لأكثر من 20 عامًا ، تعمل شركة QuakeWrap Inc. في توكسون بولاية أريزونا على تطوير حل لإصلاح البنية التحتية باستخدام مواد البوليمر المقواة بالألياف. يجري حاليًا تركيب أنبوب الشركة المركب ذي القطر الكبير ، "StifPipe" ، في ديترويت بولاية ميشيغان كجزء من أحدث مشاريع البنية التحتية للصرف الصحي في المدينة. يبلغ قطر أنبوب FRP 16 قدمًا (4.87 مترًا).
أطلقت QuakeWrap لأول مرة StifPipe في عام 2016 ، عندما فازت بجائزة الابتكار من الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين. منذ ذلك الحين ، تم استخدام StifPipe في التطبيقات في جميع أنحاء العالم ، من بورتوريكو إلى أستراليا ، ولكن لم يستخدم أي من المشاريع السابقة StifPipe على نطاق تطبيق ديترويت. يبلغ قطر الأنبوب الذي تم تركيبه في ديترويت 16 قدمًا وسمكه 2 بوصة (5.08 سم) فقط.
من المعروف أن الأنبوب يتمتع بأعلى قوة محددة لأي أنبوب في السوق ، مما يجعله خفيفًا للغاية ولا يتآكل. قارن بين استخدام بطانات الجدران السميكة المصنوعة من مواد أضعف ، والتي تميل إلى فقد القدرة الهيدروليكية (معدل التدفق الأمثل لمياه الصرف). يمكن أن يكون هذا مميتًا ، خاصةً إذا كانت هناك حاجة إلى نقل كميات كبيرة من السوائل أو الماء.
تتكون جدران StifPipe من 12 طبقة من المواد -- أربع طبقات من ألياف الكربون وست طبقات من الألياف الزجاجية وطبقتين من المواد الأساسية المسجلة الملكية. تدعم المادة التي يبلغ سمكها بوصتين أنبوبًا كبيرًا بما يكفي ليناسب جسم طائرة بوينج 737 ، مع فجوة طولها أربعة أقدام. لكي يكون الأنبوب الخرساني من نفس القطر ذو قوة مماثلة ، يجب أن يكون سمكه حوالي 18 بوصة.
استهدف التفتيش في عام 2019 جزءًا من أنابيب المنطقة ، التي تنقل مياه الصرف الصحي من محطة ضخ كبيرة في ديترويت. قررت منطقة الصرف الصحي قطع الأنبوب بقطر 17. 5- قدمًا بعد العثور على أقسام قديمة تحتاج إلى إصلاح. تحمل الأنابيب أكثر من نصف مياه الصرف الصحي في ديترويت ، لذلك لا يمكن إغلاقها بشكل دائم أثناء إعادة رصف الأنابيب. بدلاً من ذلك ، لا يمكن إيقاف تشغيل مياه الصرف الصحي مؤقتًا إلا لجزء من اليوم. لم يترك ذلك وقتًا كافيًا لإصلاح الأنبوب ، لذلك بحث أعضاء الفريق عن تقنية الأنابيب التي يمكن تصنيعها وتجميعها فوق الأرض ، ثم وضعها في نظام الصرف الصحي وتركيبها باستخدام عملية الانزلاق.
وفقًا لـ QuakeWrap ، فإن إحدى المزايا الرئيسية لـ StifPipe هي خفتها النسبية ، مما يجعل التثبيت أسهل. يزن حوالي 450-500 رطل لكل قدم ، وحوالي 10 في المائة من وزن الخرسانة والفولاذ وأقل من 25 في المائة من وزن أنبوب ساندويتش مصنوع في المصنع من الألياف الزجاجية. هذا هو المفضل من قبل المقاولين أثناء البناء.
من بين التقنيات الثلاثة في المشروع ، تعد StifPipe هي الثانية التي يتم تثبيتها. خلال النهار ، تم إغلاق الأنبوب الأصلي مؤقتًا. قام المقاول بوضع الأنابيب البديلة في مكانها من خلال قنوات تحت الأرض ، ثم قام بمحاذاة الأنابيب من طرف إلى طرف مع الأنابيب الأصلية. لا يتطلب تصميم StifPipe خفيف الوزن حتى معدات جاك للتثبيت. بعد تحميل StifPipe في مكانه في أقسام ، تم ملء الفراغ الحلقي بين الأنبوب الأصلي بقطر 16- قدم StifPipe والأنبوب الأصلي بقطر 17 {4} قدمًا بخرسانة خفيفة الوزن. في المساء ، أعيد تشغيل نظام الأنابيب وتدفقت مياه الصرف الصحي من محطة الضخ طوال الليل.
تتميز الطبيعة خفيفة الوزن لـ StifPipe أيضًا بمزايا أثناء النقل. يتم تصنيعها في الموقع ، ويتم شحنها إلى ديترويت في مقطورات منخفضة الخلوص ، اثنتان في كل مرة. عندما يتم الاحتفاظ بطول الأنبوب عند 14 قدمًا ويتم تكديس الأطراف فوق بعضها البعض ، يمكن تركيب كلا الأنبوبين على مقطورات في نفس الوقت مع الحفاظ على خلوص كافٍ لجسر القدم والجسر العلوي. 5- 15. استخدم مشروع ديترويت ما مجموعه 13 أنبوبًا من هذا القبيل.
على الرغم من أن استخدام StifPipe يتطلب حاليًا تصنيع المكونات في الموقع ونقلها إلى موقع التثبيت ، إلا أنه يمكن أيضًا تصنيع StifPipe وتثبيته في الموقع باستخدام طريقة الرصف الرطب. في مشروع في مينيابوليس ، يتم نقل مواد StifPipe عبر فتحة قياسية إلى نفق بعمق 100 قدم. بعد ذلك ، تم وضعه ومعالجته لتشكيل 12- أنبوب إصلاح بقطر القدم.
في مشروع منفصل في Marine Corps Base Lejeune في جاكسونفيل بولاية نورث كارولينا ، يتم لف المواد المستخدمة في StifPipe حول الجزء الخارجي من الأنبوب الحالي ومعالجتها في الموقع. تعمل QuakeWrap حاليًا مع وزارة النقل الأمريكية في مشروع إصلاح خطوط أنابيب النفط والغاز حيث سيتم نفخ منتج مركب آخر من ألياف الكربون والألياف الزجاجية يسمى SuperLaminate مثل البالون في خط أنابيب النفط وتركيبه على بعد عدة أميال.
