Rörnätsteknik Projekt 5 2011-08-07 VM-8 Grupp 1 1
Innehåll Inledning... 5 Syfte... 6 Metod/Arbetssätt... 6 Sammanfattning... 6 Metoder för status kontroll på vattenledning... 7 Kontinuerlig övervakning... 7 Temporär mätning... 7 Översiktlig Förbrukningskoll... 7 Distriktsmätning... 7 Finlokalisering... 7 Ventillyssning... 7 Marklyssning... 8 Loggersystem... 8 Digital Korrelator... 8 Täthetsprovning... 8 TV-inspektion... 9 Tillsyn av katodiskt skydd... 9 Brandposter och ventiler... 9 Renoveringsmetoder för självfallsledningar... 10 Relining med kortrör... 10 Relining med kontinuerliga rör... 11 Formpassade rör... 12 Strumpinfodring... 12 Sprayteknik... 13 Cementbruksisolering... 14 Foginjektering... 14 Rörsegment... 14 Schaktfria metoder för nyanläggning... 15 Jordraket... 15 Rörrammning... 15 2
Hammarborrning... 16 Styrd borrning... 17 Rörtryckning... 18 Mikrotunnelborrning... 19 Rörspräckning... 20 Augerborrning... 21 Styrd borrning i berg... 22 Byte av ledning... 23 Projektering... 23 Schaktning... 23 Lera... 23 Silt (finmo och mjäla)... 24 Sand/grus... 24 Morän... 25 Länshållning... 25 Återfyllning... 26 Kringfyllning... 26 Resterande fyllning... 26 Grundförstärkning... 26 Packning... 27 Mark AMA 1983... 27 Utspetsningskil... 27 Material... 28 Kostnader... 28 Betong... 29 Fogning betongrör... 30 Plast... 31 Fogning Plast... 32 Gjutjärn... 34 Fogning Gjutjärn... 34 Brunnar... 35 Brunnsutformning... 36 3
Förutsättningar... 37 Förluster... 37 Tryckförluster... 37 Stalp och tilläggsförluster... 38 Dagvattenbrunn... 38 Drängvattenbrunn... 39 Universalbrunn... 39 Sand- och slamavskiljare... 40 Koalescensoljeavskiljare... 40 Bensin och oljeavskiljare... 41 Lamelloljeavskiljare... 41 Fettavskiljare... 42 Utjämningsmagasin... 42 Driftfall 1... 43 Uträkning... 44 Driftfall 2... 49 Uträkning... 50 Driftfall 3... 52 Uträkning... 53 Källor... 56 4
Inledning Vi är en grupp på fyra studenter som går Vatten- och Miljöutbildningen i Hallsberg, vårt femte projekt innefattar hur kontroll och renovering av ledningsnät utförs och går till generellt på självfallsledning för spill vatten och på trycksattledning för dricksvatten. Under sex veckor har vi jobbat med projektet, vi har tappat en gruppmedlem på vägen (från start var vi fem medlemmar) gruppen tycker det är lite tråkigt att Tofik valde att lämna oss. Vi vill tacka Mikael Waltner för det stöd och all feedback han gett oss i vårt arbete. Bert Helgén, Angelina Vaganova, Per Karlsson, John Ntwari 5
Syfte Syftet med den här rapporten är att få kunskaper i rörnätsteknik som innefattar läcksökning, renovering, materialval, schacktningsarbete och dimensionering. vi jobbar även med att lära oss arbeta/samarbeta enligt PBL metoden. Metod/Arbetssätt Vi kommer att jobba enligt PBL-metoden. Vi lägger upp vårt arbetssätt enligt följande:vi ska försöka hålla ett fysiskt möte minst en gång i veckan (utöver basgruppsmöte) samt hålla kontakt genom mail, Skype och telefon. Samt jobba självständigt. Vi använder högreservoaren, internet och referenslitteratur som finns att tillgå. Sammanfattning I det här projektet har vi enligt fallbeskrivning redogjort för två huvudmoment. I uppgift ett har vi beskrivit de moderna metoder som används för att undersöka ledningssträckans status. Vilka schaktfria renoveringsmetoder man använder samt traditionella schaktningsmetoder. Hur man gör ett ledningsbyte, vilka fogningstekniker man använder till olika material, samt brunnars utformning och deras olika funktioner på ledningssträckan. I uppgift två skall vi enligt förutsättningar välja pump(ar) och tryckledning för tre olika drifttider och redogöra för dessa. Vi dimensionerar pump samt tryckledning med hjälp av WAPS. 6
Uppgift 1 Metoder för status kontroll på vattenledning Kontinuerlig övervakning Det finns flera olika alternativ för att hålla uppsikt på statusen i ett ledningsnät. Ständig övervakning sker oftast med hjälp av fasta mätstationer kopplade till den centrala enheten för övervakning. Vattenverk som har den formen av system betjänar flera kommuner t.ex. Sydvatten i Skåne. Större vattenverk har ofta kontinuerlig övervakning med hjälp av fasta mätstationer kopplade till den centrala enheten för övervakning. Temporär mätning Använder man om det från början har byggts permanenta mät brunnar i ledningsnätet. Brunnarna kan enkelt förses med flödesmätare några dygn, när kontroll är planerad. Resultatet för mätningen jämförs sedan med tidigare mätningar för att jämföra flödet och om det finns en läckageutveckling. Översiktlig Förbrukningskoll Onormal vattenförbrukning kan lätt lokaliseras genom distriktsvisa avstängningar. Detta görs för det mesta från vattenverk, vattentorn eller från en vattenreservoar. Distriktsmätning Överkoppling av två brandposter görs, för att kunna mata ett distrikt med vatten där man har stängt ventilen. På slangen mellan brandposterna sitter då en flödesmätare så läckagets storlek kan kollas. Finlokalisering Finlokalisering är när man mer exakt tar reda på var vattnet läcker ut ur ledningen. Hur tydligt ett ljud hörs beror också materialet ledningen består av. Med mjukare material i ledningen är det svårare att lokalisera läckan, ljudnivån blir lägre. Hårdare material i ledningen ger högre ljud i ledningen och också lättare att lokalisera läckan. Finlokalisering kan gå till på flera sätt, det är tre metoder som används i huvudsak, ventillyssning, marklyssning och användning av digital korrelator. Ventillyssning Lyssning görs direkt vid ventilstången utan ljud förstärkning i de enklaste fallen. För att höra svaga läckljud och läckor på större avstånd används ljudförstärkning. 7
Marklyssning Utförs med ljudkänsliga mikrofoner som förs över markytan vid den troliga platsen för läckaget. Den som utför detta har ett headset på sig för att höra ljudet bättre, för ett vant öra fungerar metoden utmärkt. Man behöver även använda sig av en displaykarta över området. Loggersystem System består avett antal loggar ev.12 stycken som placeras uti ledningsnätet, de måste sitta där minst en natt men upp till 5 år, loggens batteri håller så länge. Loggersystem har en centralenhet en så kallad patroller, den används för att ta emot information från loggarna, det räcker att man kör förbi loggarna med den i en bil så sänds informationen via radiovågor över till patroller enheten. Om det finns någon läcka hör man det på ljudet som analyserats, då kan operatören säga vilket område läckan finns. För att närmare precisera var läckan är kan korrelator eller marklyssnare användas med stor framgång. Digital Korrelator Material och dimensioner på ledningen som skall undersökas, måste man känna till, för att få ett bra resultat. Två mikrofoner används för att registrera tiden det tar för läckljudet att nå respektive mikrofon. Mikrofonerna är placerade på var sin sida om en trolig läcka, de är kopplade till en mottagarenhet som tar emot ljudet. Mottagarenheten är som en dator, information som matas in där är ledningslängd mellan mikrofonerna, material ledningen har, dimension och typ av ledning t.ex. självfallsledning. Det är mycket viktigt att inmatade värden är de rätta värdena, annars får man en felaktig position av läckan och schaktar då på fel ställe. För att undvika detta bör man kolla med en marklyssnare så man är på rätt ställe. Sen kan schaktning påbörjas. Täthetsprovning Provtryckning av en fem meter lång sträcka åt gången, vid detta arbete används två seriekopplade muni-bollar som förs in i ledningen. Mellan bollarna provtrycks en bit i taget, hittas en läcka kan man mäta avståndet till läckan med hjälp av muni-bollarna. Metoden förutsätter att det går att ha ett rep i var ände, för att dra muni-bollarna fram och tillbaka. Av säkerhets synpunkt är prov tryckning med vatten att föredra utom på vintern, då luft är att föredra som inte riskerar att frysa. Tryckning med vatten tar längre tid än med luft. 8
TV-inspektion För kontroll av ledningars insida kan en kamera vagn köras in ifrån en brunn eller liknande för en inspektion av beläggningar, sprickor, skarvar och förgreningar eller om annan åverkan på ledningen syns. Det kan vara rötter eller något som är nedslaget ledningen av misstag. Detta går att göra i alla typer av ledningar, tryckledning måste stängas av eller förbikopplas den sträcka som skall inspekteras. Denna form av inspektion görs ofta i förebyggande syfte Profilmätning Mätning av rörets status på insidan sker oftast när man inspekterar röret med TV- kamera. Profilmätningen görs på tvären med laser och med gyro för längden, instrumenten sitter monterade på kameravagnen eller med så kallad slangsättning. Man mäter lutningen och deformationer i ledningen. Profilmätningen görs för att se hur mycket utrymme för vattenflödet det finns kvar i ledningen. Tillsyn av katodiskt skydd Om metod med offeranod används (galvaniskt katodiskt skydd) Mätning sker 4 ggr/år, det som mäts på en särskild mätplint är den skyddsström som offeranoden alstrar. I det här fallet är det ledningen. Offeranoden är av en oädel metall som ansluts elektriskt som magnesium. Här kan viss korrosion förekomma. Om metod med påtryckt ström används (elektrolytiskt katodiskt skydd) Avläsning av utgående spänning, strömstyrka och energiförbrukning görs vid tillsynen. Tillsynen är att likriktarens funktion kontrolleras enl. ovan. I det här fallet är metallen termodynamiskt stabil (immun) och det är uteslutet med elektrokemisk korrosion. Brandposter och ventiler Om det finns brandposter och ventiler på ledningssträckan då skall statuskontroll, underhåll och tillsyn utföras på ventiler och brandposter. Vanligaste felen är defekt, avdragen spindel eller en läckande packbox, ett fel till kan vara otäta brandposter. När man måste byta packboxen skall även ventilbultarna kontrolleras och eventuellt bytas ut. Dessa kontroller schemaläggs ofta efter tidsintervaller. Kontroller som görs på brandposter är funktionskontroll, täthetsprovning, renspolning, kontroll av betäckning och även att det finns rätt skyltning. Kontroll på ventiler bör varje kommun ha ett tillsynsschema för. Ventilerna delas upp efter angelägenhetsgrad i schemat. Avstängningsventilerna som är nyckelventiler, är viktigast i en vattenavstängningsplan, backventiler, luftningsventiler och tryckreduceringsventiler. Intervallet för översyn och provdragning bör ske minst en gång per år, övriga ventiler räcker det med intervallet 2-5 år. Vid provdragning är det försiktighet som gäller så att inte rost lossnar, undvika tryckslag, deformering av spindlar och det försiktighet som gäller så att inte rost lossnar, undvika tryckslag, deformering av spindlar och läckage i packboxar. 9
Renoveringsmetoder för självfallsledningar Schaktningsfria metoder för ledningsförnyelse är ett pålitligt alternativ till reparation om man vill avstå från uppgrävningar. Metoderna är framför allt lämpliga för stora städer på grund att dessa metoder är störningsfria, effektiva, miljövänliga och sparsamma. Schaktfria metoder har dessutom tekniska fördelar, t.ex. grundvatten påverkas inte, ledningen dras den kortaste vägen, markens ytskikt påverkas inte, omläggningen fungerar lika bra alla årstider. Shaktfri teknik har funnits i Sverige från 70- talet och sedan dess utvecklats och blivit allt vanligare vid ledningsförnyelse och ledningsbyggande. Idag finns ett antal olika metoder som är tillämpliga utifrån olika förutsättningar. Strumpinfodring, infodring med PE- rör och cementbruksisolering är den vanligaste metoden idag. Rengöringen av ledningar måste utföras före reparation där rötter, sediment och främmande föremål tas bort. Högtrycksspolning, gräv- och skrapredskap, rotskärning kan användas för rensning av avloppsledningar. Högtryckspolning som metod brukar användas för det allmänna ledningssystemet. Relining med kortrör Kortrörsrelining används vid renoveringen av självfallsledningar för spillvatten. Arbetet brukar utföras från nedstigningsbrunnar vilket innebär att schaktarbete inte behövs. Vid relining används kortrör av polyvinylklorid (PVC), polyeten (PE) eller polypropen (PP) och är ofta 50cm långa för att få rörlighet i systemet. Dessa korta rör förs in i den gamla spillvattenledningen med hjälp av mekaniska eller hydrauliska installationsverktyg (fig. 1). fig. 1 10
Fördelen med den här tekniken är att renovering kan utföras på upp till flera hundra meter ledning under kort tid samt det inte krävs några större maskininsatser. Resultatet blir en hållbar och tät rörledning. Nackdelen med den här metoden är att den ger många nya fogar samt ledningens diameter minskar. Relining med kontinuerliga rör Denna metod används för renoveringen av vattenledningar, gasledningar, tryck- och spillvattenledningar. Vid självfallsledning används en standard PE - tryckrör till vilket monteras en dragkon på startsidan (fig. 2). Sedan stumsvetsas det nytt rör från 6m eller 12m längd till hel längd i det gamla röret (fig. 3). För detta arbete behövs två infodringsgropar, en grop vid början av reliningen och den andra på det ställen där röret ska förgrenas. Röret dras från en startgrop som är ganska lång på grund av stora dimensioner. Injekteringsbruk måste fyllas i utrymmet mellan det gamla och det nya röret (det nya röret är mindre i diameter) för att ge stabiliteten för den nya ledningen. fig. 2 fig. 3 Den renoveringsmetoden till sin fördel har brett användningsområde samt ger tätt resultat och är enkel och snabb. Nackdelen är att ledningens diameter minskas. 11
Formpassade rör Den här metoden används för renoveringar av självfallsledningar för spillvatten samt trycksatt dricksvattenledning. Dimensioner på infodrings rör kan bli till flera 100 meters längd och upp till 1600mm i diameter. Infodringen genomförs från schaktade gropar eller från befintliga nedstigningsbrunnar och kräver mobila maskinenheter. Tekniken uppfördes att det polyeten, PE röret viks ihop till C- form i en speciell maskin. Sedan dras det C- formade röret genom det gamla röret med hjälp av en vinsch (fig. 4a). Sedan fylls röret med vatten under tryck eller trycksätts med ånga för att röret expanderas till ett tunnväggigt, tättslutande innerör i det gamla röret (fig. 4b). fig. 4a fig. 4b Strumpinfodring Den tekniken är lämplig för att renovera alla avlopps- och tryckavloppsledningar. Metoden bygger på att den formsydda strumpan vrängs in i den skadade ledningen med hjälp av luft eller vatten. Materialet härdas genast med varmvatten, ånga eller UV ljus (fig. 5a). Resultatet är en stark ledning som klarar stora dimensionsförändringar. Servisanslutningar slipas upp hjälp av fjärrmanövrerad robot och gamla serviser kan lämnas stängda utan risk för deformation (fig. 5b). fig. 5a fig. 5b 12
Tekniken har flera fördelar: Sprayteknik Flexibla foder tillverkas i dimensioner från 50mm upp till 3 000mm och läggas till flera 100m i längder. Man kan renovera rör med dimensioner som varierar längs sträckan Ledningen står emot sidoförskjutning och rotinträngning Metoden ger effektiv tätning av sprickor och skarvar Det är snabbaste metod för renovering av servisanslutningar Det är extremt snabb teknik för renovering av tryckvattenledningar. Metoden bygger på att ledningen sprutas på insidan med PU liner vilket härdar på 30 minuter (bild 6a). Bara efter en timme kan ledningen sättas i drift igen (bild7). fig. 6 fig. 7 Den här renoveringsmetoden har en rad fördelar: Invändig korrosion stoppas med hjälp av cementbruksisolering Ledningens livslängd ökar till flera hundra år Mycket snabb metod, sprayas i ett lager Metoden är godkänt för bruk i kontakt med dricksvatten 13
Cementbruksisolering Den här tekniken används i vattenledningar som följdåtgärd efter pluggrensning, medan för självfallsledningar används metoden som korrosionsskydd av gjutjärnsledningar inom fastighet. Metoden bygger på att vattenledningars inneryta beläggs med ett skikt centrifugalslungning (fig8) och tjockleken på skiktet kan variera från 1-15mm. Ledningen får ett nytt inre slitskikt och hål i rörväggar tätas mindre. Det är en snabb och ekonomisk metod som används på rör med dimensioner upp till 4 000mm. fig. 8 Foginjektering Foginjekterings teknik användes vid förekommande inläckage i fogar och i anslutningspunkter för självfallsledningar. Det speciella tekniken ger en elastisk fog och arbetet sker genom att snabbhärdande plastiska massor trycks in i den skadade fogen. Rörsegment Den här metoden användes vid renoveringen av stora självfallsledningar vid dimensioner mer än 800mm. Arbetet utförs genom att ett segment av mindre dimension monteras manuellt inuti det befintliga (fig. 9a). Själva segmenten kan bestå av hela, halva eller delar av en rörsektion (fig. 9b). Materialet består vanligen av glasfiberarmerad plast eller betong. För att öka rör stabiliteten fyller man utrymmet mellan gammalt och nytt rör med cement eller med annat injekteringsmaterial. fig. 9a fig. 9b 14
Schaktfria metoder för nyanläggning Jordraket Jordraketen är för mindre schaktfri rördragning/läggning. Den är en enkel ej styrbar teknik för en max längd på ca 25 m och diameter på 110 mm. Tekniken fungerar bäst när blockfria material som styv lera, sand eller grus skall passeras, exempel genom en vägbank eller under en järnväg. Jordraketen klarar ej arbeten under grundvattennivån eller lösa leror. Jordraketen fungerar som en slaghammare men utan mothåll den drivs av luft eller med hydraulik. Arbetet kräver bara en liten startschakt och mottagningsgrop, man riktar in jordraketen från start gropen riktning och ev. lutning, den nya ledningen/röret fästes efter jordraketen. Jordraketen slår sig fram samtidigt som den drar röret/ledningen på plats. När det är riktigt trångt kan jordraketen backas tillbaka och sedan trycker man i röret/ledningen. Rörrammning fig. 27 Metoden är en förhållandevis billig lösning i det flesta fall för rördrivning. Rammning fungerar bäst i material utan större sten i. Röret som rammas in i marken kan vara upp till 1500 mm i diameter och 50 m långt. Rörets godstjocklek väljs efter vilken belastning det skall tåla, parametrar som trafiklast, jordmaterial och sträcka påverkar. Till rammning behövs en startgrop som rymmer hela utrustningen vilket är foderrörslängden 6 eller 12 meter plus 4 meter på längden, sen skall det vara ca 1m på var sida om foderröret som rammas i gropen, djupet på gropen skall vara 25 cm under vg. Användande av långa rör gör metoden billigare, färre svetsskarvar behövs vilket också spar tid och pengar. En tryckluftsdriven rammare slår ett öppet rör framför sig in i marken. Röret är inriktat med hjälp av en balk som skall vila på fast underlag så riktningen/lutningen hålls. Rammaren är monterad i rörets bakända när första röret har slagits in lossas maskinen och en ny rördel svetsas till den första, maskinen monteras och rammningen fortsätter. Under rammningen fylls röret med jordmaterial som vid framkomst till mottagarsidan rengörs med luft eller vatten. Metoden används för skyddsrör i korsningar mellan järnväg och väg för andra rör och ledningar. Denna metod kan även användas under grundvattennivån, men inte där det finns stenar större än rörets diameter. 15
fig. 28 Hammarborrning Metoden klarar fast lagrad jord, berg, block och sten och klarar sträckor mellan 75-100 m. Ett stålrör används som skydd vid borrning i ovanstående material utom vid borrning i homogent berg, där det normalt sett inte behövs. Dimensionen på rören styrs av sträcka, trafiklast och jordart. Vid hammarborrning får man räkna med att 1 % i avvikelse kan förekomma eftersom tekniken är ej styrbar, men pilothålsborrning kan användas för högre precision. Något mothåll krävs inte för hammarborrning. För hammarborrning behövs en startgrop och storleken bestäms av rördimensionen. Mindre rör så behöver inte gropen vara större än 9m lång och 4-4,5m bred, men vid större dimensioner krävs en startgrop på 19m lång och 4,5m bred gropens djup skall vara 1,2 m under Vg. Riggen ställs och justeras in så riktningen är rätt. Första röret innehåller borrhammaren/borrkronan. Borrstänger används för att tillsätta luft som driver borrhammarens slag framåt. Rotation av borrkronan sker också via borrstängerna. Samtidigt dras röret in i borrhålet och utgör där med väggar i det. När nästa rördel skall kopplas på lossas rotationsanordningen, röret och borrstången förlängs med 3, 6 eller 12 m, borrningen fortsätter och förfaringssättet upprepas tills man når mottagningspunkten, där lossas borrkronan. Mottagningspunkten bör vara 3 m lång och 2 m bred, djupet 50 cm under Vg. Borrstången/hammaren dras ut bakåt genom foderröret till startgropen. Borrmassorna som följer med in i röret, spolas bakåt ut i foderröret med hjälp av luft och/eller vatten. fig. 29 16
Styrd borrning Styrd borrning är en schaktfri metod för nyanläggning av rör. Den här metoden används mestadels där det är mjukare mark. Borrhuvudet har en styrsked för att enkelt kunna styra borrhuvudet dit man vill, kopplat till borrhuvudet är också en borrstång. Borrningen styrs från marknivå via radio. Smörjmedel krävs också, den brukar bestå av en blandning av bentonitlera och vatten. Första steget i denna metod är att göra ett pilothål, från punkt A till punkt B. När pilotborrningen är klar byter man ut borrhuvudet mot en rymmare där man fäster det material som skall läggas. Med hjälp av borrstången drar man nu tillbaka rymmaren samt det material som är fäst vid det, tillbaka till punkt A. Rymmaren vidgar även borrhålet vid tillbakadragningen. fig. 30 17
Rörtryckning Den här metoden används för att trycka betongrör i lermark (fig. 31). Med hjälp av hydraulcylindrar trycks röret in i lermarken, om röret oönskat ändrar riktning kan man med styrutrustningen som sitter i den främre delen på röret, reglera rörets riktning. Leran från rörtryckningen spolas antingen ut med vatten, alternativ transporteras via transportband Viss schaktning är nödvändig för att få röret på den nivå man vill ha, ett schakt där själva tryckningen sker, samt ett mottagningsschakt. Dessa schakt kan användas till brunnar eller pumpstationer. fig. 31 18
Mikrotunnelborrning Den här metoden används när större ledningar/skyddsrör skall läggas. Det är samma princip som i rörtryckning, dock i större skala. Med hjälp av hydraulcylindrar trycks betongrör in i marken, med styrutrustning samt en borr fäst i fören. Borrhuvudet borrar sig genom jorden och en kross maler ned material såsom sten osv. Allteftersom borren tar sig längre fram fyller man på med segment av betongrör. Borrslam och jordrester pumpas ut till en avskiljare där det renas/återvinns. fig. 32 19
Rörspräckning Denna renoveringsteknik används när man vill bibehålla eller öka dimensionen på gamla vatten-, spill- eller dagvattenledningar. Med hjälp av dragkrafts- utrustning, mellan 40-120 ton, dras sakta rullande och fasta knivar som skär upp och utvidgar det gamla röret. Samtidigt dras den nya ledningen fram i stället. Metoden gäller för alla rörmaterial enligt normal standard och kan göras i dimensioner från 50 till 630 mm. Det är en ekonomisk och miljöanpassat teknik eftersom arbetet kräver ytterst små marköppningar och lägre maskinkostnader. fig. 34 20
Augerborrning Den här skruvborrmetoden används för att lägga in grova rörledningar i stål i diameter 300-1200mm och längd till 50m under t.ex. vägar eller järnvägar. Augerborrning är avsedd för vertikal och horisontell borrning i lättbearbetad mark som sand och lera, där större föremål som stenar block eller berg inte förekommer. Borrningen utförs med en spiralformad skruvborr som roterar och pressar igenom jordmaterialet inuti ett skyddsrör, samtidigt som de lösa jordmassorna skruvas bort bakåt i röret. Metoden kräver dock en tillräcklig stor startgrop för att kunna rymma hela utrustningen. fig.35 21
Styrd borrning i berg Styrd borrning i berg är en utvecklad schaktfri borrteknik av den styrda borrningen som används för att leda krokiga rör till gas, avlopp, tryckavloppsledningar under t.ex. byggnader, vägar, sjöar eller vattendrag. Borrningen styrs från markytan och sker i två etapper. I första etappen borras ett pilothål med hjälp av en tryckluftsdriven borrkrona i mindre storlek som krossar och pulveriserar bergmassan. I andra etappen förstoras pilothålet i flera steg till önskad mått med hjälp av en roterande krona med rullar. Kronans rullar smular sönder berget när den dras tillbaka genom samma hål och samtidigt drar med sig skyddsröret eller ledningen. fig. 36 22
Byte av ledning Projektering För att byta en ledning skall en projektering av arbetet göras, den innehåller en geoteknisk undersökning som talar om vilka markförhållanden som råder på platsen. De som sedan utför arbetet vet då vilken typ av jordart, följden och om det finns berg och/eller sten där ledningsbytet skall göras. Man bör också ta reda på grundvattennivå, vilken nivå det finns vattenförande jordlager, om tillrinnande vatten finns från något håll till/från platsen och om det finns flytjordstendenser. Behöver man råd och anvisningar hur en ledningsgrav skall utformas så finns Anläggnings AMA 07 som innehåller generella beskrivningar och gäller samtliga ledningsmaterial. Är ledningsbytet förlagt i anslutning till en väg i ett industriområde som exempel är det nödvändigt att göra en TA-plan för omdirigering av trafiken och hur lång tid avspärrningen behöver vara på platsen. När allt arbete är utfört behöver marken en eller två tjäl perioder för att sätta sig, Allt det som görs från projektering till återfyllning är det viktigt att det görs noggrant, ledningen skall kunna hålla sin funktionstid som är ca 100 år. Schaktning Det finns fyra jordarter att ta hänsyn till vid schaktning, lera, silt, sand och morän. Vid schaktning bör också säkerheten vara satt i första hand, de som påverkar den är främst jordarten, vädret, årstiden och grundvattennivåer. Lera Vattenhalten är en av de faktorer som bestämmer hur stabil lerjorden är. Ju mer vatten den innehåller, desto större är risken för att marken ska börja röra på sig. Om leran är s.k. kvicklera kan den bli helt flytande. En mycket finkorning jord kallas lera, och har en kornstorlek mellan 0-0,002 mm. Lera som är torr bildar svår krossade klumpar, lera består av små korn och kännetecknet är att det går att rulla ut tunna trådar av den. Vid schaktning är det viktigt att inte överbelasta kanterna på schakten, leran kan då brista längs sina s.k. glidytor och glida ned i schakten (farligt). De påverkande faktorerna vid grävningen är djupet, längden och släntens lutningen på schakten, vatteninnehållet i leran inverkar också om risken för glidning/brott i leran uppkommer eller ej. Lerans hållfasthet fungerar som mothåll vid glidning, detta kallas skjuvhållfasthet/skärhållfasthet. För att bestämma skjuvhållfasthet/skärhållfasthet görs det på plats med hjälp av en vingborr eller upptagna prover som skickas till ett laboratorie för analys. 23
Silt (finmo och mjäla) Suger snabbt upp vattnet och håller det kvar. En jordart som innehåller mycket silt börjar lätt flyta om den är vattenmättad, vilket innebär att risken för skred ökar. Kornstorleken är grövre än hos lera, kornstorlek mellan 0,002-0,06 mm. Vid schaktning är det svårt att bestämma släntlutning på förhand. Ibland kan provgrop hjälpa till att bestämma vilken släntlutning som är lämplig. Fler faktorer som inverkar är hur länge schakten är öppen, ju kortare tid schakten är öppen desto brantare släntlutning kan väljas. Stor betydelse på silt uppför sig i ett schakt är grundvattenytans läge. Ligger grundvattenytan över arbetsnivån flyter silten med lätthet ut med följden att minskad stabilitet, schaktbotten gungar och jorden flyter. För att slippa detta bekymmer sänks grundvatten nivån med hjälp av pumpning. Schaktning sker i korta etapper med läggning av ledningsbädden omedelbart. Filter kan användas för att hålla grundvattnet på avstånd när arbetet sker på små djup under grundvattenytan. Grundvattensänkning måste genomföras vid större djup under grundvattenytyan. Grus Sand fig. 33 Silt Lera Sand/grus Sand- och grusjordar släpper lätt igenom vatten och torkar därför snabbt. Kornen går att se med blotta ögat, storleken är mellan 0,06-2 mm. Sand som är fuktig kan vara svårt att se de minsta kornen, för att lättare bestämma kornstorlek torkas sanden. Sand och grus ligger ofta blandade med varandra men även med andra material som tillexempel silt. Hur stabil sanden är vid schaktning beror på lagringstätheten, hur tätt kornen är packade med varandra. Är sanden löst lagrad kan det lätt rasa i schakten. Fler faktorer som påverkar sandens stabilitet är grundvattenytans läge, vattenmättad sand under grundvattenytan har bara hälften av sin hållfasthet kvar. Sandigt grus och sand är oftast jordfuktig viket gör att kornen trycks mot varandra, materialet blir mer hållfast. 24
När schaktning som är grundare än 2m görs släntlutning på upptill 5:1 i jordfuktig sand. Schaktning i jordfuktigt grus så används en släntlutning upptill 1:1. Om schaktning i ett schakt av ren sand möter grundvattenytan rasar slänterna, det spelar ingen roll om sanden är torr eller fuktig. När grävning i sand under grundvattenytan så strömmar vattnet till schaktet, problem med uppluckring av schakten kan då vara vanligt och med grus blir länshållningen ett bekymmer. Vid dessa arbeten i schakt under grundvattenytan måste pumpning ske underifrån eller förlänga vattnets väg till schakten med spontning. Tätsponten slås ned som exempel 40cm under schaktbotten om grundvattennivån är 40cm över densamma Morän Denna jord art kan vara mycket svårschaktad, den innehåller alla kornstorlekar från lera till sten i olika variationer i våra marker. Pinnmo kallas den s.k. bottenmoränen som är fast och hårt packad och svårgenomtränglig, till och med en grävmaskin kan ha svårigheter att komma igenom. Vanligast i Sverige är sandig morän, men det finns grovkornig (sandig eller grusig morän) och finkornig (moränlera eller siltig morän). Vid schaktning fungerar morän hållfasthetsmässigt som sand och grus. Schaktning under grundvattennivå så fungerar sandigmorän och grusigmorän som sand respektive grus (se sand/grus ovan). Vid ett högt värde av silt i moränen så beter den sig som silt (se silt ovan). Länshållningsmetoderna är ungefär de samma i morän som i sand/grus. Släntlutningen kan alltså vara brantare vid grävning i pinnmo (bottenmorän) än vid schaktning i ytmorän (Löst packad morän). Schakter som är öppna längre tid görs släntlutningen flackare så att inte ras sker. Har schaktet en blockig morän skall en släntlutning väljas så risken för blocknedfall minimeras, om inte det går får övervägande om stödkonstruktion av något slag behövs till exempel stämpning eller spontning. Har schaktet en siltig morän så är risken för hävning lika stor som för silt, tjälfarligheten hos siltig morän är väldigt hög precis som för silt. Länshållning I schakt där vatten är benäget att komma upp (grundvatten) ska man ha en länspump för att hålla graven torr, i vissa fall måste man även sänka grundvattennivån innan schaktningsarbete påbörjas. Om man inte gör det kan det få negativa konsekvenser, dels att vatten tränger upp ur marken och försämrar bärigheten och stabilitet, samt att det försvårar arbetet med själva rörläggningen. Andra metoder för att förhindra att vatten tränger upp i rörgraven finns, t.ex. Geotextil Makadamlager Elektroosmos (ovanligt, man sänder likström via elektroder i jorden som gör att vattnet bildar flöde) Dock är sänkning av grundvattennivå att föredra, man får ett bra djup på schaktslänten och tillsammans med spontning kan man i stort sett eliminera vattenuppträngning. I siltjord får man se upp med denna metod då grundvattenytan kan variera kraftigt och plötsligt. 25
Återfyllning Det är av yttersta vikt att rätt material och att återfyllning görs på rätt sätt, detta har en avgörande påverkan på funktionen och konditionen på den lagade ledningen. Fyllningen skall ha en homogen struktur och vara anpassad för det material som rörledningen har, användning av fruset material är uteslutet. Återfyllning delas upp i två moment kringfyllning och resterande fyllning. Kringfyllning Kringfyllningens uppgift är att skydda ledningen mot mekanisk påverkan och fördela lasterna i rörgraven, fyllningen ligger då följaktligen närmast ledningen, fyllningen som används skall vara välgraderat eller mellangraderat material, fyllning görs upptill 0,3m över hjässan på ledningen/röret. Kornstorleken får max vara 32mm. Återfyllning med uppschaktade massor är det bästa som går att använda, massornas förutsättningar är att kraven i Svenskt Vattens betongrörsanvisningar P84 och anläggnings AMA 98 uppfylls. Packning skall göras men ej med maskin nära röret/ledningen för risken att skada den. Resterande fyllning Fyllning från kringfyllning upp till marknivå eller till överbyggnads underkant. Uppschaktade massor bör användas, kornstorlek som är tillåten är 2/3 av lagertjockleken hos resterande fyllning under hårdgjorda ytor men dock max 300mm. Kraven är inte lika hårda när ledning skall läggas under grönytor som läggning under hårdgjorda ytor. Återfyllning kan nästan alltid göras med uppschaktade massor vid läggning under grönytor, material som har lätt att packas bör undvikas för återväxten av vegetationen inte skall försenas. Det material som skall undvikas helt är lös lera och organisk jord som aldrig får användas. Grundförstärkning Om misstanke finns att marken inte bär i det område där ledningsläggning skall ske, dvs. belastningen är för hög eller risk för sättningar i marken föreligger, måste grundförstärkning göras. Man gör också en fördjupad geoteknisk undersökning för att få hållfasthet och uppbyggnad av grunden. Rörgraven måste tåla lasterna den skall utsättas för. Exempel på laster är vikten på röret, tyngden av fyllningen kring ledningen och ovanför, ökade jordlaster pga. grundvattensänkning och sedan om det är trafik eller tung belastning ovan/på mark. Metoder som är mest vanliga vid grundförstärkning är utbottning, betongplatta, pålad betongplatta eller rustbädd. 26
Packning Packning av ledningsbädd skall inte göras enl. anvisningar i Anläggnings AMA 98. Däremot skall noggrann avjämning göras av bädden, är bädden tjockare än 15cm skall den packas och sedan uppluckras i ytan. Ledningsbädden till plaströr skall däremot 2m ut från brunn packas hela sträckan. Packning av ledningsbädden sker när ledningen är på plats, packningen som då görs kallas indirekt packning av stödpackningszonen. Stödpackningszonen är det skikt som ligger direkt på ledningsbädden från samma nivå som ledningen ligger. S= 0,2 Dy (min.50 mm) Dy är ledningens dimension. Stödet för ledningen blir då det nödvändiga och ledningsbädden blir så tillpackad den behöver vara. Jordmaterial som används vid stödzonspackningen skall vara samma som i ledningsbädden, 32mm är den maximala stenstorleken som får användas. Man bör också vara medveten om vattenkvoten i jorden, då bärigheten kan förändras kraftigt och bli som lera. Om man använder packningsmaskin (padda) på en jord där vattenkvoten är hög, kommer jorden bara att svänga med paddan och förbli lös. Även i fryst jord måste man se upp då frusna jordklumpar sätter sig i packningen som sedan i töväder, tinar och gör att jorden förlorar bärigheten samt deformerar packningen. Samma sak händer om man skulle packa i varm jord som sedan fryses ned och går igenom denna cykel flera gånger med att jorden fryser/tinar. För att förhindra tjälproblem kan man lägga dränerande material för att underlätta tjällossningen Mark AMA 1983 En annan metod som också används idag är när man packar ledningsbädden före ledningen läggs på plats. För att röret skall få tillräcklig bärighet skall s.k. understoppning göras, det görs mot rörets undre kvartscirkel för att få tillräcklig bärighet i röret. Om understoppning görs med 90 o från rörets mittpunkt blir bärigheten 100% men vid 20 o underpackning från mittpunkten är bärigheten bara 65%. Material till understoppning skallvara samma som i ledningsbädden och skall packas. Utspetsningskil Om berg påträffas i ledningsgraven skall utspetsningskil anläggas. Anläggning av kilen börjar 3m innan och 3m upp på berget, mitten av kilen vid skärningspunkten mellan berg och mark skall vara 0,5m djup. Materialet som används bör vara samkross som ledningsbädden anläggs med. Detta görs för att undvika skador på ledningen. 27
Material I valet av material för ledningsnätet skall man ta hänsyn till vad som är optimalt beroende på situation. Det finns flera olika faktorer som spelar in i valet; jorden, temperaturskiftningar, vegetation, livslängd, belastning, vad ledningen transporterar, underhåll av ledningen osv. Samtidigt som man tar hänsyn till kostnad. Kostnader Kostnader att lägga rör är alltså helt beroende på situation och de olika faktorerna som beskrivs ovan. Här redovisar vi kostnader för en rördimension på 400mm (300/450mm äggformade rör) för att få en blick över priserna; Standard betongrör (självfallsledning) från Alfa Rör; 1300:-, 2,2 meter Äggformat betongrör (självfallsledning) från Alfa Rör; 2100:-, 2 meter GRP (självfallsledning) från Hobas; 2802:-, 6 meter PVC (självfallsledning) från Uponor; 4631:-, 6 meter Strukturrör, PP (självfallsledning) från Uponor; 3208:-, 6 meter PVC (tryckrör) från Uponor; 2395:-, 6 meter 28
Betong Betong är det vanligaste materialet som förekommer i ledningsnät för avlopp/dagvatten, tack vare att det började läggas i slutet på 1800 talet och läggs fortfarande idag, dock enbart som självfallsledning. Utvecklingen av betongrör har varit betydande och det finns många olika varianter på hur en ledning kan formas. En ny form på rör finns som är äggformad, där vattnet med hjälp det äggformade röret får ett jämt och konstant flöde vilket förhindrar att t.ex. partiklar fastnar. Betong är motståndskraftig vilket leder till att livslängden kan sträcka sig till över 100 år beroende på kvalité. Betongrören har en stor svaghet, svavelväte, därför har plaströr varit en stor konkurrent mot betongledningar. fig. 10 Det finns tre typer av tryckrör i betong, dock använder man inte dessa för nyanläggning idag; Eternitrör, dessarör är armerade med asbestfiber. Slutades att tillverka på 70-talet pga. den stora asbestdebatten. Dessa rör påverkar inte vattenkvalitén, men personalen kan utsättas för stora risker vid handhavande. Arkel, Sentab och Premorör, är armerade betongrör. Rören är starka och påverkar heller inte vattenkvaliten, men är mycket känsliga för stötar. Då en liten spricka kan spränga hela röret. Vattnet tränger in i sprickan och gör att armeringen korriderar vilket leder till att hela röret fallerar, betongen kollapsar. Bonnarör, rör med stålkärna. Ett tunt stålrör som in och utvändigt isolerats med betong. 29
Fogning betongrör Alla betongrör är anpassade för fogning, muffade. Vid fogningen använder man sig av ett speciellt lim som gör det lättare att koppla ihop rören. Betongrören har också en tätningsring som sitter i själva muffningen. Det finns flera olika metoder för att lyfta/föra samman rören Snabel, monteras på grävmaskin och har en stålstång som man för in i röret för att sedan kunna lyfta det. Rörsax, fungerar som en gripklo vilken griper tag i röret och gör det möjligt att förflytta det. Fast lyftok, används för att lyfta rör i stora dimensioner (>1600mm) Deha metoden, här fäster man kättingar i kulankare som är ingjutna i röret, man förankrar både i röret framför och det som förs in. När man då lyfter med hjälp av grävmaskin glider röret in i det andra. Byglar med dragstag, här sätter man en bygel på mottagarröret samt den rördel som ska föras in, med hjälp av dragstaget pressar man ihop de båda rören. Lyft/mothållsok, den här metoden används på rör med dimension på över 1600mm, mothållsoket fästs i mottagarrörets lyfturtag med hjälp av skjutbara tappar och kättingar kan man sedan föra in röret Hydraulisk ihopdragning, här använder man sig av dragok som är försett med hydrauliska cylindrar vilket man kopplar med kättingar till lyftoket. 30
Plast Plast är det mest kostnadseffektiva materialet att lägga idag, lång livslängd och hållbart material mot det som rinner i ledningarna, livslängden för plastledningar sträcker sig från 50 till över 100 år beroende på kvalité. Dock är materialet känsligt mot tryck och höga temperaturer som kan deformera plasten. fig. 11 PVC, PolyVinylClorid. PVC hade hög skadefrekvens i den tidiga produktionen av rören, under senare år har materialet förbättrats avsevärt. De skador som uppkommer i PVC rör är oftast orsakade av oaktsamhet vid monteringen. PE, PolyEten. PE ledningar används mycket lite för nyläggning, dock används det som förnyelse av befintliga betongledningar där man trycker i röret i befintlig ledning. PP, PolyPropen. Används mest som självfallsledningar och brunnar. PP rör är mer temperaturresistenta än ett vanligt PVC rör. GRP, GlassfiberReinforced Polyester. GRP rör är väldigt produktspecifika, möjligheterna att anpassa GRP efter behov gör att det inte finns någon standard i hur en ledning brukar se ut. Dock har alla GRP rör en låg töjbarhet och måste därför ha en flexibilitet som är under 4%, annars påverkas livslängden. Strukturväggsrör, PVC, PP, PE. Utvecklades för att utnyttja materialet och uppnå en viss nivå av rörstyvhet än hos släta rör. Tröghetsmomentet är också högre än andra rör och slitage är nästintill obefintligt. 31
Fogning Plast Vid fogning av plaströr använder man sig av olika metoder beroende på vad för typ av plast det är, PVC, PE,PP eller GRP. För PVC använder man sig oftast av gummiring som finns i olika kvalitéer och varianter, man väljer vilken typ av gummiring med tanke på vad som transporteras i röret. Det förekommer också att man limmar PVC rör, dock nästan enbart för processrör. Svetsning används för att foga PE/PP rör, antingen manuellt eller med hjälp av automatisk utrustning. Man smälter ändarna på de rör som ska föras samman, rören pressas ihop därefter. Svetsytan skall vara ren och momentet skall utföras rätt. fig.26 Metoden heter stumsvetsning, vid stumsvetsning är det ett måste att ha stor plats och att det är torrt, man bör sätta upp ett tält för skydd mot vindar och regn, platsen bör ändå ligga bra till för färdiga längder som skall användas. Innan svetsning påbörjas rengörs ändarna som skall sättas ihop från smuts och oxid där svetsningen skall ske. Svetsningen utgörs av att ändarna värms upp så att plasten smälter, sedan pressas ändarna mot varandra under tryck. Svetsningen bildar en s.k. vulst, normalt hindrar den inte flödet i röret, men bedöms den för stor måste den fräsas bort innan röret svalnat helt, materialet måste fortfarande vara varmt för ett bra resultat. Med tanke på rörets diameter och tjocklek så finns det olika värden på de parametrar som skall följas. Temperaturen/tiden vilken får röränden att smälta, uppvärmnings tid/tryck, tiden det tar att få bort värmeplattan och pressa ihop rören, trycket som används för att pressa ihop rören, kyltiden. 32
Elektromuff Elektromuff är också en enkel metod att använda sig av, elektromuffen monteras där rören skall fogas. Ström (40 volt) ansluts till elektromuffen som har trådar som då blir varma och smälter PE-materialet, PE-materialet utvidgar sig av värmen och det skapas ett kontakttryck mellan rördelen och röret vilket gör att rördelarna förenas. Elektromuffen som monteras skall klara lika stora radiella krafter av vattentryck som axiella dragkrafter som själva PE-röret. För att få goda hållfasthetsegenskaper i svetsfogen bör toleransen mellan mellan muffen och röret vara minsta möjliga. För att svetsfogen skall få en bra hållfasthet måste svetsytorna också vara torra, smutsfria och oxidytan på rören borttagna, även tiden för svetsning och avkylning hållas. Under hela svetsningen och kylningen skall rördelarna vara fixerade mot varandra. Rör och rördelars toleranskrav bör vara uppfyllda. Metalltrådens värme smälter först PE-material på insidan av muffen där efter på utsidan av röränden. PE-material som smält expanderar och pressas ut emot kylzonerna och stelnar, det gör att svetszonen tillsluts och värmen ökar, mer material smälter och expanderar. Det gör att ett smälttryck byggs upp i svetszonen. I slutet av svetsningen uppnås det optimala smälttrycket, ett tecken på det är när material pressas ut ur indikatorhålen på elekrosvetsmuffen. Om man kontrollerar den aktuella SDR-klasserna på rör och elektrosvetsrör-delar och de passar till varandra. Så är det fullt möjligt att sammanfoga olika SDR-klasser med elektrosvetsning. Svårigheter vid montage kan uppkomma det är oftast rörets ovalitet som överstiger standard och då toleransen på elektomuffen inte medger detta. Generellt ökar montagesvårigheterna med diametern på ledningen. Det finns fler tekniker för skarvning av plaströr som: Extrudersvetsning Vinkelsvetsning. 33
Gjutjärn Gjutjärnsrör finns i två olika typer, segjärn och gråjärn. Gråjärnsrören är de som brukats mest under sent 1800 tal till mitten på -90 talet, då de började ersättas av segjärnet. Båda typerna har visat sig ha en hög läckfrekvens pga. korrosion. Livslängden kan variera mycket pga. förhållanden i mark, man räknar med att gråjärn har en livslängd på 100 år, och segjärn från 50, till över 100 år. fig. 12 Gråjärnbestår av järn och kol i första hand, mindre mängder av andra ämnen finns också i materialet. Gråjärn har låga värden på slaghållfasthet, seghet och brottöjning, vilket leder till att röret är väldigt känsligt mot slag och stötar, dock tål det högre yttre påfrestningar från ex. jord och mark. Gråjärn har också en större godstjocklek som gör att korrosion behöver längre tid på sig att fräta hål i väggarna. Korrosionshastigheten är dock fortfarande den samma som hos segjärn. Segjärn, i mitten på -50 talet introducerades segjärn som ett alternativ med förbättrade egenskaper än gråjärnet. Den stora skillnaden mellan grå- och segjärn är att när man gjuter segjärn tillsätter man magnesium, vilket gör att röret tål högre påfrestningar. Idag isolerar man även rören invändigt med cement, och utvändigt med zink och epoxybeläggning. Fogning Gjutjärn Man använder tre olika metoder för att föra samman järnrör, dimensioner <100 med manskraft, DN 150> med hjälp av grävmaskinskopa, DN 100-300 använder man ihopdragningsmekanism. När man fogar skall man se till att det är ordentligt rengjort vid muff, packning, samt ändan som förs in. Man skall ha rätt mängd smörjmedel och kontrollera att fogen förs in till markeringarna som finns på röret. 34
Brunnar Nedstigningsbrunnar, tillsynsbrunnar, rensbrunnar används för inspektion, kontroll och rensning av anslutande självfallsledningar för spill- och dagvatten. I nedstigningsbrunn kan alla slag av arbeten utföras från bottens yta. Brunnar placeras med jämna mellanrum på raka ledningssträckor vid ledningars förgreningar eller vid brytpunkter. Nedstigningsbrunnar tillverkas nu för tiden i dimensionen 1000mm med olika betäckningar. fig.13 Tillsynsbrunn anläggs ofta istället för nedstigningsbrunnar som ett enkelt och lönsamt alternativ. Tillsynsbrunnar tillverkas såväl i betong som polypropen i dimensioner 400mm och 600mm. Brunnar i 400mm diameter brukar användas mellan de privata och offentliga avloppsledningarna vid tomtgräns. Inspektion av anslutande ledningar sker med hjälp av utrustning vilket manövreras från markytan. Brunnar i 600mm används vanligen som en knutpunkt i det offentliga ledningssystemet. Brunnens storlek gör det möjligt att utföra samma typ av arbete som i en traditionell nedstigningsbrunn. fig. 14 Rensbrunnar placeras vid anslutning till den allmänna ledningen vid tomtgräns och har dimensioner melan 150-400mm. Sådan placering ger möjlighet att lätt upptäcka fel i ledningen och veta att det är i fastighetsägaren eller kommunens ansvar. Rensbrunnar används för rensning eller spolning av avloppsledningen om det skulle bli stopp i den. Rensning från slamm sker med utrustning vilket manövreras från markytan. Det brukar finnas ett rensningsschema som checklista. 35
Brunnsutformning Brunnkonstruktioner tillverkas i betong samt av polypropen (PP) och polyvinylklorid (PVC). Betong är mest användbart av traditionellt material eftersom det har stor motståndskraft mot grundvattentryck. Brunnar av plast har falsar rund delar som förhindrar konstruktionen att röra sig samt gör den stabilare. Det blir vanligt att installera en ny brunn av plast vid renoveringar som gör brunnarna täta och dessutom förbättras deras flödesegenskaper. Brunnar tillverkas i standardutförande och likaså specialutformning om standard sortimentet inte räcker. Ovannämnda brunnar är fogtäta konstruktioner som består av bottendel, mellandel, koniskeller rakt överdel, passdel och olika typer av betäckningar. fig. 15(a) fig. 15(b) fig. 15(c) Bottendelen tillverkas i standardutförande med en till flera in- och utgående anslutningar i standarddimensioner, vinklar och stalp. Bottendelen för nedstigningsbrunn tillverkas även i specialutförande: med sandfång, elementbottendel med tre eller flera sammansatta plana betongväggar, med anslutningar för in- och utloppsledningar i valfria dimensioner, vinklar och stalp. Röranslutningarna tätas med PG-fog, anslutningstätning eller med MG-fog. Mellandel och överdel tillverkas i olika bygghöjder för att bygga upp brunnen till önskad nivå. Överdelen tillverkas med rak eller konisk form. Brunnsdelarna binds ihop till varandra med MG-fogen som har en glidfogspackning med en glidmedelsförsedd flik. Passdelar består av ramar eller förkjutningsplattor dessa används för höjdjustering av betäckningar. 36
Ett cirkulärt gjutjärnslock med ett stort A i centrum brukar användas för kommunala avloppsvattenbrunnar. Det görs för persons säkerhet samt för att förhindra oönskade föremål och vätskor i brunnen. Gjutjärnslock tillverkas enligt svensk standard SS EN 124 för 40 tons belastning som trafiken kräver samt för att kunna lyfta locket utan att omgivande yta påverkas. En del betäckningar tillverkas i oarmerad betong i dimensioner mellan 225-400mm och armerade i större dimensioner. Dessa lock kan användas för alla typer av brunnar om driftoch underhåll inte kräver körbar betäckning (fig 6). Det finns även körbara betonglock och dessa tillverkas i dimensioner för 26 ton axellast inkl dynamiskt tillskott. fig. 16 Förutsättningar Brunnkonstruktioner konstruerade i material vilket uppfyller krav både på hållfasthet och täthet enligt svenska och europeiska standarder. Brunnar ska även uppfylla funktionskrav enligt VAV publikation P45 och krav på dimensionering för laster enligt EN: 476: 1997. Förluster Eftersom en brunn ska klara att avleda olika dimensionerade flöden måste man ta hänsyn till tryck-, energi- och tilllägsförluster vilka uppkommer i en brunn. Om vattenhastigheten i en brunn överenstämmer med inloppet och utloppet då blir tryck- och energiförlusterna lika stora. Vid fyllda ledningar uppstår energiförluster i nedstigningsbrunnar på grund av höjning av tryck- och energinivåer uppströms. Höjningarna adderas längs med ledningssträckan och dessa förluster kan bli betydande i upströmsdelarna av systemet. Tryckförluster Man skiljer på tryckförluster och energiförluster när inlopps- och utloppsrör har olika diameter samt när sammanflöden uppstår vid olika in- och utgående vattenhastigheter. I detta fall är tryckförlusternas storlek beroende av vattnets hastighet i utgående ledning. I brunnar med ledningar som har sidoinflöden uppstår skillnaden mellan tryckförluster i huvudflödesriktningen och sidoflödesriktningen på grund av flödernas olika rörelsemängder i huvudledningensriktningen. Därav uppstår förluster beroende av sidoledningens vinkel mot huvudflödet och förhållandet mellan inkommande flöde. Beräknad förlustkoefficient för olika typer av brunnar kan avläsas i Svenskt VAV publikationer P90. 37
Stalp och tilläggsförluster På grund av uppkommande energiförluster i en brunn utformas vattengången för inkommande ledning med en stalp. Stalpens höjd vid inkommande ledning motsvarar energiförlustens storlek. Utan stalp blir vattenshastigheten svagare vid anslutningen och det kan orsaka sendimentbildning. Sediment kan även bildas när låga vattenflöden i anslutande ledningar stoppas av vattenflödet i huvudledningen. För att undvika stopp i delvis fylld ledning förlågges inkommande ledningens vattengång över utgående på sådan nivå så att vattenytan sammanfaller med huvudledningens vattenyta, vilket är beräknad vid delfyllnad i utgående ledning. Dagvattenbrunn Dagvattenbrunnar samlar upp och avleder vatten från hårda ytor som gator, parkeringsplatser, hustak. Bottendelen har ofta ett sandfång för att avskilja sand, löv och andra tunga partiklar innan vatten rinner till den kommunala dagvattenledningen. Sanden bör suggas bort innan att det samlas på brunnens botten och sedan följer med till reningsverk (kombinerat ledningssystem).överdelen kan tillverkas med eller utan perforering (hål), för att undvika inströmning av sand eller annat finkornigt material. Dagvattenbrunnen till kombinerad ledning brukar ha ett vattenlås för att undvika dålig lukt från avlopp. Gallerlock eller perforerade lock används för att avleda dagvatten. Dagvatten tillhör inte huvudsakligen till VA underhåll, det tillhör mera gatumark. fig. 17 38
Drängvattenbrunn Drängvattenbrunnar används som samlingsbrunn för dräneringsvatten från husets källargrund. Dessa typer av brunnar kan även fungera som dagvattenbrunnar vilka avleder anslutna ledningens vatten till dagvattensystem. För att sand och annat tyngre föremål inte går vidare till den kommunala spillvattenledningen fångas sanden i sandfånget. fig. 18 Universalbrunn Brunnen är byggd som en tät reservoar och har brett användningsområde. Den kan användas som nedstigningsbrunn med drillade röranslutningar för valfria ledningsstorlekar och kopplingsvinklar, som behållare för urin- och gödsel vid jordbruk eller till vatten vid bevattningsanläggningar. fig. 19 39
Sand- och slamavskiljare Den typ av avskiljaren används som förbehandlingssteg före oljeavskiljaren för avloppsvatten eller för vattenåtervinningsanläggningen om spillvatten innehåller mycket stora slam- och sandmängder. Grova partiklar sedimenteras på bottens yta och vatten fortsätter rinna vidare till nästa reningssteg. Sand och slam ska sugas och skickas vidare. fig. 20 Koalescensoljeavskiljare Den typen avskiljare gäller i första hand för dagvatten eller avloppsvatten vilket innehåller finfördelad olja eller andra föroreningar vilka förhindrar oljeseparation. Avskiljaren utrustad med koalescensfilter genom vilket passerar förorenat vatten. Oljedropparna absorberas i filtret och det bildas oljedroppar med större flytkraft vilka stiger upp till ytan och avskiljes där. fig. 21 40
Bensin och oljeavskiljare Den här avskiljaren används som komplement till sand- och slamavskiljaren för spillvatten från verkstäder. Den fungerar i princip på samma sätt som koalescensavskiljaren. Man kan kombinera bensin och oljeavskiljare och slam- och sandavskiljare för att nå bättre resultat. fig. 22 Lamelloljeavskiljare Avskiljaren har förmåga att rena oljeförorenat dagvatten från både olja och slam effektivt även vid högt flöde strömmar aldrig olja ut. Avskiljning sker genom att förorenat vatten passerar ett antal lamellplattor där stiger olja uppåt och slam sjunker till botten. Oljan hålls på plats i en ficka som man därefter kan suga bort. fig. 23 41
Fettavskiljare Den är hänsyftad för spillvatten från livsmedelsindustri där oerhört störa mängder fett följer med vattnet. Fettavskiljaren kan vid behov användas efter slamavskiljaren. fig. 24 Utjämningsmagasin Anläggningen används för att utjämna det stora flödet förorenad vatten i avloppsnätet för att underlätta belastning på kommande anläggning. Utjämningsmagasinet håller flödet så att det kan rinna jämnt till nästa steg utan skada systemet. fig. 25 42
Uppgift 2 Driftfall 1 Förutsättningar Qmax; 400m 3 /h Ledningslängd; 11560m Statisk uppfordringshöjd; 17m Drifttid/dygn; 20h Statisk uppfordringshöjd mellan pumpar Pump 1-2; 6,2m Pump 2-3-4; 3,6m 43
Uträkning 400m 3 genom 20 timmar är lika med 20m 3 /h = 20 000 liter genom 3 600 sekunder är lika med 5,555555556 l/s vilket vi höjer upp till 5,6 l/s för att inte pumpa med för låg kapacitet. Vi gör om dygn till 20 timmar eftersom pumparna bara skall gå den tiden. Omvandling av liter/timme (h) till liter/sekund för att få rätt flödesenhet. Flödesenheten 5,6 l/s, använder vi sedan i WAPS för dimensionering av pumpar och ledningar, vi har också en statisk uppfordringshöjd på 17m samt en ledningslängd på 11560m att ta hänsyn till. Vi delar upp sträckan i fyra sträckor, där första sträckan är 4498m med en uppfordringshöjd på 6,2m och sträcka 2-4 är 2354m med uppfordringshöjd på 3,6m per sträcka. Första sträckan pumpas av en Flygt NT3153, de övriga tre sträckorna pumpas av Flygt CP3085, det finns två pumpar i varje pumphus ifall driftstörning uppstår i någon av pumparna. Detta gör att vi får en lägre energiförbrukning på hela sträckan. I det här exemplet ger fyra pumphus en bättre pumpekonomi än både fler eller färre pumphus. Torruppställd pump är snabbare/enklare att serva. Ett något dyrare alternativ än en dränkbar pump med samma kapacitet. N-pump valdes för att den är självrensande och skär sönder eventuella trasor och större partiklar som kommer till pumpen, vilket då gör att valet av övriga pumpar är kanalpumpar som får bättre konsistens på avloppsvattnet. Vilket i sin tur bör göra att mindre risk för att driftstörningar uppkommer. 44
Pumphus 1 45
46
Pumphus 2-3-4 47
48
Driftfall 2 Förutsättningar: Qmax; 400m 3 /h Ledningslängd; 11560m Statisk uppfordringshöjd; 17m Drifttid/dygn; 16h Statisk uppfordringshöjd mellan pumpstationer Pump 1-2-3; 5,7m 49
Uträkning 400m 3 genom 16 timmar är lika med 25m 3 /h = 25 000 liter genom 3 600 sekunder är lika med 6,94 l/s, vi avrundar uppåt till 7 l/s för att inte pumpa med för låg kapacitet. Vi gör om dygn till 16 timmar eftersom pumparna bara skall gå den tiden. Omvandling av liter/timme (h) till liter/sekund för att få rätt flödesenhet. Flödesenheten 7 l/s, använder vi sedan i WAPS för dimensionering av pumpar och ledningar. Vi delar upp den totala sträckan (11560m) i tre sträckor för att få fram en optimal lösning, alla sträckor har en ledningslängd på 3853m, samt en statisk uppfordringshöjd på 5,7m Vi har valt pumpen DP3085, som är utrustad med ett virvelhjul, pumpen väger bara 72kg och är lättast i urval. Energikostnaden blev 4278kr/år. Då pumpen är lätt i vikt så blir det en fördel då den är dränkt installerad. Pumpen har även en Hmax/h på 19%. Virvelhjulet är ett bra val när vätskan innehåller slitande partiklar som sand eller stora fasta föroreningar. Varje pumpstation ska ha 2 pumpar som skiftar varandra för en bättre - livscykel och omsättning. Vi har valt samma pump till alla pumpstationer för att underlätta underhållsarbetet. 50
51
Driftfall 3 Förutsättningar: Qmax; 400m 3 /h Ledningslängd; 11560m Statisk uppfordringshöjd; 17m Drifttid/dygn; 12h Statisk uppfordringshöjd mellan pumpstationer Pump 1-2-3; 5,66m 52