Nowa Polska Norma dotycząca wykonania sieci wodnokanalizacyjnych z tworzyw

Inicjatorzy i autorzy normy liczą na to, że jej stosowanie jako warunków technicznych stanie się wkrótce powszechne i norma zostanie oceniona jako bardzo pomocna.

STRESZCZENIE

Celem artykułu jest przedstawienie nowej polskiej normy PN-C 89224 jako wsparcia przy projektowaniu, wykonaniu i eksploatacji sieci wodno-kanalizacyjnych z termoplastycznych tworzyw sztucznych. Aby dać jak najszerszy obraz normy, niektóre tematy zwięźle omówiono, inne ważne tylko zasygnalizowano. Uzasadniono celowość opracowania normy jako dokumentu opartego o aktualny poziom wiedzy oraz uwzględniającego specyfikę systemów z tworzyw. Artykuł przekonuje do powszechnego stosowania normy z zamiarem uzyskania znaczącej poprawy standardów wykonania sieci wodno-kanalizacyjnych z tworzyw.

ABSTRACT

The aim of the article is to present a new Polish PN-C 89224 standard as a support in the design and construction of water and sewage systems made of plastics. In order to give the widest possible picture of the standard, some topics are briefly discussed, others at least indicated. The author justifies the purpose of developing the standard with current knowledge as well as is in line with the requirements of plastic systems. The article convinces to use the standard with the intention of achieving a significant improvement in the quality of water and sewage systems from plastics.

W marcu 2018 r. została wprowadzona Polska Norma PN-C 89224:2018-03P [1] zawierająca warunki techniczne wykonania i odbioru systemów rurowych z termoplastycznych tworzyw sztucznych¹ (dalej: systemów z tworzyw) z nieplastyfikowanego polichlorku winylu (PVC-U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) w branży wodno-kanalizacyjnej.

Pomimo że systemy z tworzyw przewidziane są do pełnienia tych samych funkcji co systemy z innych tradycyjnych materiałów, to ze względu na odmienne właściwości użytkowe warunki techniczne ich wykonania są znacząco odmienne.

Normy ogólne [2, 3, 4] zawierają jedynie ramowe wymagania dla systemów wodno-kanalizacyjnych (dalej: wod.-kan.) i zasady ich odbioru niezależnie od materiałów, z jakich systemy są wykonywane, jednak szczegółowość warunków technicznych wykonania i odbioru systemów powinna być większa. Zdaniem autorki wspomniane normy powinny uwzględniać odmienne możliwości systemów z różnych materiałów, a ponadto być aktualizowane stosownie do postępu technicznego.

Nowa norma powinna znacząco poprawić sytuację w zakresie wykonania systemów z tworzyw.

Cel i zakres normy

Nowa norma [1] określa warunki techniczne wykonania i odbioru systemów z tworzyw przeznaczonych do podziemnych, zewnętrznych systemów ciśnieniowych: wodociągowych, zgodnych z [2], kanalizacji ciśnieniowej i podciśnieniowej zgodnych z [4]² oraz bezciśnieniowych do odwadniania i kanalizacji zgodnych z [3].

Tym samym norma ta ustala zasady i wytyczne do powszechnego i wielokrotnego stosowania. Uzupełnia i precyzuje stosowane powszechnie normy ogólne [2, 5] z uwzględnieniem specyfiki systemów z tworzyw.

Normę [1] stosuje się do systemów rur o nominalnym wymiarze do DN 3000 włącznie. Podaje ona również warunki prawidłowego doboru systemów rurowych z tworzyw, transportu i składowania. W celu prawidłowego doboru w normie skorelowano właściwości systemów z tworzyw z odpowiednimi obszarami zastosowania oraz wymaganiami funkcjonalnymi zawartymi w normach ogólnych.

Przestrzeganie zapisów normy prowadzi do spełnienia przez systemy wod.-kan. w przewidywanym okresie ich użytkowania wymagań podstawowych, w tym stateczności konstrukcji, zasad bezpieczeństwa i higieny oraz zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych.

Tabl. Warunki stosowania uproszczonej metody doboru parametrów rur i gruntów [1]

Dla kogo ta norma?

Norma PN-C-89224:2018-03 powstała z zamiarem merytorycznego wsparcia wszystkich uczestników procesu inwestycyjnego, zaczynając od projektantów, poprzez wykonawców, przedstawicieli nadzoru budowlanego, po inwestorów, a nawet organy rozstrzygające spory. Biorąc pod uwagę rozpoznanie potencjalnych użytkowników, autorom normy przyświecała idea, aby istotne informacje dostępne były w jednym dokumencie i aby odwołania do innych dokumentów ograniczone były do minimum. Było to zgodne z wymogiem opracowywania norm uwzględniających potrzeby przedsiębiorstw mikro, małych i średnich (SME). Zrozumienie i użyteczność normy zwiększa jej klarowna struktura, załączniki i czytelne rysunki.

Podstawa normy i jej inicjatorzy

Nowa noma jest wzorowana na szczegółowych normach krajowych stosowanych w innych krajach europejskich, takich jak niemieckie normy DIN czy brytyjskie Code of Practice.

Inicjatywę przygotowania normy podjęta grupa największych producentów systemów z tworzyw sztucznych zrzeszonych w Polskim Stowarzyszeniu Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych (PRiK). Norma została opracowana przez Komitet Techniczny nr 140 ds. Rur, Kształtek i Armatury z Tworzyw Sztucznych z Sektora Chemii PKN w konsultacjach z Komitetem Technicznym nr 278 ds. Wodociągów i Kanalizacji z Sektora Budownictwa PKN. Grupa robocza składała się ze specjalistów, którzy od wielu lat uczestniczą w europejskich programach badawczych, w normalizacji europejskiej dotyczącej systemów z tworzyw, a także są czynnymi pracownikami producentów i na co dzień mają kontakt z branżą i jej problemami. Dzięki temu w normie udało się połączyć potrzeby potencjalnych użytkowników z najbardziej aktualną specjalistyczną wiedzą. Zgodnie z procedurami PKN norma została przedłożona w Ministerstwie Rozwoju oraz Ministerstwie Infrastruktury i Środowiska, a także poddana konsultacjom z szeroko pojętą branżą, gdy w tzw. ankiecie adresowanej i powszechnej skierowano ją do zaopiniowania przez przedstawicieli przedsiębiorstw wodno-kanalizacyjnych, organizacji technicznych (PIIB, PZiTS), Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie, środowisk naukowych oraz członków obu Komitetów Technicznych PKN nr 140 i 278.

Norma a aktualny stan wiedzy

Norma oparta jest na osiągnięciach zarówno nauki, techniki, jak i praktyki. Znalazły w niej odzwierciedlenie wyniki kilkunastu rozbudowanych programów badawczych, a także ponad trzydziestu norm, w tym wielu produktowych – stosowanych do oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych systemów z tworzyw.

Rys. Średnie i maksymalne wartości ugięcia początkowego rury w zależności od klas zagęszczenia gruntu obsypki i rzeczywistej sztywności obwodowej rury SR [1]

Dlaczego powstała

Producenci systemów z tworzyw od lat oferują systemy powszechnie stosowane w budowie sieci do transportu wody i ścieków. Branża tworzyw bardzo dynamicznie się rozwija – powstają nowe materiały, konstrukcje oraz technologie wytwarzania, które stwarzają nowe możliwości. Pomimo starań ze strony producentów (materiały informacyjne, artykuły i konferencje naukowo-techniczne czy wykłady na uczelniach technicznych) wdrożenia często następują szybciej niż popularyzacja wiedzy dotyczącej stosowania najnowszych rozwiązań. Może to powodować błędy projektowe lub wykonawcze oraz trudności w poprawnym sporządzaniu specyfikacji technicznych. Konsekwencją bywają problemy związane z realizacją inwestycji wodno-kanalizacyjnych oraz przebiegiem przetargów i wydatkowaniem środków publicznych.

Istotne właściwości użytkowe

Autorzy normy za ważne uznali, aby zawrzeć w niej informacje dotyczące potwierdzonych wielokrotnie właściwości systemów z tworzyw, które są istotne dla funkcjonalności systemów wodno-kanalizacyjnych. W normie znalazło się omówienie takich właściwości, jak: ścieralność, odporność chemiczna, chropowatość czy wreszcie trwałość użytkowa.

Ta ostatnia określana jest obecnie na co najmniej 100 lat.

Niestety, fakt występowania tych informacji w normach produktowych nie przekładał się na powszechność wiedzy na ten temat.

Roboty ziemne

Dużą część normy poświęcono, szczególnie ważnym dla systemów z tworzyw, zasadom dotyczącym wypełniania wykopu w celu zapewnienia wytrzymałości i trwałości przewodów ułożonych w gruncie. Wyczerpująco omówiono wykonanie wypełnienia wykopu ze specjalnym naciskiem na strefę rury. Użytkownik normy otrzymuje informacje na temat klas gruntów, ich przydatności na strefę rury, zalecanych poziomów zagęszczenia oraz metody ich uzyskania przez wskazanie wymaganej liczby przejść sprzętu i grubości zagęszczanych warstw gruntu. Ponadto w normie zwrócono uwagę na często pomijane, a tak istotne zagadnienia, jak np. zabezpieczenie gruntu przed wymyciem.

Dobór sztywności obwodowej rury w zależności od obciążeń

Nowa norma dobrze wyjaśnia zasady doboru parametrów rur i gruntów w zależności od przewidywanych obciążeń. Zamiast obliczeń statycznych dla najbardziej typowych sytuacji rekomenduje uproszczoną metodę doboru opartą na praktyce. Warunki jej stosowania pokazuje tablica.

Minimalną wymaganą sztywność rury odczytuje się z tablicy w zależności od klasy gruntów rodzimych i przewidywanego obciążenia ruchem, i głębokości ułożenia. Na podstawie tych informacji dobiera się klasę sztywności rury oraz wypełnienie strefy rury. Spełnienie kryterium dopuszczalnych ugięć ocenia się przez porównanie wartości odczytanych z wykresu na rysunku z wartościami dopuszczalnymi, również określonymi w normie. Ten sposób doboru buduje szeroką świadomość, jak ważne jest zagęszczenie gruntu.

Wykres wskazuje, jak bezzasadne w standardowych warunkach jest stosowanie rur o podwyższonych rzeczywistych sztywnościach obwodowych niż zwyczajowo stosowane rury SN 8.

Warto dodać, że norma rozwiewa wątpliwości co do dopuszczalnych wartości ugięć rur z tworzyw, a ich wartości początkowe ustala na poziomie 8% dla rur PVC-U i 9% dla rur PE i PP Nowa norma porządkuje również kwestię stosowania klas sztywności SN w odróżnieniu od rzeczywistych sztywności obwodowych rur SR. Dla czytelników normy rozróżnienie to stanie się jednoznaczne.

Studzienki kanalizacyjne w normie PN-C-89224

Producenci studzienek włazowych i inspekcyjnych z tworzyw produkują je według norm produktowych [6, 7]. Przy tworzeniu specyfikacji technicznych dla studzienek występuje duży problem z powołaniem odpowiedniej z tych norm oraz ze wskazaniem właściwego poziomu właściwości użytkowych. Terminy z normy ogólnej [3] w tym zakresie okazują się niewystarczające. Dlatego w nowej normie bardzo szczegółowo wyjaśniono terminologię związaną ze studzienkami kanalizacyjnymi z tworzyw.

Ponadto skonsolidowano w niej wymagania normy ogólnej [3] i norm dotyczących studzienek tworzywowych [6, 7] z mocno ugruntowanymi i uzasadnionymi względami bezpieczeństwa wymaganiami wycofanej już normy [10], do której branża przywykła i której przepisy (z braku alternatywy) nadal stosuje. Przykładem mogą tu być wymagania dotyczące kaskad w studzienkach włazowych i inspekcyjnych. Dzięki podaniu tych wymagań nowa norma stała się bardziej użyteczna.

Co jeszcze?

Norma porządkuje terminy i definicje stosowane do opisu systemów rurowych z tworzyw, w tym do materiałów, obszarów zastosowania i specjalnych przeznaczeń. Przykładowo użytkownik zaprzestanie stosowania określenia HDPE, a zacznie swobodnie posługiwać się obszarami zastosowania U (na zewnątrz) i D (wewnątrz konstrukcji budynków) oraz symbolami używanymi np. do różnicowania uszczelek (m.in. WA, WC, O, WT, WH – do wody, do kanalizacji, olejoodporne).

Pomocne dla użytkowników systemów powinny się okazać znajdujące się w normie załączniki informacyjne, np. zawierające wiadomości o parametrach czyszczenia systemów. Źródłem dodatkowej wiedzy może być również bibliografia, w której się znajdują powołania wartościowych pozycji, w tym raportów z badań.

Omówione zagadnienia nie wyczerpują zakresu normy. Większość użytkowników znajdzie w niej wiele innych potrzebnych informacji.

Podsumowanie

Nowa Polska Norma jest dokumentem opisującym sprawdzony i aktualny stan wiedzy technicznej niezbędny do efektywnego wykorzystania właściwości użytkowych rur w zakresie stosowania systemów z tworzyw w systemach wodno-kanalizacyjnych. Inicjatorzy i autorzy normy liczą na to, że jej stosowanie jako warunków technicznych stanie się wkrótce powszechne oraz że zostanie ona doceniana jako pomocna i zasłuży na miano vademecum każdego uczestnika cyklu inwestycyjnego.

Mariola Błajet

¹ W określeniu systemy rurowe mieszczą się również studzienki kanalizacyjne – włazowe i inspekcyjne – oraz kształtki pomocnicze.

² W marcu 2018 r. nowa norma powoływała normy PN-EN 1671 dla kanalizacji ciśnieniowej oraz PN-EN 1091 dla kanalizacji podciśnieniowej. W maju br. normy te zostały wycofane i zastąpione przez normę 3-częściową PN-EN 16932:2018-05.

³ Normy dotyczącesystemów przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji z rur gładkościennych i rur ze ścianką strukturalną profilowaną z nieplastyfikowanego polichlorku winylu (PVC-U), polipropylenu (PP), polipropylenu z modyfikatorami mineralnymi (PP-MD) lub polietylenu (PE).

Normy powołane

1. PN-C-89224:2018-03 Systemy przewodów rurowych z termoplastycznych tworzyw sztucznych – Zewnętrzne systemy bezciśnieniowe i ciśnieniowe do przesyłania wody, odwadniania i kanalizacji z nieplastyfikowanego poli(chlorku winylu) (PVC -U), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) – Warunki techniczne wykonania i odbioru.
2. PN-EN 805:2002 Zaopatrzenie w wodę – Wymagania dotyczące systemów zewnętrznych i ich części składowych.
3. PN-EN 476:2012 Wymagania ogólne dotyczące elementów stosowanych w systemach kanalizacji deszczowej i sanitarnej.
4. PN-EN 16932:2018-05 Zewnętrzne systemy kanalizacyjne – Systemy pompowe.
5. PN-EN 1610:2015-10 Budowa i badania przewodów kanalizacyjnych.
6. PN-EN 13598-1 Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej – Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC -U), polipropylen (PP) i polietylen (PE) – Część 1: Specyfikacje techniczne kształtek pomocniczych wraz z płytkimi studzienkami niewłazowymi.
7. PN-EN 13598-2 Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej – Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC -U), polipropylen (PP) i polietylen (PE) – Część 2: Specyfikacje studzienek włazowych i niewłazowych.
8. PN-EN 1671 Zewnętrzne systemy kanalizacji ciśnieniowej (wycofana, zastąpiona przez PN-EN 16932).
9. PN-EN 1091 Zewnętrzne systemy kanalizacji podciśnieniowej (wycofana, zastąpiona przez PN-EN 16932).
10. PN-B 10729 Kanalizacja – Studzienki kanalizacyjne (norma wycofana bez zastąpienia).