metode si tehnologii moderne de executie a retelelor de canalizare

METODE SI TEHNOLOGII MODERNE DE EXECUTIE

A RETELELOR DE CANALIZARE

- TEZA DE DOCTORAT -

Ing. Kanaby Karassool Mohammed

Conducător ştiinţific

Prof.univ.dr.ing. Gabriel RACOVIŢEANU

UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICACATEDRA DE INGINERIE SANITARA SI PROTECTIA APELOR

CAPITOLUL 1. Introducere, elemente generale

Sisteme de canalizare – evolutie continua:

• cantitativ – variatia cerintei de apa;

• calitativ – evolutia materiale, tehnici de punere in opera

Masuri necesare:

• stabilirea solutiilor si necesarului de lucrari pentru cresterea

sigurantei si diminuarea riscului in sistemele de canalizare,

concomitent cu cresterea numarului de utilizatori;

• abordarea pe baze stiintifice a lucrarilor de reabilitare si

dezvoltare a sistemelor pentru: reducerea costurilor, a

consumului specific de energie;

• introducerea celor mai avansate tehnologii si materiale in

reabilitarea/ extinderea sistemelor de colectare a apelor

uzate.

CAPITOLUL 2. Elemente de proiectare

Elemente de proiectare a retelelor de canalizare:

• calculul debitelor de ape uzate menajere;

• calculul debitelor de ape meteorice.

Etapele dimensionarii retelei de canalizare:

• alegerea schemei retelei de canalizare;

• calculul hidraulic al retelei de canalizare;

• elemente anexe in reteaua de canalizare:

sifoane;

deversoare;

guri de scurgere;

statii de pompare;

camine in reteaua de canalizare

CAPITOLUL 2. Elemente de proiectare

Programe de calcul pentru reteaua de canalizare:

• RUNOFF – genereaza curgerea apelor meteorice pe

suprafata bazinului si incarcarea cu poluanti din

precipitatii;

• TRANSPORT - are capacitatea de a genera si controla

debitele pe timp uscat;

• STORAGE - este realizat pentru a controla debitele si

incarcarile cu poluanti prin obiecte tehnologice de retentie

CAPITOLUL 3. Executarea retelei de canalizare

Executarea retelei de canalizare:

• metode cu transee deschisa:

sapatura mecanizata;

sapatura semimecanizata;

sapatura manuala.

• metode fara transee deschisa:

tehnici fara personal in cavitatea excavata;

tehnici nedirijabile;

tehnici dirijabile;

tehnici care necesita personal in cavitatea excavata

impingerea cu scut (pipe jacking).

CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut

TEHNOLOGIA DE EXECUTIE PRIN IMPINGERE CU SCUT

• presarea în subsol de la un camera de lansare până la camera de

evacuare, cu ajutorul unei prese hidraulice.

Parti componente:

• mașina-scut;

• conducte;

• scutul;

• sistem de transmisie date;

• macara mobilă pentru asamblarea și demontarea scutului

precum și pentru instalarea conductelor;

• sistemul de lubrifiere a conductelor;

• instalații de ventilație;


Puț de lansare

Cabina de dirijare

Stație principală de impingere

Stație intermediară de

impingereTronson de conductă

Mașina-scut

Stație principală

de impingere

Instalație de separare

Ramă de ghidare

Metoda de impingere cu scut – schita de principiu


CAMERA DE LANSARE SI CAMERA DE EVACUARE (TINTA)

Cutit mețalic

Intrare/

Iesire

Faza 1

Faza 3

Realizarea puțurilor de lansare, intermediare și a puțului țintă prin scufundare sub greutate proprie, din prefabricate

Faza 2

Faza 3


CONSTRUIREA CAMERELOR EXCAVARE

SECURIZARE

CRITERII DE

REALIZARE:

Dimensiunile (lungime, lățimea și adâncimea

puțului);

Metode de impingere;

Condițiile geologice și hidrogeologice;

Condițiile locale (spațiul disponibil, suprafața

utilă, traficul din zonă);

Protecția mediului (limitarea emisiilor pe durata

execuției);

Deformațiile permise ale pămantului (construcții

vecine);


SECURIZAREA

CAMERELOR

Sprijinire temporara

Sprijinire permanenta

Nesprijinite prin sapare cu taluz – necesar

studii geotehnice

Unghiuri permise pentru excavarea diferitelor tipuri de soluri.


SPRIJINIRE ORIZONTALA

1. Dublura pentru scânduri (dacă este necesar)

2. 8 cm x 16 cm

3. 10 cm sau 12 cm

4. Spațiu pentru montarea conductei

5. Dulapi ai sprijinirii care pot fi demontați la terminarea lucrărilor.


SPRIJINIRE VERTICALA

Cu palplanse

Cu sisteme

prefabricate

Sistem folosit pe marginile puțului:

•hc-Înălțimea stației de impingere;

•bc-grosimea săpăturii

1-panou;

2-bara de ajustare;

3-cuțit;

4-panou de reglare;

5-maner

Sistem cu şină de ghidaj dublă:

•hc- Înălțimea stației de impingere

1-panou

2- şină de ghidaj

3-rama suport


SPRIJINIRE NERECUPERABILA

• constructii masive;

• necesare in cazuri speciale;

• pot fi:

diafragme;

pereti realizat din piloti;

pereti realizati prin injectarea betonului;

segmente prefabricate.

Tipuri de piloti


CONDUCTE PENTRU IMPINGEREA CU SCUT


CONDUCTE PENTRU IMPINGEREA CU SCUT

Dimensiune nominală Deviaţie de la liniaritate [mm]

≤ DN/ID 1000 5

1000 < DN/ID ≤DN/ID 2000 10

> DN/ID 2000 15

Deviaţia permisă de la liniaritatea conductelor independentă de material

Dimensiunea

nominală

DN/ID

Beton, beton

armat

Azbo-

ciment

Argilă

vitrifiata,

bazalt

OţelFontă

ductilă

GRP

(UP-GF)

≤200 4 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0

> 200 ≤ 300 4 0.5 1.0 1.6 1.0 1.0

> 300 ≤1000 6 0.5 1.0 1.6 2.0 1.0

> 1000 ≤2800 8 0.5 - 1.6 3.0 1.0

> 2800 10 - - - - -

Deviaţii permise ale rectangularităţii suprafeţei faţă de materialul conductei şi

dimensiunea nominală de baza

CAPITOLUL 5. Studii de caz

UTILIZAREA METODEI DE IMPINGERE CU SCUT PENTRU

EXECUTIA CANALIZARILOR

STUDII DE CAZ:

• Executie colector Boanca Dn 2400 mm

• Executie colector Baneasa Dn1200 mm


Executie colector Boanca Dn 2400 mm


EXECUTIE COLECTOR BOANCA

• Adâncimea medie de pozare: între -5.00 m (în zona strazii Intrarea

Pinului) şi -8.30 m la racordarea în chesonul existent de la capătul

amonte al colectorului existent;

• Diferenţă de nivel între cota terenului amonte şi cea aval de 4.13

cm, rezultând o pantă generala medie a tronsonului respectiv de

3.8 ‰;

• Sub aspect stratigrafic, s-a stabilit că zona se caracterizează

printr-o alternanţă de strate coezive şi necoezive, reprezentate de

argile şi nisipuri;

•Apa subterana este prezenta la cca (-2.0 m) in amplasament.


COLECTOR BOANCA – OPTIUNI CONSIDERATE

Executie cu sapatura deschisa:

• necesita decopertarea unei suprafete de teren semnificative;

• impune realizarea de epuismente pe tot traseul colectorului;

• datorita adancimilor de pozare cuprinse in intervalul 5-8.30 m,

sunt necesare lucrari de sprijinire importante sau excavare in

trepte;

• atentie sporita la retelelor edilitare din subteran;

• volume excavate si respectiv volume de umpluturi semnificative;

• tehnologia de executie este relativ simpla;

• necesara devierea traficului rutier;

• volumele de pamant excavat necesita depozitare in apropierea

santierului, in vederea reducerii costurilor de transport, atat la

lucrarile de excavare cat si la lucrarile de umpluturi;

• numarul persoanelor implicate - relativ mare;



Executie prin impingere cu scut:

• suprafata de teren afectat este foarte redusa;

• efectul asupra traficului rutier este minim;

• executia colectorului se poate realiza si in prezenta apei

subterane, fiind necesare epuismente doar in cazul incintelor de

lansare/ evacuare a utilajului;

• accesul la adancimea de pozare se face fara excavarea intregii

coloane de pamant pe traseul colectorului, si deci impactul asupra

retelelor edilitare existente este redus strict la eventualele retele

pozate la aceeasi adancime;

• incintele de lansare si evacuare a utilajului devin ulterior

constructii accesorii;



Executie prin impingere cu scut:

• volumele excavate mai reduse decat in cazul executiei cu

sapatura deschisa;

• numarul persoanelor implicate in executie este relativ redus;

• pozarea colectorului se poate face inclusiv sub obstacole;

• calitatea si precizia executiei sunt superioare;

• se poate realiza independent de conditiile meteorologice;

• adancimea la care se face pozarea nu influenteaza semnificativ

costul executiei;

• lucrarile de sprijinire se realizeaza doar punctual, in cazul

incintelor de lansare/evacuare a scutului


COLECTOR BOANCA – CARACTERISTICI GENERALE

Nr.

crt.

Denumire Caracteristici principale Lungime

(m)

1 Racord intre camera existenta de pe Calea Giulesti

si camera C1.

Canal casetat profilat cu dimensiuni in

sectiunea transversala 2.40 m x 2.40 m

26.00

2 Camera C1. Are rol de camera de evacuare a

instalatiei de foraj.

Dimensiuni in plan 5.00 m x 8.00 m. 8.00

3 Troson canalizare C1-C2 Canalizare din tuburi de beton armat Dn

240 cm, executata prin foraj orizontal

440.00

4 Camera C2. Realizeaza schimbarea de directie in

plan orizontal si serveste drept camera de lansare

si impingere a masinii de forat si a tuburilor.

Dimensiuni in plan 17.20 m x 10.20 m 17.20

5 Tronson canalizare C2-C3 Canalizare din tuburi de beton armat Dn


68.00


plan orizontal si rupere de panta in plan vertical.

Serveste de asemenea la evacuarea masinii de

foraj orizontal.

Dimensiuni in plan: 4.80 m x 9.10 m. 9.10

7 Tronson de canalizare C3-C4 Canalizare din tuburi de beton armat Dn


500.00


plan orizontal si racordul la colectorul Boanca. De

asemenea, serveste drept camera de lansare si

impingere a masinii de forat si a tuburilor.

Dimensiuni in plan 10.20 m x 13.70 m 13.70

TOTAL 1082.00


COLECTOR BOANCA – Evaluare costuri – sapatura deschisa

LUCRARE CANTITATE UM

COST

UNITAR

[EUR]

COST

[EUR]

Camera racord si evacuare scut - C1 1 buc 20,000 20,000

Camera schimbare directie si lansare scut - C2 1 buc 43,430 43,430

Camera schimbare directie, rupere de panta si

evacurare scut - C31 buc 22,680 22,680

Camera de racord si lansare scut - C4 1 buc 69,870 69,870

Tronson racordare Calea Giulesti - Strada

Pinului1 BUC 39,431 39,431

Epuismente 290 buc 4,600 1,334,000

Transport material sapat pe distanta de 5 km

cu autotrailer 20 t80,026 m3 6 480,159

Decopertare 2,272 m2 5 11,360

Sapatura mecanica 21,419 m3 18 385,537

Sapatura manuala 2,016 m3 31 62,496

Sprijiniri 11,717 m2 60 703,042

Pat de nisip 605 m3 21 12,701

Pozare conducta 1,008 m 829 835,632

Camine de vizitare 5 buc 812 4,060

Umplutura + udare + compactare 21,690 m3 7 151,829

Refacere structura rutiera 2,272 m2 14 31,808


COST INVESTITIE (EUR) 4,212,094

ROTUND 4,200,000

COST SPECIFIC COLECTOR (EUR/m.l.) 3,893


COLECTOR BOANCA – PROFIL LONGITUDINAL


COLECTOR BOANCA – DETALII CAMERA C1 - LANSARE


COLECTOR BOANCA – DETALII CAMERA C3 - EVACUARE


COLECTOR BOANCA – Evaluare costuri – impingere cu scut


COST

UNITAR

[EUR]

COST

[EUR]

Camera racord si evacuare scut - C1 1 buc. 20,000 20,000

Camera schimbare directie si lansare scut - C2 1 buc. 43,430 43,430

Camera schimbare directie, rupere de panta si

evacurare scut - C31 buc. 22,680 22,680

Camera de racord si lansare scut - C4 1 buc. 69,870 69,870

Tronson racordare Calea Giulesti - Strada

Pinului1 buc. 39,431 39,431

Epuismente 36 buc. 4,600 165,600

Transport material sapat pe distanta de 5 Km

cu autotrailer 20 t10,100 m3 6 60,599

Impingere cu scut 1008 m 2150 2,167,200

Camine de vizitare 5 buc. 812 4,060

COST INVESTITIE (EUR) 2,592,870

ROTUND 2,600,000



COLECTOR BOANCA – CONCLUZII

Analizand datele obtinute la determinarea costurilor de

investitie, rezulta ca tehnologia prin impingere cu scut

reprezinta solutia optima din punct de vedere economic.

lucrarea va crea un impact minim asupra fundatiilor

cladirilor din zona;

eventualele tasari ce pot aparea in tipul executiei au

valori mult mai mici decat in cazul executarii cu sapatura

deschisa;

sunt afectate suprafete reduse de teren, deci efectele

asupra traficului rutier si pietonal sunt minime.


EXECUTIE COLECTOR BANEASA Dn 1200 mm



Optiuni considerate:

• executie cu sapatura deschisa;

• executie prin impingere cu scut.

Solutia adoptata:

• executie prin impingere cu scut cu tubulatura DN 1200 din

beton armat prin creerea unui microtunel cu mijloace

propulsate hidraulic si evacuarea pamantului pe cale

hidraulica.



Camera de lansare scut



Scut pentru impingere tevi si macara pentru lansare scut- coborare

tuburi


COLECTOR BANEASA – Evaluare costuri –sapatura deschisa


COST

UNITAR

[EUR]

COST

INVESTITIE

[EUR]

Camera lansare scut PJ1 1 buc 14,000 14,000

Camera racord si evacuare scut CV1 1 buc 5,625 5,625

Decopertare 455 m2 5 2,275

Sapatura mecanica 2,095 m3 18 37,710

Sapatura manuala 228 m3 31 7,068

Sprijiniri 1659 m2 60 99,540

Transport material sapat pe distanta de 5

km cu autotrailer de 20 t8049 m3 6 48,294

Pat de nisip 68 m3 21 1,428

Pozare conducta 162.5 m 460 74,750


Umplutura+udare+compactare 2209 m3 7 15,463

Refacere structura rutiera 455 m2 14 6,370

COST INVESTITIE (EUR) 316,583

ROTUND 320,000



COLECTOR BANEASA – Evaluare costuri – impingere cu scut


COST

UNITAR

[EUR]

COST

INVESTITIE

[EUR]

Camera Lansare Scut PJ1 1 buc 14,000 14,000

Camera Racord si Evacuare Scut CV1 1 buc 5,625 5,625

Impingere cu scut 162.5 m 1,160 188,500

Camine de Vizitare 5 buc 812 4,060

Transport Material Sapat pe Distanta de 5

Km cu Autotrailer 20 t435 t 6 2,610

COST INVESTITIE (EUR) 214,795

ROTUND 215,000



COMPARATIE INTRE CELE DOUA METODE

Lucrare Lungime

colector

(m)

Cost total (EURO) Cost specific

(EURO/m.l.)

Cu sapatura

deschisa

Impingere

cu scut

Cu sapatura

deschisa

Impingere

cu scut

Colector

Boanca

1008 4.200.000 2.600.000 3.893 2.396

Colector

Baneasa

162.5 320.000 210.000 1.948 1.322

Din punct de vedere al costurilor executia colectoarelor prin

tehnologia impingerii cu scut este net mai avantajoasa.


AVANTAJE ALE TEHNOLOGIEI PRIN IMPINGERE CU SCUT

• suprafata de teren afectat este foarte redusa;

• efectul asupra traficului rutier este minim;

• executia colectorului se poate realiza si in prezenta apei

subterane, fiind necesare epuismente doar in cazul incintelor de

lansare/ evacuare a utilajului;

• accesul la adancimea de pozare se face fara excavarea intregii

coloane de pamant pe traseul colectorului, si deci impactul asupra

retelelor edilitare existente este redus strict la eventualele retele

pozate la aceeasi adancime;

• incintele de lansare si evacuare a utilajului devin ulterior

constructii accesorii;


AVANTAJE ALE TEHNOLOGIEI PRIN IMPINGERE CU SCUT

• volumele excavate mai reduse decat in cazul executiei cu

sapatura deschisa;

• numarul persoanelor implicate in executie este relativ redus;

• pozarea colectorului se poate face inclusiv sub obstacole;

• calitatea si precizia executiei sunt superioare;

• se poate realiza independent de conditiile meteorologice;

• adancimea la care se face pozarea nu influenteaza semnificativ

costul executiei;

• lucrarile de sprijinire se realizeaza doar punctual, in cazul

incintelor de lansare/evacuare a scutului

CAPITOLUL 6. Concluzii

CONCLUZII GENERALE

• In lucrare se realizeaza o sinteza a metodelor de executie a

sistemelor de colectare a apelor uzate. Se pun in evidenta

avantajele si dezavantajele fiecarui tip de metode;

• Se realizeaza o sinteza documentara privind metodele fara

sapatura deschisa si in special metoda impingerii cu scut;

• In ultimul capitol se realizeaza doua studii de caz privind

aplicarea metodei prin impingere cu scut la executia canalizarilor;

• Sunt analizate caracteristicile amplasamentelor si se realizeaza o

analiza de optiuni pentru fiecare studiu in parte. Analiza de optiuni

releva avantajele incontestabile ale utilizarii metodei de impingere

cu scut in montajul conductelor din mediul urban in raport cu

montajul in transee deschisa;

CAPITOLUL 6. Concluzii

CONCLUZII GENERALE

• Constrangerile in ceea ce priveste traficul, conditiile de

amplasare in trama stradala, conditiile de sol si imposibilitatea in

anumite situatii de a realiza lucrari cu sapatura deschisa

recomanda metodele fara sapatura care nu afecteaza infrastructura

existenta si care nu produc deranjamente importante caracteristice

santierelor deschise;

• Puse in balanta din punct de vedere tehnico-economic, metodele

fara sapatura deschisa sunt adesea mai avantajoase in raport cu

sapatura deschisa;

• Se considera ca raspandirea metodelor fara sapatura deschisa ca

metode de montaj ale conductelor in zone urbane dense va capata

o amploare din ce in ce mai mare, odata cu progresul tehnologic

important in domeniul masinilor specifice acestor metode,

respectiv cu cresterea nivelului de aglomerare a tramei stradale.

metode si tehnologii moderne de executie a retelelor de canalizare

Documents