato technologie, činí v Berlíně dnes již 50 procent. V oblasti výstavby vysokotlakých potrubí dominují trouby, které se spojují do potrubí jištěných proti podélnému posuvu. V tomto případě se uplatňují trouby z tvárné litiny fi rmy Buderus Giesserei Wetzlar GmbH s násuvnými hrdly se spoji BLS jištěnými proti podélnému posuvu. V 70. letech nahradily spoje jištěné proti podélnému posuvu betonové opěrné bloky. Tehdy byly identifi kovány a využity jejich výhody při zatahování shybek. Byl to začátek bezvýkopové technologie používající trouby z tvárné litiny. 33

35 Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí Největší inovace vzešla v sektoru bezvýkopové obnovy z Berlína, kde jsou nejstarší vodovodní sítě z šedé litiny, které jsou dnes v provozu již více než 120 let a naléhavě musejí být vyměněny. Obnovu potrubí v Berlíně ovlivňují zejména následující dva požadavky: 1. Potrubí leží v oblasti kořenů stromů rostoucích mezi silnicí a chodníkem. Tyto stromy jsou přísně chráněné, jejich kořeny nesmějí být v žádném případě poškozeny. Vyhloubení klasických výkopů je nerealizovatelné. 2. Technologie výměny, při níž staré trouby buď celé nebo rozbité zůstanou na svém původním místě, není přijatelná. Všechno nepoužívané potrubí a objekty musejí být beze zbytku odstraněny. Těmito požadavky byl naprogramován vývoj dvou speciálních způsobů výměny trub technologie vtahování/vtlačování a technologie s chráničkou; obě dvě metody jsou dnes již zakotveny v technických předpisech DVGW v pracovních listech GW [3.1] a GW [3.2]. Oběma postupy lze potrubní vedení nahrazovat bez použití výkopu a v jejich původní trase novým vedením stejné nebo větší světlosti (např. nové DN 125/150 za staré DN 100, viz tabulka 3.1), přičemž trouby starého vedení jsou vytlačovány buď po částech, nebo v celé délce. Projeví se tak tyto výhody: 1. cenné suroviny se vracejí zpět do materiálového oběhu, 2. povrch a příroda jsou omezovány jen minimálně, 3. v podzemním stavebním prostoru nevznikají další zábory v důsledku nových tras. Tabulka 3.1: Maximální zvětšení jmenovité světlosti u bezvýkopové výměny podle GW resp. GW Jmenovitá světlost staré trouby Maximální jmenovitá světlost nové trouby DN 80 DN 150 DN 100 DN 200 DN 150 DN 200 DN 200 DN 300 DN 300 DN 400 DN 400 DN

36 Obecný úvod Další přednosti obou postupů: není nutné přemísťovat zastávky veřejné autobusové dopravy (viz obrázek 3.3) téměř nedochází k omezování zásobování obchodů uvolňováním starých trub nejsou ohrožena jiná potrubní média podle použité strojové techniky s maximálními zvukovými emisemi < 54,5 db(a) je možné provádět stavbu zvlášť tiše a bezprašně. Existuje dokonce možnost pracovat i v obytných zónách bez nočních přestávek. Zejména u staveb v centrech měst s extrémně hustými trasami podzemních vedení jsou při použití velkých stavebních strojů určených pro inženýrské práce v otevřených výkopech silně ohroženy paralelně probíhající nebo křižující se vedení. Toto nebezpečí se použitím bezvýkopové technologie minimalizuje. Obě metody se používají při výměně zásobovacích potrubí jmenovitých světlostí DN 80 až DN 400. Jsou nutné: strojová (cílová) jáma pro umístění strojové techniky montážní (startovací) jáma pro montáž nového potrubí (dlouhá asi 7 metrů) mezišachty pro domovní přípojky resp. odbočky. Vzdálenost mezišachet závisí na jmenovité světlosti starých trub a jejich stavu, jmenovité světlosti nových trub, strojové technice, druhu půdy, přítomnosti stromů resp. jejich kořenů a přirozeně na dopravních podmínkách. Vzdálenost mezišachet by podle metody a místa měla být 25 až 50 metrů. Vzdálenost mezi startovací a cílovou jámou je 100 až 180 metrů při přímém průběhu trasy, resp. minimálním poloměru zakřivení 170 metrů. Před samotnou výměnou je staré potrubí odstaveno z provozu. Rezidenti jsou zásobováni prostřednictvím provizorních potrubí, jimiž je voda dodávána do domovních přípojek. 35

37 Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí 3.1 Metoda vtahování/vtlačování U této metody se do trasy starého potrubí umístí rozrážecí kužel, který troubu v jámě rozbije a střepy z ní se pak odstraní. Nové trouby se spoji jištěnými proti posuvu např. Buderus BLS se připojí k tažné hlavici na konci poslední staré trouby a vtahují se do uvolňované dutiny. Oba dílčí kroky probíhají současně. Kusy starého potrubí jsou rozřezány a vyjmuty. Montáž trub usnadní správně připravené montážní jámy (obrázek 3.4). Nejprve jsou do starého potrubí vsunuty spojovatelné tažné tyče. Na konci starého potrubí se ukotví tažné tyče k adaptéru (hlavici), aby bylo možné staré trouby během výměny vytlačit. V potrubní zóně pro nové potrubí nezůstávají žádné střepy. Nové trouby jsou upevněny k hlavici a simultánně vtahovány za vytlačovanými troubami. Obrázek 3.4 Trouba DN 150 v montážní jámě 36

38 Metoda vtahování/vtlačování Tažné síly jsou pomocí tažných tyčí na přechodovém adaptéru měněny v axiální tlak působící na konci starého potrubí. Na nově zatahovanou větev potrubí tak působí tažné síly velikostí vlastní hmotnosti a tření na vnějším povrchu trouby. Pracovní list GW doporučuje kontinuální měření a zaznamenávání těchto sil, aby nebylo nové vedení namáháno vyššími než přípustnými tažnými silami. Měření tažné síly je dokladem, že při výměně nedošlo k překročení přípustného zatížení (záruka kvality). Hrdlo trouby funguje podobně jako rozšiřovací těleso, čímž obecně vzniká tření na povrchu trouby pouze v tomto místě. V průměru menší 6 metrů dlouhé tělo trouby ke vzniku tření na plášti nepřispívá. Hydraulické vtahovací/vtlačovací zařízení se opírá o ocelovou opěrnou desku umístěnou na stěně cílové jámy (obrázek 3.5). Ocelová deska je dimenzována podle reakčních sil pro jednotlivé světlosti. Obrázek 3.5 Hydraulické zařízení Startovací (montážní) stavební jáma 1. krok vtahování Mezišachta Mezišachta Strojová stavební jáma resp. cílová stavební jáma s vtahovacím/ vtlačovacím zařízením Nové potrubí Tažná hlavice Rozrážecí kužel Staré potrubí Tažné tyče Opěrná deska Obrázek 3.7 Postup ve třech pracovních krocích 37

39 Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí Hydraulické válce vtahovacího/vtlačovacího zařízení umožňují vytlačování staré trouby plynule a bez otřesů. V mezišachtách (obrázky 3.7 a 3.8) se stará trouba roztrhá o rozrá že cí kužel nebo se rozbije hydraulickou štípačkou trub (obrázek 3.9). Střepy se dopraví na povrch pomocí nádob. Poslední úsek staré vytlačené trouby se roztrhá v cílové jámě (obrázek 3.10). 2. krok vtahování Nové potrubí Tažná hlavice Rozrážecí kužel Staré potrubí Tažné tyče Opěrná deska Obrázek 3.8 Další pracovní kroky: Použití rozrážecího kuželu v mezišachtách Obrázek 3.9 Hydraulická štípačka trub 3. krok vtahování Rozrážecí kužel Nové potrubí Tažná hlavice Staré potrubí Opěrná deska Tažné tyče Obrázek 3.10 Poslední krok: Použití rozrážecího kuželu v cílové jámě 38

40 Metoda s chráničkou 3.2 Metoda s chráničkou V případě metody s chráničkou je proces výměny potrubí rozdělen do několika pracovních kroků. Stejně jako u procesu vtahování/vtlačování popsaného v kapitole 3.2 jsou i v tomto přípa dě nutné strojové/cílové jámy a montážní/startovací jámy a mezišachty u domovních přípojek resp. odboček. Vzdálenosti mezi jednotlivými jámami jsou rovněž obdobné. V prvním kroku se vyhloubí stavební jámy a mezišachty. Domovní přípojky se odpojí a při pojí se na nouzové zásobovací potrubí (obrázek 3.11). Jáma se strojním zařízením Hydraulika Mezišachta Mezišachta Montážní jáma Chránička Stará trouba Stará trouba Stará trouba Obrázek 3.11 Vytvoření stavební jámy a vyřezání částí starých trub v mezišachtách Chybějící části, které vznikly vyřezáním starého potrubí v místě domovních přípojek nebo ostatních tvarovek, se nahradí spojovacími kusy. Hydraulický lis poté pomocí ocelových chrániček vytlačí veškeré staré trouby do montážní jámy (obrázek 3.12). Jáma se strojním zařízením Hydraulika Mezišachta Mezišachta Montážní jáma Chránička Spojovací kus Spojovací kus Stará trouba Stará trouba Stará trouba Obrázek 3.12 Vytlačování prvního, druhého a třetího úseku starého potrubí pomocí chráničky 39

41 Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí Než se začne s vytlačováním celého starého potrubí do montážní jámy, je možné předtím uvolnit jednotlivé úseky pomocí hydraulický lisů. V montážní jámě lze demontovat až 6metrové úseky trub, proto se nabízí tento postup také pro výměnu starých ocelových trub, které nelze rozbít pomocí rozrážecího kuželu (obrázek 3.13). Obrázek 3.13 Staré trouby v celé délce Po kompletním odstranění poslední staré trouby je trasa osazena opětovně použitelnými chráničkami (obrázek 3.14). Ty nyní vytvářejí potrubní kanál a drží zatížení od zeminy. Jáma se strojovým zařízením Hydraulika Mezišachta Mezišachta Montážní jáma Chránička Obrázek 3.14 Chráničky v celé trase 40

42 Metoda s chráničkou V posledním kroku je k chráničkám, které se nacházejí v trase potrubí, připojena pomocí tažné hlavy s integrovaným měřičem tažné síly nová trouba. Chráničky jsou vtahovány zpět do strojové jámy, a tím je do stávající trasy potrubí vtahováno nové potrubí (obrázek 3.15). Souběžně s demontáží a vyjímáním chrániček ve strojové jámě probíhá montáž nových trub v montážní jámě. Pomocí rozšiřovací tažné hlavice mohou být vtahovány i nové trouby větších dimenzí. Obvykle se pracuje s přesahem 10 až 15 procent vnějšího průměru hrdla. Pokud stará trouba nepřenese očekávanou vysokou vytlačovací sílu, rozřeže se v mezišachtách a odstraní se po kratších úsecích. Přípustné tažné síly pro nové trouby včetně spojů nesmějí být překročeny. Jáma se strojním zařízením Hydraulika Mezišachta Mezišachta Montážní jáma Chránička Tažná hlava s měřičem tažné síly Nová trouba Obrázek 3.15 Vytažení chrániček a vtažení nových trub 41

43 Bezvýkopová obnova metodou vtahování/vtlačování potrubí 3.3 Požadavky na nové trouby Nové trouby a jejich spoje musejí odolat vysokým tažným silám a přitom si zachovat vysokou bezpečnostní rezervu. Vzhledem k tomu, že nelze zajistit, že se v zóně, kudy potrubí povede, nebude nacházet suť, kameny nebo střepy, musejí mít nové trouby robustní vnější ochranu. Důležitá je rychlá a jednoduchá montáž a demontáž, a to i za těch nejnepříznivějších povětrnostních podmínek. Trouby a spoje musejí mít dlouhou životnost. Jelikož všechny trasy nejsou přímé je nutné umožnit úhlové odklonění hrdel. Při délce trub 6 metrů je poměr mezi velikostí stavební jámy 7 metrů a počtem montovaných hrdel v centru města velmi výhodný. Často dochází ke kombinování bez vý ko pových technologií s otevřenou stavbou, a proto musí být materiál kompatibilní a nabízet i kompletní sortiment tvarovek pro domovní přípojky a odbočky. Všechny tyto nezbytné předpoklady splňují trouby z tvárné litiny s obalem s cementovou maltou a spojem BLS fi rmy Buderus. Jsou tedy ideálními troubami pro bezvýkopovou obnovu potrubních systémů. Kromě toho lze díky snadné montáži a demontáži tvarovek provádět zkoušky těsnosti tím nejjednodušším způsobem. Požadavky na přípustné tažné síly, úhlové odklonění a minimální poloměr zakřivení podle předpisů DVGW a interních směrnic Berlínských vodáren jsou uvedeny v tabulkách 2.1 a 2.2 v kapitole 2. Při použití těchto metod v písčité půdě se velmi dobře osvědčil vnější tvar hrdla s pozvolným přechodem k tělu trouby. U sypkých půd mají totiž jednotlivé oblázky snahu se během zatahování v oblasti mezi hrdlem a tělem trouby dostat pod tělo trouby, čímž může dojít k pohybu celého potrubí směrem nahoru. Důsledkem může být nežádoucí odklon z trasy potrubí. Pro tyto speciální případy vyvinul Buderus trouby OCM/ZMU-PLUS, u nichž je rozdíl mezi tělem trouby a hrdlem vyrovnán vrstvou obalu z cementové malty. (Obrázek 3.16 a 3. 17). Obrázek 3.16 Složené trouby DN 300 OCM/ZMU-PLUS 42