Για περισσότερα από 20 χρόνια, η QuakeWrap Inc. του Tucson, Ariz., αναπτύσσει μια λύση επισκευής υποδομής χρησιμοποιώντας πολυμερή υλικά ενισχυμένα με ίνες. Ο σύνθετος σωλήνας μεγάλης διαμέτρου της εταιρείας, "StifPipe", εγκαθίσταται επί του παρόντος στο Ντιτρόιτ του Μίσιγκαν ως μέρος του τελευταίου έργου υποδομής λυμάτων της πόλης. Ο σωλήνας FRP έχει διάμετρο 16 πόδια (4,87 μέτρα).
Το QuakeWrap κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το StifPipe το 2016, όταν κέρδισε το Βραβείο Καινοτομίας της Αμερικανικής Εταιρείας Πολιτικών Μηχανικών. Έκτοτε, το StifPipe έχει χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές παγκοσμίως, από το Πουέρτο Ρίκο μέχρι την Αυστραλία, αλλά κανένα από τα προηγούμενα έργα δεν έχει χρησιμοποιήσει το StifPipe στην κλίμακα της εφαρμογής του Ντιτρόιτ. Ο σωλήνας που εγκαταστάθηκε στο Ντιτρόιτ έχει διάμετρο 16 πόδια και πάχος μόνο 2 ίντσες (5,08 cm).
Ο σωλήνας είναι γνωστό ότι έχει την υψηλότερη ειδική αντοχή από οποιονδήποτε σωλήνα στην αγορά, γεγονός που τον καθιστά εξαιρετικά ελαφρύ και δεν διαβρώνεται. Συγκρίνετε τη χρήση παχύτερων επενδύσεων τοίχων κατασκευασμένων από ασθενέστερα υλικά, τα οποία τείνουν να χάνουν την υδραυλική ικανότητα (ο βέλτιστος ρυθμός ροής των λυμάτων). Αυτό μπορεί να είναι θανατηφόρο, ειδικά εάν πρέπει να μεταφερθούν μεγάλες ποσότητες υγρού ή νερού.
Τα τοιχώματα του StifPipe αποτελούνται από 12 στρώματα υλικού -- τέσσερα στρώματα από ανθρακονήματα, έξι στρώματα από ίνες γυαλιού και δύο στρώματα ιδιόκτητου υλικού πυρήνα. Το υλικό πάχους δύο ιντσών υποστηρίζει έναν σωλήνα αρκετά μεγάλο ώστε να χωράει στην άτρακτο ενός Boeing 737, με διάκενο τεσσάρων ποδιών. Για να είναι συγκρίσιμης αντοχής ένας σωλήνας από σκυρόδεμα ίδιας διαμέτρου, πρέπει να έχει πάχος περίπου 18 ίντσες.
Μια επιθεώρηση του 2019 είχε στόχο ένα τμήμα των σωλήνων της περιοχής, που μεταφέρουν λύματα από ένα μεγάλο αντλιοστάσιο του Ντιτρόιτ. Η περιοχή αποχέτευσης αποφάσισε να κόψει τον σωλήνα διαμέτρου 175-ποδιών αφού βρήκε γερασμένα τμήματα που χρειάζονταν επισκευή. Οι σωλήνες μεταφέρουν περισσότερο από το ήμισυ των λυμάτων του Ντιτρόιτ, επομένως δεν μπορούν να κλείσουν οριστικά όσο οι σωλήνες επιστρώνονται. Αντίθετα, τα λύματα μπορούν να απενεργοποιηθούν προσωρινά μόνο για ένα μέρος της ημέρας. Αυτό δεν άφησε αρκετό χρόνο για να επισκευαστεί ο σωλήνας, έτσι τα μέλη της ομάδας αναζήτησαν τεχνολογία σωλήνων που θα μπορούσε να κατασκευαστεί και να συναρμολογηθεί πάνω από το έδαφος, στη συνέχεια να το βάλει στο σύστημα αποχέτευσης και να εγκατασταθεί χρησιμοποιώντας τη διαδικασία ολίσθησης.
Σύμφωνα με το QuakeWrap, ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα του StifPipe είναι η σχετική ελαφρότητά του, γεγονός που διευκολύνει την εγκατάσταση. Ζυγίζει περίπου 450-500 λίβρες ανά πόδι, περίπου 10 τοις εκατό του βάρους σκυροδέματος και χάλυβα και λιγότερο από το 25 τοις εκατό του βάρους ενός εργοστασιακού σωλήνα σάντουιτς από υαλοβάμβακα. Αυτό ευνοείται από τους εργολάβους κατά την κατασκευή.
Από τις τρεις τεχνολογίες του έργου, το StifPipe είναι το δεύτερο που θα εγκατασταθεί. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αρχικός σωλήνας έκλεισε προσωρινά. Ο ανάδοχος διοχέτευσε τους σωλήνες αντικατάστασης στη θέση τους μέσω υπόγειων καναλιών και στη συνέχεια τους ευθυγράμμισε από άκρη σε άκρη με τους αρχικούς σωλήνες. Ο ελαφρύς σχεδιασμός του StifPipe δεν απαιτεί καν εξοπλισμό υποδοχής για εγκατάσταση. Μετά τη φόρτωση του StifPipe σε τμήματα, ο δακτυλιοειδής χώρος μεταξύ του 16-διαμέτρου ποδιού StifPipe και του αρχικού σωλήνα διαμέτρου 17,5-ποδιών γέμισε με ελαφρύ σκυρόδεμα. Το βράδυ, το σύστημα σωληνώσεων τέθηκε ξανά σε λειτουργία και τα λύματα έρεαν έξω από το αντλιοστάσιο όλη τη νύχτα.
Ο ελαφρύς χαρακτήρας του StifPipe έχει επίσης πλεονεκτήματα κατά τη μεταφορά. Κατασκευάζονται επί τόπου μανδρέλια, αποστέλλονται στο Ντιτρόιτ σε ρυμουλκούμενα χαμηλής απόστασης, δύο τη φορά. Όταν το μήκος του σωλήνα διατηρείται στα 14 πόδια και τα άκρα στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο, και οι δύο σωλήνες μπορούν να τοποθετηθούν σε ρυμουλκούμενα ταυτόχρονα, διατηρώντας παράλληλα επαρκή απόσταση για την πεζογέφυρα και τη διάβαση 15.{3}}. Στο έργο του Ντιτρόιτ χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 13 τέτοιοι σωλήνες.
Αν και η χρήση του StifPipe απαιτεί επί του παρόντος την κατασκευή εξαρτημάτων επί τόπου και τη μεταφορά τους στη θέση εγκατάστασης, το StifPipe μπορεί επίσης να κατασκευαστεί και να εγκατασταθεί επιτόπου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο wet layup. Σε ένα έργο στη Μινεάπολη, το υλικό StifPipe μεταφέρεται μέσω μιας τυπικής φρεατίου σε μια σήραγγα βάθους 100 ποδιών. Στη συνέχεια, τοποθετήθηκε και σκληρύνθηκε για να σχηματιστεί ένας σωλήνας επισκευής με διάμετρο 12-πόδι.
Σε ένα ξεχωριστό έργο στη βάση Lejeune του Σώματος Πεζοναυτών στο Τζάκσονβιλ της Βόρειας Καρολίνας, το υλικό που χρησιμοποιείται για το StifPipe τυλίγεται γύρω από το εξωτερικό ενός υπάρχοντος σωλήνα και σκληραίνει επί τόπου. Το QuakeWrap εργάζεται επί του παρόντος με το Υπουργείο Μεταφορών των ΗΠΑ σε ένα έργο επισκευής αγωγών πετρελαίου και φυσικού αερίου στο οποίο ένα άλλο σύνθετο προϊόν από ανθρακονήματα και ίνες γυαλιού που ονομάζεται SuperLaminate θα φουσκώσει σαν μπαλόνι σε έναν αγωγό πετρελαίου και θα εγκατασταθεί αρκετά μίλια μακριά.
