Post on 08-Aug-2015
description
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;
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
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
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
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
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
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);
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
SECURIZAREA
CAMERELOR
Sprijinire temporara
Sprijinire permanenta
Nesprijinite prin sapare cu taluz – necesar
studii geotehnice
Unghiuri permise pentru excavarea diferitelor tipuri de soluri.
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
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.
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
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
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
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
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere cu scut
CONDUCTE PENTRU IMPINGEREA CU SCUT
CAPITOLUL 4. Tehnologia impingere 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
CAPITOLUL 5. Studii de caz
Executie colector Boanca Dn 2400 mm
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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.
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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;
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BOANCA – OPTIUNI CONSIDERATE
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;
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BOANCA – OPTIUNI CONSIDERATE
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
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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
240 cm, executata prin foraj orizontal
68.00
6 Camera C3. Realizeaza schimbarea de directie in
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
240 cm, executata prin foraj orizontal
500.00
8 Camera C4. Realizeaza schimbarea de directie in
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
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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
Camine de vizitare 5 buc 812 4,060
COST INVESTITIE (EUR) 4,212,094
ROTUND 4,200,000
COST SPECIFIC COLECTOR (EUR/m.l.) 3,893
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BOANCA – PROFIL LONGITUDINAL
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BOANCA – DETALII CAMERA C1 - LANSARE
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BOANCA – DETALII CAMERA C3 - EVACUARE
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BOANCA – Evaluare costuri – impingere cu scut
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 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
COST SPECIFIC COLECTOR (EUR/m.l.) 2,396
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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.
CAPITOLUL 5. Studii de caz
EXECUTIE COLECTOR BANEASA Dn 1200 mm
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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.
CAPITOLUL 5. Studii de caz
EXECUTIE COLECTOR BANEASA Dn 1200 mm
Camera de lansare scut
CAPITOLUL 5. Studii de caz
EXECUTIE COLECTOR BANEASA Dn 1200 mm
Scut pentru impingere tevi si macara pentru lansare scut- coborare
tuburi
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BANEASA – Evaluare costuri –sapatura deschisa
LUCRARE CANTITATE UM
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
Camine de vizitare 5 buc 812 4,060
Umplutura+udare+compactare 2209 m3 7 15,463
Refacere structura rutiera 455 m2 14 6,370
COST INVESTITIE (EUR) 316,583
ROTUND 320,000
COST SPECIFIC COLECTOR (EUR/m.l.) 1,948
CAPITOLUL 5. Studii de caz
COLECTOR BANEASA – Evaluare costuri – impingere cu scut
LUCRARE CANTITATE UM
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
COST SPECIFIC COLECTOR (EUR/m.l.) 1,322
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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.
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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;
CAPITOLUL 5. Studii de caz
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.