sieci kanalizacyjne
Katastrofy kanalizacyjne i ich przyczyny
atastrofami kanalizacyjnymi określa się zdarzenia po-
legające na zapadaniu się gruntu nad kanałem wraz
Kz nawierzchnią uliczną lub terenem o innym zagospoda-
rowaniu w kierunku konstrukcji kanału, niekiedy wraz z ludz
mi
lub pojazdami znajdującymi się w momencie katastrofy na po-
wierzchni terenu.
Katastrofy kanalizacyjne zdarzają się często w różnych krajach.
Przykładowo w Wielkiej Brytanii odnotowywano ich około 5000
rocznie [4]. Mogą one być niewielkie, z mało uciążliwymi konse-
kwencjami, ale zdarzają się także katastrofy kanalizacyjne wyjąt-
kowo uciążliwe dla środowiska, z poważnymi konsekwencjami
zarówno w zakresie stwarzanego zagrożenia bezpieczeństwa, jak
również wielkości ponoszonych kosztów przy ich usuwaniu. Po-
niżej opisano wybrane przykłady katastrof kanalizacyjnych oraz
dokonano analizy przyczyn ich powstawania.
Fot. 1. Zapadlisko powstałe po zawaleniu się kanału w Seattle w 1957 r. [4]
Wybrane przykłady katastrof kanalizacyjnych
Największa z dotychczasowych udokumentowanych katastrof Fot. 2. Autobus po zapadnięciu się w obszar pustki powietrznej nad
nieszczelnym kanałem w Lizbonie [4]
kanalizacyjnych miała miejsce w Seattle w USA w 1957 r. [3]. Mu-
rowany kanał, który uległ katastrofie wybudowano metodą górni-
czą bardzo głęboko, ok. 45 m pod powierzchnią terenu, w latach
1909 1913. Miał on przekrój kołowy i średnicę 2 m, a wybudo-
wany został w gruncie gliniastym. Wskutek nieszczelności kana-
łowych oraz występowania zjawiska infiltracji wód gruntowych
do jego wnętrza, utworzyła się w okresie ponad 44 lat, od czasu
budowy tego kanału do momentu wystąpienia katastrofy, olbrzy-
mia pustka powietrzna nad jego wierzchołkiem.
Po zawaleniu się powstał  krater o głębokości ok. 45 m i wy-
miarach na powierzchni terenu ok. 30 x 40 m. Na fot. 1 widoczny
jest opisany krater, który  wchłonął do wnętrza całą ulicę wraz
z chodnikiem i drzewami znajdującymi się w pasie zieleni przy
Fot. 3. Zdjęcie dużej pustki powietrznej nad wierzchołkiem
chodniku, a także fragmenty działek znajdujące się w pobliżu po-
uszkodzonego kanału (zdjęcie własne)
wstałego zapadliska.
Kolejne z opisywanych katastrof wystąpiły w okresie ostatnich odpompowaniu wykonano nowy kanał na odcinku około 135 m,
5 lat. Na fot. 2 pokazane jest zapadnięcie się autobusu w obszar a sumaryczne koszty związane z usunięciem skutków wystąpienia
dużej pustki powietrznej, jaka z biegiem lat wytworzyła się nad tej katastrofy oszacowano na kwotę 90 mln USD.
nieszczelnym kanałem w stolicy Portugalii Lizbonie. Na szczęście We wrześniu 2002 r. wydarzyła się w mieście Tucson w Arizo-
w jadącym do bazy autobusie był tylko kierowca. Zapadlisko nie w USA katastrofa kanalizacyjna zilustrowana zdjęciem poka-
o głębokości 9,15 m wytworzyło się nagle w listopadzie 2003 r., zanym na fot. 4. Zaistniałe zapadliska spowodowały uszkodzenie
gdy autobus wjechał nad obszar pustki powietrznej nad kanałem. różnych przewodów podziemnych w tym gazowych, wodocią-
Kolejna z poważniejszych katastrof kanalizacyjnych wydarzyła gowych, kabli elektrycznych i telefonicznych. Pierwsze z nich 
się w sierpniu 2004 r. w Macomb County koło Detroit w USA. zapadlisko wschodnie (fot. 4) pojawiło się w nocy 7 września ok.
Dotyczyła ona kanału o średnicy 3,5 m zbudowanego w latach godz. 130, a drugie zachodnie o godz. 900.
60. ubiegłego wieku, zagłębionego około 12 m pod powierzchnią Uszkodzona kanalizacja sanitarna funkcjonowała nadal. Kanał
terenu. Dzienny przepływ ścieków tym kanałem wynosił ok. 115 o średnicy około 1,1 m transportował dziennie 120 960 m3 ście-
320 tys. m3. Powstałe zapadlisko miało początkowo 37 m długości ków. Część z nich wypełniła obszar zapadlisk, część przedostała
i 18 m szerokości. się burzowcem do rzeki Santa Cruz, a pozostałe nadal płynęły do
W miarę upływu czasu zapadlisko powiększało się. Konse- oczyszczalni. Dopiero po 10 dniach, po pozyskaniu dodatkowych
kwencją wystąpienia tego zapadliska było uszkodzenie m.in. linii pomp z Kalifornii, Texasu, Utah i Nowego Meksyku udało się
energetycznej i sieci wodociągowej, w wyniku czego mieszkańcy wyeliminować zrzuty ścieków do rzeki.
zostali pozbawieni prądu i wody. Rodziny zamieszkałe w pobliżu Z rzeki usunięto olbrzymie ilości stałych osadów ściekowych,
miejsca katastrofy ewakuowano na okres do zakończenia prac które ją zanieczyściły, a następnie dno rzeki zdezynfekowano,
zabezpieczających obsuwanie się skarp. Aż 10 samochodów uży- używając mleka wapiennego. Ścieki przedostały się także do
to do przepompowywania ścieków z obszaru zapadliska. Po ich pomieszczeń piwnicznych niektórych budynków. Bezpośrednio
Prof.dr hab.inż. Andrzej Kuliczkowski, dr.inż.Emilia Kuliczkowska
Katedra Sieci i Instalacji Sanitarnych, Politechnika Świętokrzyska
32
Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2008
sieci kanalizacyjne
Fot. 4. Widok na wschodnią część zapadliska w Tucson [4]
po wystąpieniu zapadlisk do oczyszczalni ścieków przedosta- do kanału, powodując osiadanie powierzchni terenu nieutwardzo-
ły się tony błota, żwiru i piasku, wstrzymując pracę pomp i cią- nego bezpośrednio nad miejscem ułożenia uszkodzonego kanału
gów transportowych oczyszczalni. Zapadliska osuszono dopiero lub osiadanie stopniowe i łagodne nawierzchni ulicznej w przy-
24 września, a kanał naprawiono ostatecznie 4 paz
dziernika. Wy- padku mało sztywnych nawierzchni. Nagłe i bardziej niebezpiecz-
konanie innych napraw związanych z zaistniałą katastrofą zajęło ne zapadnięcia pojawić się mogą w przypadku, gdy nawierzchnie
jeszcze dużo czasu. Ulicę, na której powstały zapadliska oddano uliczne posiadają dużą sztywność i załamują się dopiero wtedy,
do użytku 25 listopada, czyli dopiero po 78 dniach od momen- gdy pustki powietrzne osiągną stosunkowo duże rozmiary.
tu powstania zapadlisk. Koszty robót naprawczych wykonanych
w tym czasie wyniosły 7,7 mln dolarów USD. Uszkodzenia kanałów inicjujące w gruntach su-
chych powstawanie katastrof kanalizacyjnych
Mechanizm powstawania katastrof kanalizacyjnych Opisane wcześniej przedostawanie się cząsteczek gruntu do
Wystąpienie katastrofy kanalizacyjnej poprzedzone jest prze- wnętrza kanałów ma miejsce w przypadku wystąpienia uszko-
mieszczaniem się gruntu z zewnątrz konstrukcji kanałowej do jej dzeń, w wyniku których powstają miejsca w konstrukcji kanało-
wnętrza. W przypadku, gdy grunt jest nawodniony i występu- wej mające bezpośredni kontakt z gruntem otaczającym kanał po
je infiltracja wód gruntowych do wnętrza kanału, proces ten ma jego stronie zewnętrznej.
przyspieszony przebieg. Jeżeli dodatkowo kanał jest okresowo Należą do nich:
podtapiany i pracuje pod ciśnieniem, eksfiltracja ścieków z kanału  przemieszczenia rur w kierunku osiowym odsłaniające grunt
do gruntu proces ten jeszcze bardziej przyspiesza. lub ułożenie rur betonowych w pewnej odległości od siebie
W przypadku gruntów suchych szybkość przenikania gruntu w wersji bez uszczelnienia, tj.  na styk lub  na zakład ;
do wnętrza kanału zależy od wymiarów obszaru ubytku, który  przemieszczenia poprzeczne rur odsłaniające grunt;
ma bezpośredni kontakt z gruntem. W przypadku, gdy jest to nie-  wypadnięcie uszczelki gumowej z części obwodu złącza, brak
wielka szczelina, proces ten przebiega powoli, a gdy jest to istotny uszczelki w złączu;
ubytek fragmentu konstrukcji kanałowej, tempo przemieszczania  pęknięcia, wykruszenia rur przy złączach, ubytki fragmentów
się gruntu jest znacznie większe. Gdy grunt jest nawodniony, konstrukcji rur;
woda filtrująca do wnętrza kanału przyśpiesza proces wymywa-  bardzo duże ugięcie rur podatnych, mogące spowodować roz-
nia gruntu z obszaru zewnątrz kanałowego do jego wnętrza tak szczelnienia złączy;
długo, dopóki nad miejscem nieszczelności nie utworzy się filtr z  nieszczelne połączenie przykanalika do kanału;
pozostałych cząstek gruntu. Tak utworzony filtr uszkadzany jest  lokalne wżery korozyjne w kanałach betonowych prowadzące
w przypadku wystąpienia cofki powodującej pracę kanału pod po dłuższym czasie do powstawania bezpośredniego kontaktu
ciśnieniem lub w przypadku okresowej pracy kanału pod ciśnie- wnętrza kanału z gruntem po jego zewnętrznej stronie.
niem spowodowanej przepływem ponadnormatywnej ilości ście-
ków. Infiltracja wód gruntowych do wnętrza kanału
W przypadku gruntów spoistych (gliny, iły) erozja gruntu po- czynnikiem przyspieszającym występowanie kata-
stępuje z reguły wolniej, chyba że ma miejsce zjawisko eksfiltra- strof kanalizacyjnych
cji ścieków z kanału do gruntu. W przypadku tym wraz z upły- W Polsce brak jest danych dotyczących procentowego udziału
wem czasu powstają duże przestrzenie powietrzne nad miejscem ilości infiltrujących wód gruntowych do nieszczelnych kanałów
uszkodzenia kanału. w stosunku do ogólnej ilości ścieków nimi odprowadzanych.
W gruntach spoistych często obserwowane są pustki powietrz- Dane takie znane są w innych krajach. Np. w Niemczech procen-
ne nad brakującymi fragmentami konstrukcji kanałowej w jej towy udział wód infiltracyjnych w ściekach wynosi średnio 55%
górnej części. Są one niekiedy dużych rozmiarów, a w przypad- [6]. Tylko w 33% badanych kanałów udział ten był mniejszy niż
ku opisywanej katastrofy w Seattle sięgały wysokości ok. 40 m. 25%, natomiast w 25% przypadków przekraczał on 100%. Odno-
Na fot. 3 pokazano kanał betonowy z ubytkiem fragmentu kon- towano również przypadki ekstremalne, gdzie średnia ilość wód
strukcji w górnej części oraz widokiem na pustą przestrzeń po- infiltrujących do wnętrza nieszczelnych kanałów wynosiła około
wietrzną nad kanałem. U góry tej pustki powietrznej widoczna jest 300-400% ilości płynących kanałem ścieków. Większość przypad-
nawierzchnia uliczna. ków infiltracji dotyczy rozszczelnionych złączy dawno temu uło-
Katastrofy kanalizacyjne, które mają miejsce w przypadku grun- żonych rur najczęściej betonowych i kamionkowych. Stosowane
tów spoistych, są najbardziej niebezpieczne dla otoczenia, o czym tzw. opaski betonowe w rurach betonowych łączonych na styk
świadczą wcześniej opisane przykłady. lub zakład z czasem ulegają spękaniu, powodując rozszczelnienie
W przypadku istnienia gruntów niespoistych ryzyko wystąpie- połączeń rur, a stosowany do uszczelnień kielichowych rur beto-
nia bardzo poważnych katastrof jest z reguły znacznie mniejsze. nowych lub kamionkowych sznur konopny nasycony bitumem
Cząsteczki gruntu stopniowo opadają z całej wysokości nadsypki wskutek starzenia się i kruszenia bitumu oraz przemieszczeń rur
34
Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2008
???
sieci kanalizacyjne
ZAPROSZENIE
na
III Międzynarodową Konferencję
z Wystawą i Pokazami
 TECHNOLOGIE BEZWYKOPOWE W INŻYNIERII ŚRODOWISKA
 NO-DIG POLAND 2008
KIELCE 9  11. 04. 2008r.
w Centrum Kongresowym Exbud  Skanska
EXPERT 2008
ORGANIZATORZY I WSPÓA
ORGANIZATORZY
Międzynarodowe
Centrum Technologii Europejskie Forum
Politechnika Polska Fundacja Tech- Izba Gospodarcza Stowarzyszenie
Bezwykopowych Budowli Kuliczkowski Andrzej
Święt okrzyska nik Bezwykopowych Wodociągi Polskie Technologii Bezwyko-
Louisiana (USA) Podziemnych
powych
PATRONAT MINISTRA BUDOWNICTWA
PATRONI MEDIALNI
SPONSORZY
Informacje szczegółowe o konferencji oraz karta zgłoszeniowa na stronie: www.nodig.tu.kielce.pl
Informacja telefoniczna: Tel./Fax: [phone]
35

Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2008
sieci kanalizacyjne
na złączach, również powoduje rozszczelnianie się złączy tych rur. konstrukcyjne w kanałach, głównie przez nieszczelne złącza rur.
Niekiedy obserwowane jest zjawisko infiltracji w miejscach zary- Wykonane przez nie pustki powietrzne zajmują niekiedy dużą
sowań i pęknięć oraz ubytków fragmentów rur. Wraz z infiltrującą kubaturę. W przypadku wypełniania zaprawą cementową wol-
wodą przedostaje się do wnętrza kanałów grunt, destabilizując nej przestrzeni między nową rurą a starym kanałem w metodzie
zewnętrzne otoczenie gruntowe kanału i przyspieszające proces Reliningu w trakcie robót renowacyjnych prowadzonych w ob-
wywołujący zaistnienie katastrofy kanalizacyjnej. szarach śródmiejskich zdarza się, iż ilość zużytej zaprawy wie-
Niepokojące są przypadki występowania zjawiska infiltracji lokrotnie przekracza objętość przestrzeni międzyrurowej. Dodat-
zarówno w nowo budowanych kanałach w trakcie ich odbio- kowe ilości zaprawy przedostają się wtedy przez nieszczelności
ru jeszcze przed ich przekazaniem do eksploatacji, jak również kanałowe w pustki powietrzne wokół kanału, płosząc szczury do
niestaranne wykonywanie połączeń rur z tworzyw sztucznych piwnic i klatek schodowych sąsiadujących z kanałem budynków.
stosowanych do bezwykopowego uszczelnienia nieszczelnych
kanałów. Uwagi końcowe
Katastrofy kanalizacyjne są wysoce niepożądane. W przypadku
Eksfiltracja ścieków z kanału do gruntu czynni- ich wystąpienia w obszarze powstałych zapadlisk, często uszka-
kiem dodatkowo przyspieszającym występowanie dzana jest nie tylko sieć kanalizacyjna, ale również inne sieci: ga-
katastrof kanalizacyjnych zowe, wodociągowe, ciepłownicze, a także kable energetyczne,
Eksfiltracja ścieków z nieszczelnych kanałów do gruntu jest zja- telekomunikacyjne i inne. Okoliczni mieszkańcy często pozba-
wiskiem powszechnym, ale trudno wykrywalnym. W przypadku wieni są w okresie usuwania skutków katastrofy dostępu do wie-
kanałów posadowionych powyżej zwierciadła wody gruntowej lu mediów. W przypadku wystąpienia katastrof kanalizacyjnych
jedynie próba szczelności umożliwia wykrycie nieszczelności często dochodzi do wpadnięcia do utworzonego zapadliska po-
kanałowych będących przyczyną eksfiltracji ścieków do gruntu. jazdów samochodowych z ludz
mi lub ludzi znajdujących się nad
Badania kanałów techniką video w zdecydowanej większości miejscem zapadliska.
przypadków nie są w stanie zarejestrować tego zjawiska. Autorzy Konsekwencje finansowe wystąpienia katastrof kanalizacyjnych
opracowania posiadają tylko jedno nagranie stanu technicznego są bardzo poważne. Ponoszone są wysokie koszty na przepom-
kanału ukazujące je. Było ono możliwe do zarejestrowania tylko powywanie ścieków z obszaru zapadliska, na odtworzenie kon-
dlatego, że badany kanał miał charakter tranzytowy i odprowa- strukcji uszkodzonego kanału oraz ewentualnych innych sieci,
dzał ścieki tylko z jednego zakładu przemysłowego, a na trasie utworzenia tzw. by-passów sieciowych na okres realizacji tych
ułożenia nie było dodatkowych przyłączy. prac, na zasypanie i zagęszczenie gruntu w obszarze zapadliska,
Na początkowym odcinku tego kanału, bezpośrednio za za- na odtwarzanie nawierzchni ulicznej oraz na szereg innych dodat-
kładem, wysokość wypełnienia kanału przepływającymi ściekami kowych niezbędnych robót.
wynosiła ok. 10% jego średnicy, po czym malała w trakcie prze- Aby nie dopuścić do wystąpienia katastrof kanalizacyjnych lub
mieszczania się kamery przez ten kanał, aż w pewnym momencie istotnie ograniczyć ich liczbę należy opracować w przedsiębior-
kamera zaczęła rejestrować całkowicie suche dno kanału. stwach wodociągowo-kanalizacyjnych strategie odnowy sieci ka-
W Polsce brak jest szacunków dotyczących ilości ścieków eks- nalizacyjnych przy zastosowaniu poprawnych metod klasyfikacji
filtrujących z kanałów do gruntu, a następnie wód gruntowych. uszkodzeń kanałowych [5] oraz przystąpić do systematycznej pla-
W niektórych krajach prowadzone są badania mające na celu nowej odnowy sieci. Ważne jest także opracowanie odpowied-
określenie ilości eksfiltrujących ścieków. Przykładowo w RFN nich strategii realizacji badań diagnostycznych sieci, w tym badań
w połowie lat 80. ubiegłego wieku, rocznie eksfiltrowało do grun- inspekcyjnych kanałów techniką video [3, 8], badań ich szczelno-
tu ponad 300 mln m3 ścieków [6], tj. średnio ok. 15 dm3/M dobę. ści [6] oraz w koniecznych przypadkach realizacji ekspertyz kon-
strukcyjnych [7, 9].
Zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji kanało-
wych spowodowane czynnikiem biologicznym LITERATURA
Poważnym zagrożeniem bezpieczeństwa konstrukcji kanało- [1] Kuliczkowska E. Rodzaje uszkodzeń przewodów kanalizacyj-
wych są korzenie drzew, niekiedy także krzewów przedostające nych. Rynek Instalacyjny, 2007, nr. 4, s. 97-100.
się do wnętrza konstrukcji kanałowych. Korzenie po przedostaniu [2] Kuliczkowski A. Katastrofy kanalizacyjne, Gaz, Woda i Technika
się do wnętrza kanałów rozrastają się bardzo szybko szczególnie Sanitarna, 1995, nr 2, s. 58-61.
w kanałach sanitarnych, z uwagi na dużą ilość substancji orga- [3] Kuliczkowski A. Problemy bezodkrywkowej odnowy przewo-
nicznych sprzyjających ich rozrostowi, przez co przyczyniają się dów kanalizacyjnych, Monografia nr 13, Politechnika Świętokrzyska,
do dalszego rozkruszania się i powiększania rozmiarów miejsc, Kielce 2004, s. 245.
przez które wcześniej przedostały się one do wnętrza kanału. Po [4] Kuliczkowski A., Kuliczkowska E. Przyczyny występowania kata-
wycięciu tych drzew i wyschnięciu korzeni, przez miejsca te prze- strof kanalizacyjnych. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 2005,
dostaje się grunt do wnętrza kanałów inicjując proces zmierzający nr 5, s. 20-25.
do zaistnienia katastrofy kanalizacyjnej. [5] Kuliczkowski A., Kuliczkowska E. Uwagi krytyczne dotyczące sto-
Jednym z kolejnych czynników zagrażających bezpieczeństwu sowanych klasyfikacji uszkodzeń przewodów kanalizacyjnych, Instal,
konstrukcji kanałowych jest korozja biologiczna, której efektem 2007, nr 4, s. 42-47.
oddziaływania są ubytki konstrukcji kanałowej zagrażające z upły- [6] Kuliczkowski A., Lisowska J. Szczelność przewodów kanalizacyj-
wem czasu bezpieczeństwu konstrukcji kanałowych wykonanych nych. Wymagania normowe. Rynek Instalacyjny, 2000, nr 11, s. 75-78.
z materiałów nieodpornych na korozję biologiczną. [7] Kuliczkowski A. Ekspertyzy konstrukcyjne kanałów ściekowych,
Poważnym zagrożeniem dla bezpieczeństwa konstrukcji kana- Inżynieria Bezwykopowa, 2003, nr 2, s. 22-26.
łowych są z kolei szczury występujące w kanałach, szczególnie [8] Kuliczkowski A. Rury kanalizacyjne, t. I Własności materiałowe,
w obszarach śródmiejskich w pobliżu usytuowanych tam barów, Monografia nr 28, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2001, s. 261.
restauracji i hoteli. Szczury często przemieszczają się z kanałów [9] Kuliczkowski A. Rury kanalizacyjne, t. II Projektowanie konstruk-
w kierunku piwnic budynków, przedostając się przez ubytki cji, Monografia nr 42, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2004, s. 507.
36
Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2008
sieci kanalizacyjne
37
Inżynieria Bezwykopowa styczeń - marzec 2008