Modele kontroli, Inżynieria sanitarna, Artykuły branżowe
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
projektowanie
Modele kontroli, opisu i oceny
w procesie planowania rehabilitacji sieci
infrastruktury podziemnej miast
1.Wstęp
Ze względu na procesy starzeniowe, błędy eksploatacji i od-
działywanie zewnętrzne przewody infrastruktury podziemnej
1
,
ulegają destrukcji o charakterze skokowym lub rozłożonym
w czasie. Wynikające stąd przerwy w funkcjonowaniu lub
nieodpowiedni poziom funkcjonowania sieci wymagają pod-
jęcia odpowiednich działań, których zasadniczym efektem
jest rehabilitacja techniczna (odnowa) przewodu, obejmująca
w skrajnym przypadku zastąpienie uszkodzonych przewodów
nowymi. Zarówno rozłożona w czasie, jak i skokowa destrukcja
przewodów, może prowadzić do wystąpienia stanu awaryjnego
przewodu, a wykrycie tego stanu nie zawsze jest oczywiste.
Problemy z rozpoznaniem uszkodzeń przewodów są jaskraw-
sze w sytuacji, gdy negatywne zmiany zachodzą stopniowo
– są rozłożone w czasie. Sytuacja ta ma znaczenie szczególnie
w sieciach kanalizacyjnych. Przewody kanalizacyjne, absolutnie
nie spełniające wymagań szczelności i nośności, mogą funkcjo-
nować powodując skażenie środowiska, stwarzając potencjalne
(losowe) zagrożenie zapadnięcia się terenu nad uszkodzonym
przewodem, a jednocześnie sytuacja ta może zostać nie rozpo-
znana przez zarządzającego.
Działania podejmowane przez zarządzających siecią, powinny
zmierzać do ograniczenia ilości awarii na sieciach, podstawo-
wym jest aspekt uniemożliwienia propagacji uszkodzeń do
stanu katastrofy budowlanej. Prawidłowe planowanie rehabili-
tacji technicznej przewodów infrastruktury podziemnej, wymaga
więc spełnienia przynajmniej dwóch warunków:
1. niezbędna jest umiejętność wykrycia zaistniałego stanu
uszkodzenia,
2. niezbędna jest dogłębna wiedza na temat zasad funkcjono-
wania przewodów w określonym otoczeniu i wynikająca z tej
wiedzy umiejętność zdefiniowania stanu uszkodzenia kwalifi-
kującego przewód do odnowy, przy uwzględnieniu możliwości
finansowych zarządzającego.
Celem niniejszego artykułu jest przypomnienie podstawowych
informacji na temat strategii rehabilitacji technicznej przewodów
oraz głównych zasad tworzenia systemów danych o stanie sieci,
stanowiących punkt wyjścia w planowaniu rehabilitacji.
obiektu technicznego (analogia do pożaru budynku i przepro-
wadzanej akcji ratowniczej). Strategia ta była i jest bliska sieciom
infrastruktury podziemnej, ze względu na „ukryty” charakter ich
pracy, owocujący nieoczekiwanymi awariami, charakterystyczny
szczególnie dla sieci wodociągowych, jak również dla gazocią-
gów. Zalety i wady tej strategii zostały przedstawione w tabeli
1. Poprzez analizę występujących w przeszłości przypadków
możliwe jest efektowne poprawienie tej strategii. Odcinki
przewodów, które okazały się szczególnie wrażliwe na uszko-
dzenia, mogą być zapobiegawczo poddawane rehabilitacji.
W ten sposób, bez prowadzenia kosztownych inspekcji, dzięki
analizom statystycznym poprawiona może zostać niska nieza-
wodność funkcjonowania systemu. Należy jednak podkreślić,
że w warunkach funkcjonowania miast, każda nieoczekiwana
awaria, usuwana najczęściej metodami wykopowymi, powoduje
powstanie dużych strat określanych mianem „kosztów społecz-
nych”. Powoduje to, że strategia „straży pożarnej” powinna być
zastępowana przez takie strategie, które prowadzą do usunięcia
negatywnych zmian w sieciach, jeszcze przed wystąpieniem sta-
nu awaryjnego, pomimo większych kosztów przeznaczanych na
działania profilaktyczne.
Strategia odciążeniowa
nie zakłada odnawiania starych ele-
mentów składowych sieci, lecz budowę nowych, w celu m.in.
zredukowania stopnia wykorzystania starych. System zwiększa
swoją niezawodność, poddawane zaś mniejszym wymuszeniom
stare przewody, wolniej ulegają procesom starzenia, przez
co zwiększa się czas ich użytkowania. Strategia ta znajduje
zastosowanie w przypadku przewodów tranzytowych, trans-
portujących wodę lub gaz, rzadziej w sieciach ciepłowniczych.
Wymaga podkreślenia, że strategia ta związana jest z nowymi
inwestycjami wynikającymi z prognozowanego w przyszłości
zapotrzebowania na media i nie rozwiązuje problemu starych
przewodów, ulegających stopniowej destrukcji. Nie może więc
być traktowana jako jedyna alternatywa dla zarządzających sie-
cią przewodów.
W
strategii okresowej wymiany
elementy systemu zastępo-
wane są nowymi w ustalonych przedziałach czasu, bez względu
na to, czy znajdują się w dobrym czy złym stanie. Naturalnie,
w sytuacji wcześniejszego wystąpienia awarii element również
podlega wymianie (wyróżnić więc można wymianę awaryjną
lub profilaktyczną). Strategię tę stosuje się raczej w systemach,
których elementy mają krótki czas użytkowania, a proces zuży-
cia przebiega podobnie (nie ma dużych różnic między poszcze-
gólnymi elementami). Możliwe jest matematyczne oszacowanie
optymalnego czasu wymiany elementu. W praktyce, ze względu
ilość różnorodnych czynników wpływających na proces starze-
nia się przewodów i obiektów sieciowych, przy zakładanym
1. Strategie rehabilitacji technicznej
przewodów
Zasadniczo można wyróżnić pięć podstawowych strategii
rehabilitacji technicznej sieci infrastruktury podziemnej, których
wady i zalety zostały przedstawione w tabeli 1.
Strategia „straży pożarnej”
zakłada podjęcie działań przez
zarządzającego siecią, dopiero w momencie wystąpienia awarii
Bogdan Przybyła*
Politechnika Wrocławska
22
Inżynieria Bezwykopowa
maj 2004
projektowanie
strategia odnowy podstawowe założenia
zalety
wady
strategia straży pożarnej działania podejmowane są dopiero po
wystąpieniu uszkodzenia
brak kosztów inspekcji
niski poziom niezawodności funkcjonowania
systemu, konieczność utrzymywania perso-
nelu obsługującego awarie w ciągłej wysokiej
gotowości, usuwanie awarii pod presją czasu,
problematyczne planowanie budżetu i stanu
osobowego przedsiębiorstwa
strategia odciążeniowa odciążenie istniejących składowych
sieci poprzez budowę dodatkowych
elementów w celu zwiększenia nieza-
wodności systemu
brak kosztów inspekcji, większa niezawodność
dostarczania mediów, możliwość elastycz-
nego planowania budżetu i stanu osobowego
przedsiębiorstwa
nie odnawia się starych elementów sieci, nastę-
puje jedynie wydłużenie ich czasu starzenia
strategia okresowej wymiany wymiana składowych sieci w ustalo-
nych przedziałach czasu, niezależnie od
aktualnego ich stanu
brak kosztów inspekcji, łatwe planowanie
budżetu i stanu osobowego przedsiębiorstwa
podwyższenie kosztów rehabilitacji wynika-
jące z niewykorzystanego czasu użytkowania
elementów
strategia odnowy z inspekcją inspekcja w ustalonych przedziałach
czasu i rehabilitacja składowych
sieci przeprowadzana odpowiednio do
wyników inspekcji
wysoka niezawodność funkcjonowania syste-
mu, nie ma konieczności tworzenia baz danych
o systemie
wysokie koszty inspekcji, niepewne średniookre-
sowe planowanie budżetu i składu osobowego
przedsiębiorstwa
prognozowana strategia
odnowy z inspekcją
przeprowadzanie inspekcji i wynika-
jących z nich rehabilitacji przy uwzględ-
nieniu prognozowanego procesu
zużycia składowych sieci
wysoka niezawodność funkcjonowania
systemu, niskie koszty inspekcji, możliwość
wyprzedzającego planowania budżetu i składu
osobowego, możliwość średniookresowego
prognozowania rehabilitacji dzięki rozpoznaniu
procesu fizycznego i funkcjonalnego starzenia
się sieci
wysokie nakłady na tworzenie i aktualizację
baz danych sieci, konieczność opracowania
i aktualizowania modeli procesu starzenia się
składowych sieci
Tabela 1. Typy strategii rehabilitacji technicznej obiektów infrastruktury podziemnej
długim czasie ich użytkowania (np. min. 50 lat w kanalizacji,
niezależnie od materiału) strategii tej nie stosuje się dla nich,
a jedynie dla drobnych elementów wyposażenia, jak np. gazo-
mierze i wodomierze.
Strategia odnowy z inspekcją
- podczas gdy omówione po-
wyżej strategie nie zakładały prowadzenia kontroli sieci, w tym
przypadku rehabilitacja jest następstwem kontroli i dokonanej
na jej podstawie oceny stanu składowych sieci. Jeżeli więc
w wyniku kontroli stwierdza się, że wielkości opisujące stan
obiektu leżą w ustalonym obszarze krytycznym, podejmuje się
decyzje o przeprowadzeniu odnowy technicznej obiektu. Nie-
zbędne jest więc tu zdefiniowanie wskaźników stanu i przyjęcie
dla nich wartości interwencyjnych, odniesionych do poziomu
uszkodzenia obiektu. Sprecyzowane muszą być też metody
kontroli (inspekcji) umożliwiające dedukcję tych wskaźników,
oparte na jednoznacznych kryteriach przedziały czasu między
kontrolami, sposoby przechowywania i analizy wyników kon-
troli. Od przyjętych rozwiązań zależą koszty strategii, jak i nieza-
wodność funkcjonowania systemu. Strategia ta może znajdować
zastosowanie wszędzie tam, gdzie możliwe jest przeprowadza-
nie systematycznych kontroli. Przykładowo można tu wymienić
kontrole stanu nawierzchni drogowych, obiektów mostowych,
sieci kanalizacyjnych.
W sytuacji gdy wyniki inspekcji są wykorzystywane jedynie
jako czynniki determinujące, przeprowadzenie rehabilitacji
przewodów i obiektów sieciowych, możliwości średniookreso-
wego planowania budżetu przedsiębiorstwa oraz jego składu
osobowego są ograniczone. W celu likwidacji tych niepewności,
wyniki kontroli powinny być magazynowane i przetwarzane,
następnie w celu uzyskania prognoz opisujących zachowanie się
systemu w przyszłości. Przechodzi się w ten sposób do ostatnie-
go z opisywanych tu rodzajów strategii –
prognozowanej stra-
tegii odnowy z inspekcją
. Prognozowany przebieg starzenia
się (lub zużycia) składowych systemu, opracowany na podstawie
przeprowadzonych w przeszłości wielokrotnych kontroli syste-
mu, przy uwzględnieniu wszelkich wymuszeń, warunków brze-
gowych funkcjonowania i charakterystyk materiałowych stanowi
podstawę tej strategii. Terminy kolejnych kontroli i rehabilitacji
planowane są w powiązaniu z tymi prognozami. Należy podkre-
ślić, że tak wyznaczone prognozy dotyczą procesu fizycznego
zużycia elementów. Innym, niepomijalnym jednak zagadnieniem
jest rozpoznanie tzw. „moralnego” zużycia obiektów, stanowią-
cego istotny czynnik w planowaniu budżetu przedsiębiorstwa.
W strategii tej, w najczęściej spotykanym przypadku, zaplano-
wanie kolejnych kontroli i rehabilitacji w okresie krótko i śred-
nioterminowym, jak również oszacowanie czasu użytkowania
przewodów, dokonywane jest przez pracowników przedsiębior-
stwa, przy czym informacje uzyskane z baz danych weryfiko-
wane są przez ich własne doświadczenia. Możliwe jest również
opracowanie modeli, które bazując na zebranych wcześniej
danych, przy ich bieżącym uaktualnianiu, dokonują symulacji
zmian zachodzących w sieci, planując kolejkę inspekcji i rehabi-
litacji w odniesieniu do aktualnej sytuacji [1].
Jak łatwo zauważyć, prognozowana strategia odnowy sieci jest
etapem rozwoju strategii z inspekcją, gdy uzyskany z biegiem
czasu materiał staje się bazą do przeprowadzenia odpowiednich
analiz statystycznych. Dzisiejsze możliwości techniczne, szcze-
gólnie w zakresie informatyki powodują, że efektywność takich
analiz wzrasta i uzyskane prognozy mogą dobrze przedstawiać
procesy zachodzące w sieciach. Aktualnie ten rodzaj strategii sta-
je się dominującym w wieloelementowych urządzeniach i sys-
temach technicznych, do jakich zaliczają się sieci infrastruktury
podziemnej. Wprowadzenie prognozowanej strategii odnowy
uwarunkowane jest funkcjonowaniem w przedsiębiorstwie:
• programu systematycznej kontroli przewodów i obiektów
sieciowych,
• systemu analizy wyników kontroli (w tym dla opisu i oceny
stanu sieci),
• systemu przechowywania, uaktualniania i udostępniania
danych o sieci, (z uwzględnieniem kontroli i rezultatów oceny).
• wystarczający i odpowiedni dla prognozowania zmian
zachodzących w sieci zbiór danych, jak również sprawdzony
model teoretyczny wykorzystywany do prognozowania.
2. Modele kontroli
Jak wspomniano powyżej, prowadzenie kontroli sieci zmierza
do wykrycia uszkodzeń w przewodach lub obiektach siecio-
wych. Prowadzenie powtarzających się kontroli pozwala na
Inżynieria Bezwykopowa
maj 2004
23
projektowanie
Rys.1. Program kontroli dwustopniowej [3]
T – czas amortyzacji, q – współczynnik dokładności kontroli
itp. oraz ze względu na poziom dokładności kontroli np.: kontrole
bieżące, kontrole ekspertyzowe i inne. Cel i zakres kontroli wyma-
ga indywidualnego zdefiniowania lub sprecyzowania. Decydujące
znaczenia ma to, czy mamy do czynienia z kontrolą jednorazową
(np.: w ramach ekspertyzy wykonywanej przez niezależny środek
badawczy), czy ze składową pewnego całościowego programu
kontroli. Oczywiście, nie do pominięcia jest rodzaj sieci infrastruk-
tury podziemnej, której kontrola ma dotyczyć.
Program kontroli przewodów jest niezbędną składową strate-
gii odnowy z inspekcją. Możemy go zdefiniować jako złożenie
kontroli o różnym poziomie dokładności, realizowanych w sta-
łych lub zmiennych przedziałach czasu, przy uwzględnieniu
dodatkowych kryteriów wskazujących na kolejność ich przepro-
wadzania w różnych częściach sieci. W pracy [2] analizowano to
zagadnienie szczegółowo w odniesieniu do sieci kanalizacyjnej,
jednak przedstawione tam rozważania mają charakter uniwersal-
ny. Na rysunku nr 1. przedstawiono program kontroli dwustop-
niowej, zaproponowany pierwotnie dla obiektów mostowych.
Ponieważ stan przewodów i obiektów sieciowych ulega
z czasem pogorszeniu, zwiększa się prawdopodobieństwo
konieczności przeprowadzenia remontu. W celu ograniczenia
strat związanych z pracą uszkodzonego przewodu, należy ogra-
niczyć długość przedziału czasu między wystąpieniem stanu
uszkodzenia, a momentem rozpoznania (wykrycia) tego stanu.
Z tego względu, zwiększenie prawdopodobieństwa wystąpienia
uszkodzenia w przewodach, wymaga zwiększenia częstości ich
kontroli. Rysunek nr 2. przedstawia program kontroli przewidu-
jący zwiększenie ich częstości, ze względu na pogorszenie stanu
przewodu, przy zmiennym, dostosowanym do potrzeb współ-
czynniku dokładności kontroli q.
Większość przewodów infrastruktury podziemnej miast
stanowią przewody nieprzełazowe – przewody o średnicach
uniemożliwiających przebywanie w nich pracowników. Wła-
ściwie jedynie w systemie kanalizacyjnym, występują przewody
o średnicy większej niż 0,80 – (przy takiej średnicy zakłada się
możliwość pracy ludzi wewnątrz przewodu). Ponadto przewody
wodociągowe, gazowe i ciepłownicze, pracują pod ciśnieniem
wypełniającego je medium. Oba wymienione czynniki powo-
dują, że przy obecnym stanie techniki, możliwości przeprowa-
dzania powtarzających się kontroli, o zmiennym poziomie do-
kładności są bardzo ograniczone. Istnieje zasadnicza możliwość
analizy uszkodzeń przewodu z jego wnętrza, poprzez wprowa-
dzenie odpowiednich urządzeń rejestrujących. W każdym przy-
padku, określają one pewien ograniczony poziom dokładności
kontroli. Jego zwiększenie wymaga udostępnienia przewodu
do bezpośredniej analizy, dokonywanej przez specjalistów, a to
najczęściej związane jest z odkryciem badanej części (wykopy)
i z wyłączeniem przewodu z pracy. Największe możliwości kon-
troli o zmiennym poziomie dokładności, istnieją w przewodach
przełazowych sieci kanalizacyjnej, gdyż bezpośrednie badania
można przeprowadzać z ich wnętrza, najczęściej bez przerw
w pracy przewodu.
Z tego względu, dla sieci infrastruktury podziemnej można przed-
stawić uogólniony schemat programu kontroli – rysunek nr 3.
Uwzględniając kryterium celu w kontroli, istnieje możliwość
uszczegółowienia tego schematu. W przypadku sieci kanalizacyj-
nej, jako kontrole o poziomie dokładności q
1
można traktować
inspekcje video. Działania przeprowadzane w ramach kontroli
K zależą indywidualnie od sytuacji w jakiej jest przeprowadzana
ekspertyza. Przykładowo można tu wymienić następujące grupy
badań:
• badania wytrzymałościowe materiałów konstrukcyjnych
metodami nieniszczącymi, np.: sklerometryczne – z użyciem
betonoskopu, młotka Schmidta, itp.,
Rys.2. Program kontroli o zmiennej częstości i współczynniku dokładności
kontroli
Ti – remonty kapitalne,
∆
t
i
– czas między kontrolami, q - współczynnik do-
kładności kontroli [3]
Rys.3. Uogólniony program kontroli sieci infrastruktury podziemnej
∆
t – czas między kontrolami, stały lub zmienny w uzależnieniu od stanu
przewodu lub prognozowanego czasu starzenia/zużycia, q - współczynnik
dokładności kontroli, K – kontrola o zwiększonym poziomie dokładności
przeprowadzana w celu zaplanowania odnowy przewodu, lub badania od-
biorowe po przeprowadzeniu naprawy w trybie pilnym (awaria)
przybliżone ustalenie chwili wystąpienia uszkodzenia. Jeżeli
wykrycie uszkodzeń powiązane jest z analizą zmierzającą do
wyjaśnienia przyczyn ich powstania, mówi się wtedy o diagno-
styce sieci.
Można dokonać podstawowego podziału kontroli sieci ze
względu na cel szczegółowy np.: kontrola szczelności, kontrola
spadków podłużnych, linii ułożenia, kontrola nośności konstrukcji
24
Inżynieria Bezwykopowa
maj 2004
projektowanie
• badania wytrzymałościowe materiałów konstrukcyjnych
metodami niszczącymi, np.: z użyciem aparatu Dyna, metody
typu pull out i pull of, badania próbek pobranych z konstrukcji
przewodów,
• badania geotechniczne gruntu wokół przewodu, np.:
sondowania, badania laboratoryjne lub wykorzystanie metod
geofizycznych (dla sprawdzenia rodzaju gruntu zasypowego,
stopnia jego zagęszczenia, występowania pustek – niezbędne
do ustalenia obciążeń działających na kanał oraz warunków jego
posadowienia),
• badania składu chemicznego prowadzonego medium
i środowiska gruntowo – wodnego w otoczeniu przewodu, dla
ustalenia agresywności środowiska, w którym przewód pracu-
je: badania laboratoryjne pobranych próbek, badania „in situ”
z użyciem odpowiedniego sprzętu,
• badania składu chemicznego poszczególnych części kon-
strukcji przewodu, dla ustalenia skali uszkodzeń i zagrożeń
wywołanych procesami korozyjnymi, np.: badania laboratoryjne
pobranych próbek konstrukcji lub „in situ” – próba fenoloftale-
inowa, „Reinbow-Test” itp.,
• pomiary odkształceń przewodu.
Należy tutaj dodać, że obchód sieci nie powinien być uzna-
wany za kontrolę (w ramach obchodu nie rozpoznaje się
uszkodzeń w przewodzie, a jedynie rejestruje się zmiany na
powierzchni terenu, dzięki którym można wnioskować o sy-
tuacji awaryjnej w przewodzie), lecz pomimo tego można go
uwzględniać w programach kontroli jako czynność wymuszają-
cą przeprowadzenie odpowiednich badań.
Rys.4. Modele opisu i oceny przewodu kanalizacyjnego (na podstawie mode-
lu obiektu mostowego - J.Bień, Politechnika Wrocławska)
eksploatacyjne (funkcja przewodu, jego zlewnia, odbiornik
ścieków itp.), rzędne początku i końca przewodu, średnia
głębokość położenia, poziom zwierciadła wody gruntowej,
rodzaj gruntu itp.
Model konstrukcji przewodu odwzorowuje jego ukształto-
wanie w przekroju podłużnym i poprzecznym oraz podaje
charakterystyki materiałów konstrukcyjnych. Są to np.: materiał,
średnica, profil, spadek kinety, wyposażenie itp.
Model uszkodzeń zawiera opis ich rodzaju, wielkości, lokali-
zację w nawiązaniu do układu konstrukcyjnego przewodu, cha-
rakter uszkodzeń (pierwotne i wtórne) oraz dodatkowe uwagi
powstające w trakcie kontroli. Budowa modelu uszkodzeń zwią-
zana jest z rozpoznaniem stanu uszkodzenia przewodu.
Można wyróżnić trzy grupy danych lokalizowanych w mode-
lach pierwszego poziomu:
- wielkości mierzalne (np.: wymiary elementów, odległości
itp.), podawane w postaci wartości liczbowych w przyjętym
układzie jednostek,
- nazwy własne (np.: nazwy ulic, rodzaj gruntu itp.),
- pozostałe informacje (np.: uwagi, definicje) zapisywane
w postaci zdań lub kodów.
Modele pierwszego poziomu uzupełnione o informa-
cje dodatkowe i odniesione do całej sieci kanalizacyjnej stano-
wią tzw. kataster stanu przewodów. W wytycznej ATV A 145 [5]
zdefiniowano kataster stanu przewodów jako zbiór danych,
które są niezbędne dla dokumentacji zasobów sieci, jak i wyni-
kających z nich zadań. Należy tu wymienić np.:
1. dane ewidencyjne: dane o położeniu przewodów, ich głę-
bokości, otoczeniu – ulice, budynki itp., w połączeniu z danymi
materiałowymi jak: rok budowy, materiał, przekrój itp. - (model
ewidencyjny i model konstrukcji),
1. dane opisujące stan przewodów np.: różne uszkodzenia
(model uszkodzeń),
2. dane hydrauliczne - dane umożliwiające hydrauliczne
obliczenia sieci kanalizacyjnej dla sprawdzenia jej możliwości
odprowadzania ścieków (przepustowości) przy uwzględnieniu
zmieniających się warunków brzegowych;
3. dane wartościujące - dane służące określeniu wartości ma-
jątkowej i wyniki tych obliczeń,
4. dane dodatkowe - pośrednio związane z przewodami -
ważne ze względu na eksploatację przewodów i oczyszczalni
ścieków, dla oszacowania agresywności ścieków lub wsparcia
procesu eksploatacji oczyszczalni.
Można wymienić podstawowe warunki i wymagania, stawia-
ne systemom dla opisu stanu przewodu:
3. Systemy notacji uszkodzeń i oceny stanu
przewodów
Dane uzyskane w wyniku przeprowadzenia kontroli przewo-
dów muszą zostać poddane szczegółowej analizie. Podstawo-
wym celem analiz jest zaplanowanie rehabilitacji przewodów
lub odpowiednich działań eksploatacyjnych – np.: ich czysz-
czenia. Planowanie rehabilitacji dotyczy zarówno terminu, jak
i konkretnej metody odnowy. W przypadku, gdy działania
przedsiębiorstwa oparte są na strategii odnowy z inspekcją, wy-
nik oceny może wpływać na zakres i termin kolejnych inspekcji.
Zasadniczym punktem analizy jest ocena stanu przewodu. Pro-
blem jest niebanalny, jeżeli uwzględni się fakt występowania w
przewodach uszkodzeń, które w różny sposób wpływają na jego
funkcjonowanie, trwałość i nośność oraz stwarzają możliwości
różnych konsekwencji dla otoczenia przewodu. Szczególnie
w sytuacji, gdy zarządzający siecią musi podejmować decyzje
na podstawie oceny wielu przewodów, wykazujących różny
„stopień” uszkodzenia, których nie można jednoznacznie usze-
regować ze względu na różniące się kierunki zagrożeń.
Przeprowadzenie oceny przewodu kanalizacyjnego musi być
poprzedzone opisem jego stanu. Należy dokonać rozróżnienia
między opisem, a oceną stanu przewodu, gdyż stanowią one
niezależne działania. Ocena stanu przewodu dokonywana jest
po przeprowadzeniu opisu uszkodzeń w nim występujących.
Opis stanu nie ogranicza się do ewidencji uszkodzeń wystę-
pujących w przewodzie, lecz uwzględnia szeroki zbiór danych
związanych z jego funkcjonowaniem. Dane te można zebrać
w postaci modeli blokowych, przedstawionych na rysunku 4.
Model ewidencyjny zawiera podstawowe dane pozwalające
umiejscowić przewód w przestrzeni (określić jego położenie
w stosunku do innych obiektów, rozpoznać warunki grun-
towo-wodne w jakich pracuje), wyznaczyć jego funkcję oraz
wymuszenia zewnętrzne jakim jest poddawany. Konkretnie
mogą to być takie dane jak: numer przewodu, nazwa ulicy
pod jaką przebiega, klasa ulicy, rodzaj nawierzchni, parametry
Inżynieria Bezwykopowa
maj 2004
25
projektowanie
L.P. GRUPA USZKODZEŃ PODGRUPY USZKODZEŃ I ICH KLASY OZNACZENIA
1 uszkodzenia konstrukcji pęknięcia (podłużne, poprzeczne, promieni-
ste) – klasa 1 i klasa 2
KL1, KP1, KO1;
KL2, KP2, KO2
(wymagań ogólnych), nawiązujących bezpośred-
nio do normy EN 752. Za tymi normami podaje się
wybrane definicje, ogólny schemat postępowania
dla opisu i oceny stanu obiektów systemu kanali-
zacyjnego oraz wymagania stawiane dla prawidło-
wego funkcjonowania tego systemu. Wymienia
się również zespół metod, których zastosowanie
należy uwzględniać przy planowaniu diagnostyki
wymienionych wyżej obiektów.
W drugiej części normy [9], której projekt uka-
zał się w lipcu 1999 r., podaje się szczegółowy
system kodyfikacji uszkodzeń zaobserwowanych
w trakcie inspekcji video, wraz z katalogiem 55
czarno-białych zdjęć uszkodzeń, opisanych wg
proponowanego systemu notacji. Obszar zasto-
sowania tego opracowania obejmuje przewody
i kanały ściekowe, studzienki i otwory rewizyjne
należące do systemu kanalizacji grawitacyjnej,
z możliwością przeniesienia na systemy ciśnienio-
we i podciśnieniowe.
Zaproponowane w normie skróty opisujące
uszkodzenia są niezależne od jakiegokolwiek
języka europejskiego. Dla lepszej orientacji wska-
zuje się na celowość opracowania ekwiwalentnej,
odnoszącej się do już do konkretnego języka, listy
skrótów. Szczególnie w sytuacji funkcjonowania w
danym kraju, własnego, zunifikowanego systemu
notacji, w którym są zapisane liczne bazy danych i który dodat-
kowo wykorzystywany jest w systemach oceny i prognozowania
stanu przewodów, powstaje zadanie opracowania programów
tłumaczących, pozwalających na płynne przejście z istniejącego
systemu na nowy. Przykładowo, system tłumaczący kody ATV
na przyjęte w opisywanej normie był opracowywany przez In-
stytut Inżynierii Lądowej Politechniki Drezdeńskiej w pierwszej
połowie 2003 roku.
Norma oddzielnie traktuje uszkodzenia w przewodach i kana-
łach ściekowych oraz uszkodzenia w studzienkach i otworach
rewizyjnych. Przyjęto niezależne, wykazujące jednak duże po-
dobieństwo, systemy kodów. W obu przypadkach opisywany
system wyróżnia dwie grupy informacji:
* informacje bazowe, odnoszące się do obiektu (przewodu,
studzienki) jako całości,
* informacje odnoszące się do konkretnych obserwacji zmian
w obiekcie.
Informacje bazowe podawane są na początku inspekcji. Two-
rzą one dane modelu ewidencyjnego i modelu konstrukcji z ry-
sunku 4. Wszelkie odstępstwa od tych danych, mogące wystąpić
w późniejszym okresie (związane przykładowo z nieoczekiwa-
nymi zmianami podczas prowadzenia inspekcji), muszą zostać
zapisane.
Poniżej omówiono ogólnie sposób notacji przyjęty dla prze-
wodów i kanałów ściekowych.
Należy podać następujące dane bazowe:
1. Oznaczenie badanego odcinka – przez określenie przewo-
du lub przez podanie dwóch punktów węzłowych,
2. kierunek inspekcji,
3. tekst opisujący lokalizację badanego odcinka,
4. przyjęty system notacji,
5. punkt odniesienia dla kierunku podłużnego inspekcji,
6. metodę inspekcji,
7. datę przeprowadzenia inspekcji,
8. odnotowanie faktu przeprowadzenia (lub nie) czyszczenia
przewodu przed inspekcją,
9. inne informacje wymagane przez zleceniodawcę inspekcji.
tworzenie skorup – klasa 3
KS3
ubytek skorupy – klasa 4
KU4
zawał – klasa 5
KZ5
korozja glazury – klasa 1 SG1
korozja ścianki rury – klasa 2 SK2
tworzenie otworów w ściance – klasa 3 SO3
inkrustacje ścianki – klasa 3 SI3
3 uszkodzenie złączy przesunięcie osi łączenia – klasa 1÷ 4 ZP1, ZP2, ZP3,
ZP4
otwarte złącze – klasa 1 ÷ 3
ZR1, ZR2, ZR3
ZL1, ZS1, ZU1;
ZL2, ZS2, ZU2;
ZL3, ZS3, ZU3
korzenie – klasa ZK1, ZK2, ZK3
nacieki – klasa 1÷3 ZI1, ZI2, ZI3
4 deformacje klasa 1÷3 PR1, PR2, PR3
5 wystająca przeszkoda klasa 03 PX0, PX1, PX2,
PX 3
6 infiltracja klasa 1÷3 IN1, IN2, IN3
7 zmiana kierunku klasa 1÷3 RO1, RO2, RO3
8 poziom ścieków klasa określona jako procent wypełnienia PS (10%, 20%,
..., 100%)
wysunięcie uszczelnienia (wypływ lepiku,
wystający sznur, wystająca uszczelka) – klasa
1 ÷ 3
Tabela 2. Klasyikacja uszkodzeń przewodów kanalizacyjnych [6]
- jednoznaczność rodzaju uszkodzeń,
- jednoznaczność położenia uszkodzenia,
- jednoznaczność liczby uszkodzeń,
- możliwość automatyzacji dalszej obróbki,
- system opisu stanu nie może zawierać elementów ocenia-
jących, musi się ograniczać tylko do „czystego” zapisu obser-
wacji,
- przydatność do badań (przeglądów) w przewodach przeła-
zowych i nieprzełazowych.
3.1. Model uszkodzeń – systemy notacji dla in-
spekcji wzrokowych sieci kanalizacyjnych
Potrzeba formalnego zapisu zmian obserwowanych w prze-
wodach w trakcie inspekcji wzrokowych (w tym szczególnie
inspekcji video), doprowadziła do powstania licznych systemów
notacji uszkodzeń, często znacznie różniących się między sobą.
Przykładowe oznaczenia głównych rodzajów uszkodzeń wraz
z ich podziałem na podgrupy i klasy, opracowane przez Miej-
skie Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji we Wrocławiu,
przedstawiono w tabeli 2 [6]. System ten został opracowany
przez przedsiębiorstwo samodzielnie w pierwszej połowie lat
90-tych. Wszystkie wymienione grupy uszkodzeń są szczegó-
łowo zdefiniowane w podręczniku, zawierającym również ich
fotografie i definiującym sposób przydzielania klas.
W przyjętej przez Polski Komitet Normalizacyjny normie euro-
pejskiej EN 752-5 [7], zaleca się opracowanie uniwersalnego sys-
temu notacji uszkodzeń, obowiązującego na obszarze Unii Eu-
ropejskiej. System taki został opracowany jako EN 13508 [8, 9],
i wprowadzony w 2003 r. Zgodnie z przyjętymi założeniami,
podane w normie rozwiązania dotyczą:
* przewodów i kanałów,
* studzienek i otworów rewizyjnych,
* zbiorników retencyjnych i komór przelewowych,
* przepompowni,
* przewodów ciśnieniowych.
Norma składa się z dwóch części. W pierwszej części [8], której
projekt ukazał się w marcu 2002 r., przyjmuje się zespół założeń
26
Inżynieria Bezwykopowa
maj 2004
2 korozja i erozja ścianki
kanału
[ Pobierz całość w formacie PDF ]