نصب لوله پلی اتیلن به روش تونلی( نقبی)



آماده سازی تونل

داده‌های اولیه محاسبات استاتیکی لوله بر این اساس می‌باشد که در صورت فروپاشی جداره محافظ موقت لوله پایداری و مقاومت لازم را دارا می‌باشد. بدین منظور مبنای طراحی لوله بر اساس نصب در تونل با کمترین ماده پر کننده در اطراف لوله در نظر گرفته شده است. مشخصات تونل باعنایت به این فرض شامل موارد ذیل می‌باشد.

  1. اجرای ساپورت وفریم در دیواره تونل بستگی به پایداری خاک زمین دارد. در هر دو صورت اجرای فریم در داخل تونل و یا احیانا فقط اجرای شات کریت بتن می‌بایست دیواره تونل از هرگونه ناهمواری عاری باشد. با عنایت به اینکه صافی جداره تونل باعث تسهیل در امر رانش لوله می‌شود، می‌بایست کنترل نمود تا عرض تونل درمقطع میانی به هیچ نحو ازcm 10+OD کمتر نباشد.
  2. فاصله دیواره تمام شده تونل از جداره خارجی لوله در قسمت میانی آن ( SPRING ) حداقل ۱۰ سانتی‌متر و حداکثر ۱۵ سانتیمتر و حداقل فاصله بین تاج لوله و سقف تونل تابعی از شکل طاق، ارتفاع مورد نیاز برای پایداری طاق تونل بوده همچنین این فضا به شکلی باشد که مانع بتن ریزی مراحل بعدی نشود. در صورتی که بتن ریزی از میله‌های کنده شده در بالای تونل انجام یابد، می‌بایست این فضا وسیعتر در نظر گرفته شود.
  3. در صورتی که بتن ریزی از داخل لوله انجام یابد طاق تونل در محاذات ورودی خروجی بتن از لوله می‌بایست در مقابل ضربات بتن پمپاژ شده خصوصا در مرحله آخر بتن ریزی تثبیت شود ودر صورت استفاده از جک فلزی برای جلوگیری از بالا زدگی لوله ( شرح آن در قسمت بعد خواهد آمد) لزوما کل طاق می‌بایست در مقابل ریزش تثبیت گردد.
  4. برای امکان انتقال آسان لوله در داخل نقب، ورق پلی اتیلن قوس دار( به طول ۶ متر) با سطح داخلی بسیار صاف وسطح خارجی پروفیل دار، درزیر موقعیت لوله و بر بستر زیرسازی لوله در نظر گرفته می‌شود. این روش نصب مطابق با متد B2 از استاندارد EN1610 می‌باشد، با وجود آنکه شعاع قوس ورق پلی اتیلن تابع ابعاد وشکل عمومی‌تونل می‌باشد ترجیحا مقدارآن به شعاع خارجی لوله نزدیک بوده، نمی‌بایست از ۲ برابر شعاع لوله نیز بیشتر باشد. در این مثال از دایره ای به قطر ۶ متر برای لوله قطر ۳ متر ودایره به قطر ۴ متر برایلوله قطر ۲ متر استفاده شده است. برای یکسان شدن این قوس درطول خط پروژه وفرم دهی به ورق پلی اتیلن ( که کاملا شکل پذیر می‌باشد) تهیه شابلن مناسب لازم می‌باشد

ورق‌های پلی اتیلن بر روی بستر بتنی و روان قرار داده می‌شود. نمی‌بایست فراموش کرد که فضای خالی مابین پروفیلها در قسمت خارجی پلیت حتما پر می‌شود. با نصب دقیق ورقها می‌توان کدبندی و شیب مسیر لوله را نیز آماده و کنترل نمود. باید توجه نمود که در نقاط تماس دو ورق ۶ متری به یکدیگر سطح تقاطع صاف و عاری از هر گونه برآمدگی باشد. برای تسهیل بیشتر در حمل لوله در داخل نقب استفاده از روان کننده و روغن مناسب می‌توان استفاده نمود. گاهی اوقات در پروژه‌هایی که سطح آب زیرزمینی بالا بوده وآب زیرزمینی به داخل تونل وارد می‌شود ، پس از بستر سازی، آب وارد شده به تونل را پمپاژ نمی‌کنند، این کار باعث شناوری لوله ونتیجتا انتقال آسان لوله از شفت ها به پایین دست می‌شود. در لوله با سایز بزرگتر می‌بایست از موتورهای الکتریکی برای اینکار کمک گرفت.
ابعاد شفت‌هایی که برای انتقال لوله از روی زمین به داخل تونل استفاده می‌شوند تابع طول لوله مورد استفاده می‌باشند. فاصله بین شفت ها نیز در صورتی که بتن ریزی از داخل لوله انجام پذیرد بسته به امکانات کارگاهی، نحوه انتقال بتن به مقطع مورد نظر، عوارض طبیعی ومسایلی نظیر آن خواهد بود. بررسی ماگزیمم نیروی کشش ویا فشار وارده بر لوله- که خصوصا دارای ضریب ایمنی بالاتری در مقابل فشار نسبت به کشش است- به هیچ عنوان برای تعیین این مسافت ملاک عمل نخواهد بود.

نیروی بالا زدگی سیال پیرامون لوله HDPE

مواد خام مورد استفاده در تولید لوله پلی اتیلن که شامل HDPE می‌باشند چگالی کمتری نسبت به آب دارند، بخصوص زمانی که پروفیل آن‌ها با هوا پر شده باشد. با عنایت به وجود آبهای زیرزمینی می‌بایست این مسیله مورد دقت قرار گیرند. در صورتیکه آب وارد تونل شود اگر تمهیدات مناسب در این زمینه اتخاذ نشده باشد، لوله در آب شناور خواهد شد.
لوله‌ها را می‌توان با استفاده از خاک ثابت نمود:

DN*0.75=<Cover

بدین منظور می‌بایست وزنه‌هایی هم وزن مقدار خاکی با ارتفاع حداقل مقدار فوق وعرض برابر قطر لوله تهیه نموده و در فواصل متناوب وبا توزیع یکنواخت و متناسب بر روی لوله قرار داد.

پس از محاسبه وزن معادل نیروی بالا زدگی آب در هر متر طول لوله، می‌بایست وزنه‌ها را به گونه ای توزیع نمود که هیچ گونه تنش مازادی بر روی لوله در نقطه اعمال وزنه وارد نگردد، در صورتی که به این مورد توجه کافی نگردد، نیروی وزنه‌ها باعث خمیدگی بیش از حد مجاز در قطر لوله گردیده، احتمال وارد آمدن صدمات جدی به لوله وجود دارد. در حالتی که فضای کافی بر روی لوله نباشد می‌بایست از جک‌های فلزی با تکیه گاه مناسب استفاده شود.

می‌بایست دقت نمود، شرایطی همانند آنچه که در بالا شرح داده شد، به هنگامی که مواد پر کننده دور لوله سیال در نظر گرفته شود، بوجود خواهد آمد. به هنگام بتن ریزی فشار بتن سیال به جداره لوله بخصوص در قسمت اولیه و پایین بتن ریزی باعث وارد آمدن نیروی مازاد در امتداد قطر عمودی لوله می‌شود.

در صورتی که قطر لوله بزرگتراز ۱۶۰۰ میلی‌متر باشد و مهار لوله فقط در قسمت تاج آن انجام گرفته باشد، با شروع بتن ریزی لوله به صورت بر عکس و از کف تغییر فرم خواهد داد. اگرچه این خمید گی در محدوده رواداری می‌باشد، اما باعث به هم خوردن شیب بندی زمین و بوجود آمدن مشکلات بعدی بخصوص در مسیرهایی با شیب کمتراز ۱ درصد- می‌شود. برای جلوگیری ازاین دفرمه شدن می‌بایست حتما لوله در کف دارای تکیه گاه مناسب و یا وزنه ای مناسب بیشتر از نیروی بالازدگی سیال داخل تونل باشد. اگربتن ریزی سریع و در یک مرحله انجام یابد، می‌بایست حتما تاج لوله نیز در مقابل خمش تثبیت گردد. برای جلوگیری از خمیدگی لوله دو روش ذیل پیشنهاد می‌شود.

(استفاده از جک فلزی-کف لوله،طاق تونل)

در این روش می‌بایست کف لوله را از داخل با کمک جک فلزی مقاوم به سقف تونل متصل نمود. فاصله ساپورتها برابر حداکثر ۲ متر در نظر گرفته شده است. برای این منظور سوراخهایی در تاج لوله تعبیه می‌شود. سوراخکاری می‌تواند هم در کارخانه و هم در پای کار با ابزار خاص انجام یابد. در صورتی که سوراخها در کارخانه تعبیه شوند، قطعه بریده شده در کنار سوراخ، بر روی جداره داخلی لوله جوش داده می‌شود، تا پس از اتمام عملیات بتن ریزی دوباره در جای خود قرار داده شده، جوش شود. به هنگام سوراخکاری می‌بایست دقت نمود، سوراخها در یک امتداد بوده وبه هیچ نحو بیشتر از مقدار مورد نیاز بریده نشود.

اگر چه از نظر محاسبات دبی لوله، ارتفاع پرشدگی آب بین ۷۰ تا ۸۰ درصد در نظر گرفته می‌شود ولی توصیه می‌شود لبه‌ها جوشکاری شده کاملا ساییده و تمیز شوند تا از جهت هیدرولیکی مشکل بوجود نیاید. حتی المکان توصیه می‌شود در نقطه تماس جک با کف لوله و احیانا در جداره داخلی لوله در کنار سوراخها از اجسام سفت و برنده استفاده نشود. برای این منظور گوه‌ها وقطعات چوبی بهترین وارزانترین گزینه محسوب می‌شوند. با عنایت به اینکه بتن ریزی می‌بایست حداقل در ۳بار انجام یابد، در آخرین ردیف بتن ریزی ، می‌بایست ستونک‌ها را آزاد نمود.

استفاده از آب در داخل لوله ونظایر آن

در این روش آب هم وزن نیروی بالا برنده بیرونی در داخل لوله رها می‌شود. در ابتدا و انتهای قسمتی که می‌بایست بتن ریزی انجام یابد لوله نگهدارنده آب ویا خود خط لوله با پلیت بسته می‌شود، با اتمام مرحله دوم بتن ریزی( دو سوم قطر از کف) می‌توان آب را به خارج از لوله تخلیه نمود. مزیت این کار در امکان بتن ریزی زیاد در یک مرحله، ایمنی بالاتر برای جداره لوله، عدم نیاز به سوراخکاری و جوشکاری مجدد سقف می‌باشد.

انتقال لوله به محل نصب

لوله‌ها از طریق شفت به تراز کف تونل انتقال داده می‌شوند.
برای جابجایی لوله‌ها در داخل تونل روشهای ذیل به عنوان نمونه پیشنهاد می‌شود.

  1. لوله از طریق شفت ما قبل آخر وارد تونل می‌شود. با استفاده از وینچ موجود در شفت نهایی (پایین دست) لوله به پایین دست کشیده شده ودر جای خود قرار می‌گیرد.برای لوله بعدی دوباره این پروسه تکرار می‌شود. جوشکاری لوله‌ها می‌تواند در محل انجام یابد، اما می‌بایست در این روش کل تونل در فاصله بین دو شفت آماده شده باشد.
  2. در این روش نیز لوله از طریق شفت ما قبل آخر وارد تونل می‌شود. در مرحله بعد به اندازه ای که امکان وارد شدن شاخه بعدی به تونل وجود داشته باشد(۶ متر) در جهت پایین دست انتقال داده شده و جوشکاری این دو شاخه به یکدیگر انجام می‌شود. پس از اتمام جوشکاری این بار خط لوله ۱۲ متری به اندازه ۶ متر در جهت پایین دست کشیده می‌شود. و برای شاخه‌های بعدی پروسه نصب تکرار می‌شود.
  3. متد این نوع نصب به این شرح می‌باشد. لوله از طریق شفت پایین دست در تراز تونل قرار گرفته، و با استفاده از نیروی مکانیکی در داخل تونل به بالا دست فشار داده می‌شود. دراین روش نیز می‌توان تک تک لوله‌ها رادر داخل تونل جابجا نموده و سپس آن‌ها را جوشکاری نموده ویا اینکه جوشکاری لوله‌ها در همان بدو ورود به تراز تونل انجام پذیرد. مزیت این روش در این است که در صورت آماده نشدن کل تونل نیز می‌توان شاخه‌ها را با پیشرفت کار به داخل تونل فرستاد.
  4. این روش به مانند روش یک و دو بوده و فقط تفاوت آن در محل استقرار مجموعه نیروی محرکه انتقال لوله در بالا دست می‌باشد،( برخلاف روش یک و دو که وینچ در پایین دست قرار یافته بود) بنابراین پس از انتقال لوله به کف تونل با استفاده از یک نیروی محرکه به سمت پایین دست جک می‌شود.
    می‌بایست دقت نمود با توجه به رفتار خوب پلی اتیلن در مقابل نیروی فشاری نسبت به نیروی کشش بهتر است در تمامی مراحل فوق انتقال لوله با تبدیل نیروی کششی به فشار انجام پذیرد.
    در صورت نیاز به کشش لوله حتما کابل‌های کشنده می‌بایست به نحوی این نیرو رادر بدنه توزیع نموده ودر یک محل متمرکز نشوند.

پر کردن دور لوله

ملات مورد استفاده باید قابلیت جریان داشته باشد. ملات قابل جریان باید ویسکوزیته پایینی داشته باشد تا بتواند در اثر وزن خود یا فشار کم به لابلای فضای خالی وارد شود وآنرا پر کند. عموما ملاتهای با چگالی کم ویسکوزیته پایینتری نسبت ملاتهای با چگالی بالاتر دارند.

در زمان ملات ریزی دیواره ای در انتهای بالا دست و پایین دست لوله موجود قرار گیرد. دیواره‌ها برای نگه داشتن ملات تا قبل از سفت شدن آن مورد نیاز هستند. این دیواره‌ها می‌بایست مجهز به روزنه‌های تخلیه هوا باشند تا بتوان فرآیند ملات ریز را کنترل کرد. روزنه‌های هواگیری وسوراخهای تزریق می‌بایست که از اندازه و تعداد مناسبی برخوردار باشند تا فشار تزریق را تا حد امکان کاهش دهد.

ملات می‌بایست که از وسط لوله تزریق شود که می‌توان محلهای تزریق ملات را در لوله‌ها تعبیه نمود. فاصله مکانهای تزریق ملات با توجه به مسافتی که ملات را بتوان به طوری تزریق نمود که فشار تزریق از حد مجاز فراتر نرود، تعیین می‌شوند.

حفره‌های دسترسی را همچنین می‌توان از تاج لوله میزبان تعبیه کرد. اندازه این حفره‌ها باید به اندازه ای باشد که فضای لازم برای بازرسی ودسترسی به شلنگ ملات را ایجاد کند. باید به شدت مواظب بود تا اطمینان حاصل شود که ملات از این حفره‌ها پایین تر از سطحی قرار گیرند که فشار ملات کمتر از فشار مجاز باشد.

در طول فرآیند ملات ریزی نصاب می‌بایست دقت کند که هوا در ملات محبوس نشود. زمانیکه از ملات سیمانی استفاده می‌شود، چرخه هوا می‌بایست که ایجاد شود.

این کار برای تهویه هوا و انتقال حرارت ایجاد شده در اثر هیدراتاسیون سیمان است. اگر احتمال ایجاد حرارت هیدراتاسیون بالا مورد انتظار است لوله می‌بایست با آب پر شود که در این صورت آب داخل لوله به عنوان چاه حرارتی (HEAT SINK) عمل خواهد کرد.