В статье представлены результаты расчета, проведен сравнительный анализ затрат и сделаны выводы о целесообразности использования полиэтиленовых труб и труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при прокладке водопроводных сетей методом горизонтально-направленного бурения в условиях мегаполиса.
Ключевые слова : водопроводные сети, метод горизонтально-направленного бурения, трубы из полиэтилена, трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
В Санкт-Петербурге остро стоит вопрос качества и надежности водопроводных труб. В системе водоснабжения плохое состояние сетей может привести к ухудшению качества предоставляемой потребителям воды, ускоренному выходу из строя оборудования и хозяйственной техники, а так же отразиться на здоровье населения города.
Чтобы водопроводные сети продолжали выполнять свои функции, появляется необходимость в постоянной и систематической их реконструкции и перекладке. Традиционные траншейные способы ремонта трубопроводов сопряжены с выполнением большого объема земляных работ, укреплением стенок траншей, перекрытием транспортных потоков, разрушением дорожных покрытий, повреждением зеленых насаждений, нарушением инфраструктуры, что вызывает как большие материальные расходы на восстановительные работы, так и недовольство горожан. В городах с плотной застройкой, как правило, траншейная технология оказывается вообще неприемлемой. Именно поэтому бестраншейные методы прокладки трубопроводов, в частности метод горизонтально-направленного бурения (далее- метод ГНБ), являются наиболее эффективным и рентабельным решением проблемы восстановления и реконструкции коммунальных трубопроводов в условиях мегаполисов.
Методы бестраншейной реконструкции трубопроводов успешно применяются на территории Санкт-Петербурга, в различных условиях показывая хорошую экономическую эффективность с причинением минимальных неудобств жителям города. Исторически сложилось, что в Санкт-Петербурге при реконструкции трубопроводов методом горизонтально-направленного бурения, в большинстве своем, применяются полиэтиленовые трубы (далее — трубы ПЭ), практически игнорируя трубы из других материалов. Однако современный рынок предлагает большое количество альтернативных решений. Одним из перспективных материалов для работ методом горизонтально-направленного бурения является высокопрочный чугун с шаровидным графитом (далее — ВЧШГ).
Цель: оценить экономическую эффективность применения труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при прокладке методом ГНБ, с учетом эксплуатации.
На основании цен, предоставленных заводами изготовителями и дилерами труб в Санкт-Петербурге, был выполнен укрупненный расчет стоимости строительства.
Данные для расчета:
Гарантийный срок службы труб:
ВЧШГ — 100 лет.
ПЭ- 50 лет (100 лет по заявлению завода изготовителя).
Труба ПЭ — ПЭ100 SDR17 RC Тип 3. Завод изготовитель: «Икапласт».
Труба ВЧШГ — Трубы чугунные напорные ВЧШГ с раструбно-замковым соединением «RJ» и «RJS» в комплекте со стопорами и манжетой EPDM.
Завод изготовитель: «Свободный сокол».
Участок прокладываемого трубопровода: 1км.
Диаметры: 100, 300, 500, 700, 1000 мм.
Глубина заложения трубопровода: 4 м.
Установка ГНБ: Ditch Witch JT100AT.
Расценки на трубы: по прайсу.
Крепление стенок котлованов: шпунт.
Индекс инфляции: 4 %
Расценки на работы взяты в соответствии с Территориальными единичными расценками и Федеральными единичными расценками.
Результаты расчета затрат при строительстве приведены ниже (табл.1)
Таблица 1
Сравнение затрат при строительстве водопровода
Рис.1. Затраты на строительство трубопроводов
Как видно из диаграммы (рис.1) строительство трубопроводов из труб ВЧШГ требует примерно на 20–30 % больше ресурсов, чем строительство из труб ПЭ. Однако, для того что бы оценить выгоду в долгосрочной перспективе, необходимо рассчитать эксплуатационные затраты.
К основным эксплуатационным затратам можно отнести устранение аварий на самих сетях и оплату труда работников совершающих обход сетей. Поскольку расценки за обход сети не будут меняться в зависимости от материала и диаметра трубы, этими затратами можно пренебречь.
Для расчета эксплуатационных затрат используем статистику повреждений Московского водопровода (рис.2).
![Статистика повреждений Московского водопровода. Количество аварий на 100 км сети за 1 год [1]](https://moluch.ru/blmcbn/76097/img_76097_3.webp)
Рис. 2. Статистика повреждений Московского водопровода. Количество аварий на 100 км сети за 1 год [1]
Результаты расчета затрат на эксплуатацию трубопровода приведены в таблице (табл.2) и в диаграмме (рис.3)
Таблица 2
Затраты на эксплуатацию 1 километра трубопровода за 1 год
Рис.3. Затраты на эксплуатацию 1 километра трубопровода за 1 год
Затраты на устранение одной аварии примерно равны для труб из каждого материала, однако большая надежность труб из ВЧШГ позволяет уменьшить затраты на эксплуатацию за счет меньшего количества аварий.
Поскольку полученные по результатам расчета графики показывают примерно одинаковую картину для труб всех диаметров, для примера приведен график общих затрат за все время эксплуатации труб диаметром 300мм (рис.4).
Рис.4. Общие затраты за время эксплуатации трубы диаметром 300мм
В данной статье рассматриваются два срока эксплуатации труб из ПЭ: 50 лет в соответствии со строительными нормами и правилами, а так же 100 лет, как указано на сайте завода производителя.
В случае эксплуатации ПЭ трубы в течение 50 лет, она перестанет быть экономически выгодной в момент перекладки на новую. Это утверждение применимо для ПЭ труб всех диаметров. В случае эксплуатации ПЭ трубы в течение 100 лет, что ровняется сроку эксплуатации ВЧШГ труб, полиэтилен будет оставаться экономически выгодным в течение 70 лет.
Срок окупаемости труб из ВЧШГ при условии ее прокладки в 2020 году для других диаметров труб приведены ниже (табл. 3).
Таблица 3
Сроки окупаемости
Затраты на строительство сетей из ВЧШГ превышают затраты на строительство сетей из ПЭ. В первую очередь это связано со стоимостью труб, с учетом их доставки до Санкт-Петербурга. Компания Икапласт располагает производством непосредственно в Санкт-Петербурге, в то время как трубы ВЧШГ производятся в Липецке. Так же на рынке полиэтиленовых труб существует достаточно мощная конкуренция, чего нельзя сказать о рынке ВЧШГ труб.
Так же трубы ВЧШГ требуют больших затрат ресурсов при земляных работах из-за особенностей замкового соединения, а так же веса труб. При использовании одинаковой установки ГНБ, трубы ВЧШГ позволяют прокладывать участки приблизительно в 2 раза короче, чем трубы ПЭ.
Эксплуатационные же затраты, напротив, больше у труб ПЭ. В первую очередь это объясняется количеством аварий на трубопроводах. Разница в 1,5 раза позволяет трубам из ВЧШГ быть экономически более привлекательными в этом аспекте.
При принятии решения о выборе материала нужно четко понимать текущие потребности. В длительной перспективе трубы из ВЧШГ становятся более выгодными как при сроке эксплуатации труб из ПЭ в течение 50 лет, так и при эксплуатации их в течение 100 лет.
В то же время строительство труб из ПЭ позволит проложить примерно на 20–30 % трубопровода больше при тех же затратах.
Трубы ВЧШГ целесообразно использовать в центре города, при пересечении важных транспортных артерий города, там, где минимизация возможных аварий является приоритетом. Так же в длительной перспективе постройка и эксплуатация сетей из труб ВЧШГ экономически более выгодна.
При необходимости прокладки большего метража труб, в условиях ограниченного бюджета, а так же максимально стесненных условиях рациональней использовать трубы из ПЭ.
Литература:
- Справочная информация ЛТК Свободный Сокол. Вкладка: надежность [Электронный ресурс] — режим доступа: http://ltk.svsokol.ru/ru/production/adv/reliability, дата обращения: 01.07.2020.
