Infrastructură de apă şi canal şi alte utilităţi

Infrastructura de apă și canal și alte utilități reprezintă o investiție semnificativă din partea majorităţii municipalităților. De peste 100 de ani, rețelele de distribuție a utilităților au fost amplasate în conducte subterane sau canale. Pentru instalarea conductelor noi și a comunicațiilor și pentru repararea acestora, a fost utilizată metoda convențională, prin şanţ deschis. În orașe și zonele urbane, aceste rețele de distribuție sunt situate sub drumurile publice. Acest lucru le face deseori dificile de accesat, în special în zonele cu numeroase clădiri sau trafic greu.

Atunci când infrastructura conductelor nu este bine întreținută, aceasta încetează să mai funcționeze într-un moment dat. Astfel de exemplu, în cadrul sistemelor de alimentare cu apă, acest lucru poate avea rezultat scurgeri semnificative și posibile deficiențe de apă. Nefuncţionarea sau funcţionarea necorespunzătoare a sistemelor de canalizare, conductele crăpate și deteriorate pot provoca scurgerea apelor uzate, ceea ce are rezultat contaminarea apelor din pânza freatică. Aceste probleme au dese ori un impact negativ asupra sănătății și mediului.

Cele mai vechi sisteme de utilități în subteran, sunt situate de obicei în apropiere de suprafață. Sistemele instalate mai târziu sunt amplasate cel mai frecvent la adâncimi mai mari sau sunt “împletite” cu instalațiile inițiale. Modalitatea convențională de reparație prin săparea de şanţuri deschise perturbă inevitabil traficul, afacerile și serviciile. Această întrerupere are un impact negativ asupra mediului în ceea ce privește calitatea aerului, zgomotul și alte tipuri de poluare, precum și vegetația și clădirile locale. Acest lucru, la rândul său, reduce calitatea vieții localnicilor. Asigurarea și întreținerea unor reţele de utilități sigure și eficiente necesită tehnologii și abordări mai ecologice şi prietenoase mediului, prin care îşi asigură deopotrivă şi sprijinul comunităţii.

Tehnologiile trenchless reduc la minim necesarul de şanţuri deschise, pot reduce semnificativ impactul negativ pe care-l au pe mediu montajul, mentenanţa şi reparaţiile. Prin minimizarea activităților de excavare şi a şanţurilor, blocajele de trafic sunt reduse semnificativ, reducându-se astfel şi poluarea aerului și zgomotul. În plus, tehnologiile trenchless pot folosi conductele și materialele deja existente și pot reduce la minim distrugerile cauzate de pământul excavat și deteriorarea suprafeței arterelor rutiere ca urmare a activităţilor de excavare.

Variante tehnologice pentru trasarea de comunicații noi (conducte de apă şi canal, electricitate etc.):

În momentul de faţă, există două modalități de bază pentru amplasarea noilor conducte sau înlocuirea vechilor comunicații subterane – convenționale prin excavare (cu şanţ deschis) și trenchless.

Abordarea convențională se caracterizează prin cantitatea imensă de muncă fizică necesară care trebuie efectuată pentru amplasarea sau repararea sistemelor de utilităţi. În mod normal este nevoie de mult timp și bani pentru excavarea cantităților uriașe de pământ, iar punerea ulterioară la loc a masei de sol şi umplerea şanţurilor este de obicei un proces destul de scump datorită costului materialelor de umplere utilizate. În plus, o mare parte a activității în toate cele patru etape descrise, presupune muncă intensă, implicând diferite abilităţi care trebuie coordonate între mai multe companii și autorități. În acest fel, un proiect mare poate fi extins pe o perioadă lungă de timp și poate deveni foarte distructiv în aspect social, economic și de mediu.

Tehnologiile trenchless presupun şi ele lucrări de excavare, însă acestea sunt cu cca. 95% mai puţine decât modalitatea convenţională cu şanţ deschis. Proiectele pentru tehnologiile trenchless presupun o evaluare atentă și o cercetare detaliată a stării existente a conductelor subterane și a condițiilor de sol pentru selectarea celui mai potrivit echipament. Tehnologia și abordarea trebuie determinate luându-se în considerare posibilitatea de a face o mică excavare care va fi folosită ca punct de plecare. Determinarea celor mai potrivite echipamente care trebuie folosite, locul de realizare a săpăturii inițiale și traseul pentru o nouă conductă necesită cercetări inițiale atente.

Tehnologiile trenchless însă presupun numeroase alte avantaje unice. Astfel, de exemplu, la aşezarea de conducte noi, inginerii pot realiza sondaje în aproape orice tip de condiții de sol, indiferent de adâncime. În cazul lucrărilor de canalizare în special, tehnologiile trenchless pot avea rezultat economii semnificative datorită evitării marilor excavaţii, şanţuri sau tranşee şi astuparea acestora după finalizarea proiectului.

Aplicarea tehnologiilor trenchless:

Aşezarea în subteran de noi conducte și comunicații

Diferitele metode de aşezare a conductelor și comunicațiilor noi pot fi clasificate ca Foraj orizontal direcţionat (Horizontal Directional Drilling) sau foraj direcţionat (Guided Boring), microtunelare (Microtunneling) și Înfigere orizontală (cârtiţe pneumatice, ciocane etc.)

HDD se foloseşte pe tot mapamondul, fiind foarte popular în America de Nord şi câştigând în notorietate

Un HDD este, de regulă o operaţiune compusă din două sau trei etape. Prima etapă presupune realizarea orificiului de intrare (foraj), care ulterior este lărgit cu ajutorul unor dispozitive de lărgire tip melc, până când se atinge dimensiunea dorită. De regulă, forarea începe de la suprafaţă şi pe parcursul întregului proces se aplică lichid de foraj care are în componenţă apă, bentonită şi polimeri. Mașinile variază de la utilaje de mici dimensiuni, compacte și mobile pentru orificii mici în spații închise până la mașini de dimensiuni foarte mari pentru diametrele mari și distanțele de până la câțiva kilometri. HDD este un proces complet dirijabil dar până de curând nivelul de precizie nu a fost potrivit pentru realizarea instalaţiilor de canalizare cu ţevi cu gravitaţie. În momentul de faţă tehnica a ajuns la un nivel destul de perfecţionat încât să permită realizarea reţelelor de canalizare cu precizie de până la 0.1%. Există deja mai multe sisteme similare construite pe teritoriul Bulgariei. Tehnica este utilizată pe scară largă pentru construirea rețelelor de alimentare cu apă și pentru amplasarea în subteran a cablurilor, precum și pentru conductele de gaz și petrol.

Microtunelarea sau pipejacking este forma mai precisă a forajului orizontal, cu ajutorul căreia se pot obține rezultate extrem de precise. Această modalitate se deosebeşte nu numai prin precizie, ci și prin diametrele și lungimile mai mari pentru care este utilizată. Pentru microtunelare se folosește un echipament capabil să sape tuneluri TBM (Tunel Boring Machine) controlat din suprafață. Acționarea şi deplasarea acestui echipament se face prin nişte cilindri hidraulici montați în căminul/orificiul de pornire. Cămăşuiala tunelului este făcută cu nişte ţevi special proiectate şi fixate în spatele utilajului TBM, care servesc ca o legătură între utilajul de microtunelare şi cilindrii hidraulici din şanţul de pornire. Inițial, această tehnologie a fost utilizată pentru țevile şi conductele de mari dimensiuni din beton, de peste 400 mm, dar în prezent permite instalarea tevţilor cu diametre de până la 2500 mm și mai mari pe țevi din GRP, beton etc.

Cârtiţele pneumatice se folosesc de regulă pentru subtraversări pe distanţe mai scurte sub drumuri şi sub alte echipamente, precum şi pentru trasarea branşamentelor de utilităţi către diverse clădiri. Cel mai mare avantaj este mobilitatea şi poziţionarea rapidă. Aplicarea ţecilor/conductelor poate fi realizată în câteva minute, iar precizia și exactitatea sunt destul de satisfăcătoare.

Modele mai mari pot fi folosite pentru înfigerea țevilor de cuvelaj cu diametre de până la 2500 mm. Acest proces se efectuează prin ataşarea ciocanului la partea din spate a țevii care urmează a fi înfiptă, ulterior ciocanul respectiv începe împingerea ţevii în pământ. Procesul de împingere este realizat extrem de repede şi de uşor, cu impact minim asupra mediului.

Ţeavă-în-ţeavă este o modalitate pentru înlocuirea ţevilor şi conductelor existente. Această modalitate a câştigat tot mai mult în notorietate datorită infrastructurii destul de învechite şi care necesită înlocuire. Datorită comunicațiilor deja construite în jurul conductelor existente, înlocuirea lor s-a dovedit a fi o mare provocare, având în vedere faptul că înlocuirea trebuia făcută fără deteriorarea infrastructurii existente din jur. Această metodă face posibilă efectuarea acestei înlocuiri fără nici un pericol pentru echipamentele existente din jur. În plus mai permite şi creşterea diametrilor ţevilor înlocuite. Înlocuirea în sine se face prin distrugerea treptată a ţevilor vechi și aşezarea unor ţevi noi în locul celor vechi.

Reabilitarea conductelor existente reprezintă o nouă modalitate de lucru care se foloseşte de o perioadă relativ de scurtă. Prin acest procedeu de lucru, după curăţarea conductei vechi și după stabilirea daunelor pe aceasta, ţeava învechită este acoperită cu o nouă acoperire care o întărește și o face mai rezistentă. Astfel, în practică, se obține o conductă nouă în cea veche, fără o modificare semnificativă a diametrului. Grosimea noii acoperiri depinde de cerinţele proiectului. Se foloseşte pe scară largă pentru reabilitarea canalelor de canalizare vechi, deoarece se păstrează aceeași capacitate a conductei.

Fiecare dintre aceste modalităţi de lucru poate fi examinată și documentată prin CCTV. Acestea sunt nişte camere mobile care se folosesc pentru inspectarea sistemelor de conducte vechi și noi. Cu ajutorul lor, se poate face o inspecție cu adevărat detaliată pentru a se garanta acuratețea instalației trenchless. De asemenea, pot fi folosite pentru a verifica cât de fiabile sunt conductele vechi, starea lor tehnică, grosimea peretelui etc.