مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسپیرال وایندینگ (Spiral Winding): روشها، محاسبات، ساخت دستگاه، و شیوه اجرا

۱. روشهای اجرای اسپیرال وایندینگ

اسپیرال وایندینگ یک روش بدون حفاری برای بازسازی لوله های فرسوده با نصب یک لاینر مارپیچی در داخل لوله موجود است. این روش به دو دسته اصلی تقسیم میشود:

• روش مکانیکی:

  • استفاده از دستگاه خودکار برای پیچاندن نوارهای پلیمری (مانند PVC یا HDPE) به صورت مارپیچ.

  • مناسب برای لوله های با قطر ۲۰۰–۳۰۰۰ میلیمتر.

• روش دستی:

  • نصب دستی نوارها در لوله های کوتاه یا با دسترسی محدود.

• انواع لاینر:

  • نوارهای توخالی (Hollow Strip): برای انتقال سیالات با فشار کم.

  • نوارهای توپر (Solid Strip): برای تحمل فشارهای خارجی (مانند خاک و ترافیک).

۲. محاسبات کلیدی

• محاسبه تعداد دورهای مارپیچ (N):
  N=(L)/(W×cos(θ))​
  L=طول لوله، W=عرض نوار، θ=زاویۀ مارپیچ

• مقاومت سازهای لاینر:

  • تحمل فشار خارجی (خاک):
    Pcr​=(2E​/(1−ν2))(t/D​)3
    E=مدول الاستیسیته لاینر، ν=نسبت پواسون، t=ضخامت نوار، D=قطر لوله

  • تحمل بار ترافیکی: با استفاده از معادلۀ آمریکن آسوشیتد استیت هایوی (AASHTO).

• کاهش قطر مؤثر:
  Dnew​=Dold​−2t (در صورت عدم استفاده از فیلر).

۳. ساخت دستگاه و تجهیزات

• دستگاه وایندینگ:

  • موتور الکتریکی: برای چرخش نوار با سرعت کنترل شده.

  • سیستم هدایت نوار: غلتکهای فولادی برای جلوگیری از پیچش ناخواسته.

  • حسگرهای فشار و کشش: برای تنظیم نیروی وایندینگ.

• نوارهای پلیمری:

  • جنس: PVC، HDPE، یا کامپوزیتهای فایبرگلاس (GRP).

  • ویژگیها: مقاوم در برابر خوردگی، انعطافپذیر، و دارای اتصال قفل شونده (Interlocking).

• فیلرهای آببندی:

  • رزین اپوکسی یا پلیاورتان برای پرکردن فضای بین مارپیچ و لوله قدیمی.

۴. شیوه اجرا

۱. بررسی اولیه:

• بازرسی لوله با دوربین CCTV برای شناسایی شکستگیها و رسوبات.

• اندازهگیری دقیق قطر و زبری سطح داخلی.

۲. پاکسازی لوله:

• استفاده از جتهای آب پرفشار یا دستگاههای مکانیکی (مثل روتاری رودر) برای حذف رسوبات.

۳. نصب دستگاه وایندینگ:

• قراردادن دستگاه در چالۀ ورودی (Launch Pit) و اتصال نوار پلیمری به سر مارپیچ.

۴. فرآیند وایندینگ:

• چرخش نوار بهصورت مارپیچ در داخل لوله قدیمی با زاویۀ ۳۰–۶۰ درجه.

• قفل شدن خودکار نوارها با سیستم Interlocking.

۵. تزریق فیلر (در صورت نیاز):

• پرکردن فضای خالی بین لوله قدیمی و لاینر با رزین یا دوغاب سیمانی.

۶. اتصال انتهاها:

• برش لاینر اضافی و نصب فلنج یا اتصالات آببند.

۷. تست نهایی:

• بازرسی با CCTV و تست آببندی با هوا یا آب.

۵. چالشها و راهکارها

• ناهمترازی مارپیچ:

  • راهکار: استفاده از غلتکهای هدایتگر و تنظیم زاویۀ وایندینگ.

• کاهش ظرفیت هیدرولیکی:

  • راهکار: انتخاب نوارهای با سطح صیقلی یا افزایش قطر لاینر.

• شکست اتصالات Interlocking:

  • راهکار: استفاده از نوارهای با ضخامت بالاتر و تست کششی نمونه ها.

۶. مزایای اسپیرال وایندینگ

• کاهش هزینه ها: عدم نیاز به حفاری گسترده و تخریب سطح.

• انعطاف پذیری: اجرا در لوله های با مسیرهای منحنی یا قطر متغیر.

• سرعت اجرا: نصب تا ۵۰ متر در ساعت.

• عمر طولانی: تا ۵۰ سال با مواد پلیمری باکیفیت.

۷. کاربردهای اصلی

• بازسازی لوله های فاضلاب، آب باران، و انتقال سیالات غیرفشار.

• عبور از زیر جادهها، ساختمانها، یا مناطق حساس زیست محیطی.

اسپیرال وایندینگ به عنوان یک روش مقرون بهصرفه و پایدار، برای بازسازی لوله های فرسوده بدون اختلال در ترافیک شهری ایده آل است. انتخاب نوارها (توخالی/توپر) و فیلرها به شرایط لوله موجود و نیازهای پروژه بستگی دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب