sewers

Wpływ infiltracji wód gruntowych do wnętrza kanału i eksfiltracji ścieków z kanału do gruntu na przyspieszenie zjawiska zapadania się nawierzchni ulicznych

W Polsce brak jest danych dotyczących procentowego udziału ilości infiltrujących wód gruntowych do nieszczelnych kanałów w stosunku do ogólnej ilości ścieków nimi odprowadzanych. Dane takie znane są w innych krajach. Np. w Niemczech procentowy udział wód infiltracyjnych w ściekach wynosi średnio 55 % [16]. Tylko w 33 % badanych kanałów udział ten był mniejszy niż 25 %, natomiast w 25 % przypadków przekraczał on 100 %. Odnotowano również przypadki ekstremalne, gdzie średnia ilość wód infiltrujących do wnętrza nieszczelnych kanałów wynosiła około 300-400 % ilości płynących kanałem ścieków. Większość przypadków infiltracji dotyczy rozszczelnionych złączy dawno temu ułożonych rur, najczęściej betonowych i kamionkowych. Stosowane tzw. opaski betonowe w rurach betonowych łączonych na styk lub zakład z czasem ulegają spękaniu, powodując rozszczelnienie połączeń rur, a stosowany do uszczelnień kielichowych rur betonowych lub kamionkowych sznur konopny nasycony bitumem, wskutek starzenia się i kruszenia bitumu oraz przemieszczeń rur na złączach, również powoduje rozszczelnianie się złączy tych rur. Niekiedy obserwowane jest zjawisko infiltracji w miejscach zarysowań i pęknięć oraz ubytków fragmentów rur.

Wraz z infiltrującą wodą przedostaje się do wnętrza kanałów grunt, destabilizując zewnętrzne otoczenie gruntowe kanału i przyspieszające proces wywołujący zaistnienie katastrofy kanalizacyjnej.

Niepokojące są przypadki występowania zjawiska infiltracji zarówno w nowo budowanych kanałach w trakcie ich odbioru, jeszcze przed ich przekazaniem do eksploatacji, jak również niestaranne wykonywanie połączeń rur z tworzyw sztucznych stosowanych do bezwykopowego uszczelnienia nieszczelnych kanałów.

Eksfiltracja ścieków z nieszczelnych kanałów do gruntu jest zjawiskiem powszechnym, ale trudno wykrywalnym. W przypadku kanałów posadowionych powyżej zwierciadła wody gruntowej, jedynie próba szczelności [17] umożliwia wykrycie nieszczelności kanałowych będących przyczyną eksfiltracji ścieków do gruntu. Badania kanałów techniką wideo w zdecydowanej większości przypadków nie są w stanie zarejestrować tego zjawiska. Autorzy opracowania [17] posiadają tylko jedno nagranie stanu technicznego kanału ukazujące eksfiltrację ścieków. Było to możliwe do zarejestrowania tylko dlatego, że badany kanał miał charakter tranzytowy i odprowadzał ścieki tylko z jednego zakładu przemysłowego, a na trasie ułożenia nie było dodatkowych przyłączy. Na początkowym odcinku tego kanału, bezpośrednio za zakładem, wysokość wypełnienia kanału przepływającymi ściekami wynosiła ok. 10 % jego średnicy, po czym malała w trakcie przemieszczania się kamery przez ten kanał, aż w pewnym momencie kamera zaczęła rejestrować całkowicie suche dno kanału.

W Polsce brak jest szacunków dotyczących ilości ścieków eksfiltrujących z kanałów do gruntu, a następnie wód gruntowych. W niektórych krajach prowadzone są badania mające na celu określenie ilości eksfiltrujących ścieków. Przykładowo w RFN w połowie lat 80-tych ubiegłego wieku, rocznie eksfiltrowało do gruntu ponad 300 mln m3 ścieków [16], tj. średnio ok. 15 dm3/M dobę.

Nieszczelności kanałów będące przyczyną eksfiltracji ścieków do gruntu można wykryć niekiedy przypadkowo w trakcie prowadzenia badań kanałów techniką wideo. Badania takie wykonano w kanale usytuowanym powyżej zwierciadła wody gruntowej. Infiltracja wody gruntowej była zatem niemożliwa. Na wyżej usytuowanym końcu badanego odcinka kanału umieszczono korek gumowy celem wstrzymania przepływu ścieków przez badany odcinek kanału. Po ok. 10 minutach, po zbadaniu tego odcinka w trakcie cofania się kamery zaobserwowano intensywną infiltrację ścieków sanitarnych do wnętrza badanego kanału. Z uwagi na duży przepływ ścieków badanym kanałem (o średnicy 200 mm) ścieki bardzo szybko podtopiły wyżej położone odcinki tego kanału. Poprzez nieszczelne złącza rur, ścieki zaczęły z podtopionego kanału, wypływać na zewnątrz do gruntu i płynąć w gruncie po zewnętrznej stronie kanału wpływając następnie do jego wnętrza na badanym odcinku przez nieszczelne złącza. Po kilku minutach od momentu wyciągnięcia korka gumowego ścieki przestały infiltrować do wnętrza kanału.

Przykład ten pokazuje, jak groźne dla bezpieczeństwa konstrukcji kanałowych może być zjawisko eksfiltracji ścieków do gruntu. Poza niekorzystnymi skutkami ekologicznymi związanymi ze skażaniem gruntu i wód gruntowych, bardzo niekorzystne dla bezpieczeństwa konstrukcji kanałowej jest rozmywanie gruntu na zewnątrz kanału, przyczyniające się do przyspieszenia wystąpienia katastrofy kanalizacyjnej.