مرجع تخصصی آب و فاضلاب

لوله کشی جایگزین (Pipe Bursting): روشها، محاسبات، ساخت دستگاه، و شیوه اجرا

۱. روش های Pipe Bursting

این روش برای جایگزینی لوله های فرسوده بدون حفاری گسترده استفاده میشود و به دو دسته اصلی تقسیم میشود:

• روش استاتیک (Static Bursting):

  • استفاده از یک سر شکستن (Bursting Head) متصل به کابل یا میله های فولادی.

  • نیروی کششی توسط وینچ یا سیستم هیدرولیک اعمال میشود.

  • مناسب برای لوله های چدنی، بتن مسلح، یا سفالی.

• روش پنوماتیک (Pneumatic Bursting):

  • استفاده از ابزار ضربهای (Hammer Tool) که با فشار هوا یا هیدرولیک لوله قدیمی را خرد میکند.

  • مناسب برای خاک های سست یا لوله های پلیمری.

۲. محاسبات کلیدی

• محاسبه نیروی کششی (Pulling Force):
  Ftotal​=Fsoil​+Fpipe​+Ffriction​

  • Fsoil​=γ×D2×L×K
    γ=وزن مخصوص خاک، D=قطر لوله، L=طول مسیر، K=ضریب مقاومت خاک

  • Fpipe​=σ×A
    σ=مقاومت کششی لوله قدیمی، A=سطح مقطع

  • Ffriction=μ×NFfriction​=μ×N
    μ=ضریب اصطکاک، N=نیروی عمودی

• محاسبه حجم جابه جایی خاک:
  V=π×(Rnew2​−Rold2​)×L

  • برای جلوگیری از بالازدگی خاک (Heaving)، حجم خاک جابهجا شده باید کمتر از ظرفیت تحمل زمین باشد.

۳. ساخت دستگاه و تجهیزات

• سر شکستن (Bursting Head):

  • جنس فولاد سخت کاری شده با لبه های تیز یا کاربید تنگستن.

  • قطر سر باید ۲۰-۳۰٪ بزرگتر از لوله جدید باشد.

• سیستم کششی:

  • وینچ هیدرولیک با ظرفیت نیروی ۱۰۰-۵۰۰ تُن.

  • میله های فولادی توخالی (Rods) یا کابل های فولادی.

• لوله جدید:

  • معمولاً از جنس HDPE یا PVC با درجه بندی فشار (DR) مناسب.

۴. شیوه اجرا

۱. بررسی اولیه:

• بازرسی لوله قدیمی با دوربین CCTV برای شناسایی شکستگی ها یا انسداد.

• تعیین عمق، جنس لوله، و شرایط خاک.

۲. حفر چاله های ورودی و خروجی:

• چاله ورودی (Launch Pit): برای نصب دستگاه.

• چاله خروجی (Receiving Pit): برای جمع آوری لوله شکسته شده.

۳. نصب دستگاه:

• سر شکستن به لوله جدید متصل میشود.

• سیستم کششی (وینچ یا پنوماتیک) در چاله ورودی نصب میشود.

۴. فرآیند شکستن و جایگزینی:

• سر شکستن به داخل لوله قدیمی هدایت شده و با اعمال نیرو، لوله را خرد میکند.

• همزمان، لوله جدید به جای لوله شکسته شده کشیده میشود.

۵. کنترل و نظارت:

• نظارت بر نیروی کششی و همترازی لوله جدید با حسگرها.

• تست فشار و آببندی پس از نصب.

۵. چالش ها و راهکارها

• خطر بالازدگی خاک (Heaving):

  • راهکار: کاهش سرعت اجرا یا تزریق دوغاب به فضای خالی.

• برخورد با موانع ناشناخته (مانند سنگها):

  • راهکار: استفاده از سرهای شکستن با قابلیت خردکنندگی بالا.

• شکست لوله جدید در خاکهای سخت:

  • راهکار: انتخاب لوله با مقاومت کششی بالا (مانند HDPE با DR11).

۶. مزایای Pipe Bursting

• کاهش هزینه های حفاری و اختلال در ترافیک.

• افزایش قطر لوله تا ۵۰٪ نسبت به لوله قدیمی.

• امکان اجرا در عمق های زیاد (تا ۱۰ متر).

با استفاده از این روش، شبکه های آب فرسوده با حداقل تخریب سطح زمین بازسازی میشوند. انتخاب روش مناسب (استاتیک یا پنوماتیک) به جنس لوله قدیمی، شرایط خاک، و بودجه پروژه بستگی دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب