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CHAPTER 6SEWER PI PE MATERI ALS, F I TT I NGS, AND JOI NTS

6 - 1 + . Ge n e r a l . Fa c t o r s wh i c h wi l l b e c o n s i d e r e d i n t h e s e l e c t i o n o fs e w e r p i p e ma t e r i a l s a n d p i p i n g s y s t e ms a r e :- Av a i l a b i l i t y o f p i p e i n r e q u i r e d s i z e s , s t r e n g t h s , e t c .- Av a i l a b i l i t y o f f i t t i n g s , c o nn ec t i o n s , a n d a da p t e r s .- Ea s e o f h a n d l i n g a n d i n s t a l l a t i o n .- Ph y s i c a l s t r e n g t h .- F l o w c h a r a c t e r i s t i c s o r f r i c t i o n c o e f f i c i e n t .- J o i n t wa t e r t i g h t n e s s a n d e a s e o f i n s t a l l a t i o n .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

- Re s i s t a n c e t o a c i d s , a l k a l i s , h i g h t e mp e r a t u r e o r c o r r o s i v ewa s t e s , a n d c o r r o s i v e s o i l s .No p i p e ma nu f a c t u r e d i s s u i t a b l e f o r a l l s ew e r i n s t a l l a t i o nr e q u i r e me n t s a n d c o n d i t i o n s . Th e p i p e ma t e r i a l s c o v e r e d i n t h i sc h a p t e r a r e t h e o n e s mo s t o f t e n u s e d f o r s an i t a r y a n d i n d u s t r i a l wa s t es e we r s . E a c h t y pe o f p i p e wi l l b e e v a l u a t e d t o d e t e r mi n e i t ss u i t a b i l i t y f o r t he p a r t i c u l a r d e s i g n . Whe r e i r o n o r c o n c r e t e p i p e a r et o b e c o ns i d e r e d , s p ec i a l a t t e n t i o n wi l l b e p a i d t o s u b s u r f a c e a n d s o i lc o n d i t i o ns . The c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s o i l i n wh i c h a p i p e i s p l a c eda f f e c t t h e r a t e s o f c o r r o s i o n , wi t h t h e mos t c o r r o s i v e s o i l s b e i n gt h o s e h av i n g p o o r a e r a t i o n a n d h i g h v a l u e s o f a c i d i t y , e l e c t r i c a la n d mo i s t u r e c o n t e n t . Th e r e l a t i v ee s t i ma t e d b y e v a l u a t i n g t h e d e g r e e o f

o r c o n c r e t e p i p e l i n e s p r e v i o u s l y b u r i e di n t h e s o i l . F a c i l i t y e n g i n e e r p e r s o n n e l wi l l n o r ma l l y h a v e k n o wl e d g eo f t h e s e ma t t e r s . Wh e n t h i s i n f o r ma t i o n i s n o t a v a i l a b l e , o r i sn o n c o n c l u s i v e , r e s i s t i v i t y t e s t s o f t h e s o i l wi l l b e c o n d uc t e d a n dr e s u l t s e v a l u a t e d a s r e q u i r e d . Pi p e ma t e r i a l s f o un d i n a p p r o p r i a t e f o ru s e wi l l b e d e l e t e d f r o m t h e p r o j e c t s pe c i f i c a t i o n s .

c o n d u c t i v i t y , d i s s o l v ed s a l t s ,p o t e n t i a l f o r c o r r o s i o n may b ec o r r o s i o n o f e x i s t i n g me t a l l i c

6 - 2 . Du c t i l e i r o n .a . Du c t i l e i r o n ( DI ) p i p e i s u t i l i z e d f o r s e we r s r e q u i r i n g a h i g hr e s i s t a n c e t o e x t e r n a l l o ad i n g , a h i g h d eg r e e o f t o u gh n e s s a n dd u c t i l i t y . I t i s we l l s u i t e d f o r mos t s an i t a r y s e we r s i n c l u d i n g r i v e rc r o s s i n gs , p i p i n g a t wa s t e wa t e r t r e a t me n t f a c i l i t i e s , p i p e l o c a t e d i nu n s t a b l e s o i l s , h i g h wa y a n d r a i l c r o s s i n gs , wa t e r l i n e c r o s s i n gs ,d ep r e s s e d s e we r s a n d p i p i n g a b o v e g r o u n d . Howe v e r , t h e u s e o f DI p i p e

i s l i mi t e d s ome wh a t b y a s us c e p t i b i l i t y t o c o r r o s i o n f r o m wa s t e wa t e r sc o n t a i n i n g a c i d s , a n d f r o m a g g r e s s i v e s o i l s . DI p i p e wi l l n o r ma l l y b e

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c em e n t l i n e d a n d c a n b e p r o v i d e d wi t h a b i t u mi n ou s c oa t i n g i n s i d e o r ap o l y e t h y l e n e l i n i n g . Ex t e r i o r b i t u mi n ou s c o a t i n g s a r e s t a n d a r d , a n dwh e r e s o i l i s e x t r e me l y c o r r o s i v e , a p o l y e t h y l e ne e nc a s eme n t may b er e q u i r e d .

b . P i p e i s a v a i l a b l e i n d i a me t e r s 3 - i n c h t h r o u g h 5 4 - i n c h , a n d i n 1 8o r 2 0 f o ot l a y i n g l e n g t h s . Al l o wa b l e t r e n c h a n d s u p e r i mp o s e d s u r f a c el o a ds f o r DI p i p e a r e c o mp u t e d a n d t a b u l a t e d i n ANSI A2 1 . 5 0 . Th eo r d i n a r y r a n g e o f l o a d i n g s c a n b e me t wi t h ou t s pe c i a l b e d d i n g ma t e r i a l sa n d p r o c e d u r e s . Th e DI PRA H a n d b o o k o f Du c t i l e I r o n Pi p e Ca s t I r o n P i p ewi l l b e r e f e r e nc e d f o r g u i d a n c e i n d e s i g n i n g a n d i n s t a l l i n g d u c t i l ei r o n p i p e .6 - 3 . Ca s t i r o n s o i l .

a . Ca s t i r o n s o i l ( CI S) p i p e wi l l n o r ma l l y b e a l l o we d o n l y a s a no p t i o n f o r b u i d i n g c o n n e c t i o ns . CI S p i p e i s u s e d p r i ma r i l y f o rb u i l d i n g i n t e r i o r d r a i n a g e , wa s t e a n d v e n t p i p i n g, a s d es c r i b ed i nc h ap t e r 1 o f t h e CI SP I Ca s t I r o n So i l P i p e & F i t t i n g s H a n d b o o k . CI Sp i p e i s r e s i s t a n t t o i n t e r n a l a n d e x t e r n a l c o r r o s i o n when p r o v i d e d wi t ha b i t u mi n ou s c o a t i n g a n d i s n o t s u b j e c t t o a b r a s i o n f r o m g r i t , s a n d , o rg r a v e l .b . CI S p i p e i s a v a i l a b l e i n 2 - i n c h t h r o u g h 1 5 - i n c h d i a me t e r s , i n 5a n d 1 0 f o o t l a y i n g l e ng t h s , a n d i s ma n u f a c t u r e d i n s e r v i c e ( SV ) a n de x t r a h e a v y ( X H) c l a s s i f i c a t i o n s . Pi p e j o i n t s wi l l b e e i t h e rc o mp r e s s i o n t y pe u s i n g r u b b e r g a s k e t s , o r b e l l a n d s p i g o t t y pe c a l k e dwi t h l e a d a n d o a k u m . St r u c t u r a l d e s i g n o f CI S p i p e wi l l b e i na c c o r d a n c e wi t h t h e me t h o d s o u t l i n e d i n c h ap t e r 5 o f t h e CI SP I Ca s tI r o n So i l Pi p e & F i t t i n g s Ha n d b o o k , wi t h s pe c i a l e mp h a s i s g i v e n t oe x t e r n a l l o a d i n gs a n d p i p e s t r e n g t h .

6 - 4 . V i t r i f i e d c l a y .a . V i t r i f i e d c l a y ( VC) p i p e i sp r o du c t s t o f o r m a n i d ea l ma t e r i a lr e s i s t a n c e t o c o r r o s i o n f r o m a c i d s

a n d e r o s i o n we l l . Th i s p r o v i d e s ai n d u s t r i a l wa s t e s e we r s , o r s an i t a r y s e we r s s u b j e c t t o h y d r o ge ng e n e r a t i o n . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t a v a i l a b i l i t y o f s ome s i z e ss t r e n g t h c l a s s i f i c a t i o n s i s l i mi t e d i n c e r t a i n g e o g r a ph i c a l a r e a s .p i p e i s a l s o k n o w n f o r b r i t t l e n e s s .

ma n u f a c t u r e d f r o m c l a y a n d s ha l ef o r s e we r u s e . VC p i p e h a s a h i g ha n d a l k a l i e s a n d r e s i s t s s c ou r i n gd i s t i n c t a d v a n t a g e i n s e r v i n g a ss u l f i d ea n d

b . VC p i p e i s a v a i l a b l e i n n o mi n a l d i a me t e r s 4 - i n c h t h r o u g h4 2 - i n c h , a n d l a y i n g l e n g t h s o f 1 t o . 1 0 f e e t . VC p i p e i s ma n u f a c t u r e di n s t a nd a r d a n d e x t r a s t r e n g t h c l a s s i f i c a t i o n s . T h e NCP I Cl a y Pi p eEn g i n e e r i n g ; Ma n u a l p r o v i d e s e n g i n e e r i n g d a t a t o b e u s e d i n d es i g n i n gc l a y p i p e s e we r s .

VC

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6 - 5 . Co nc r e t e .a . Co n c r e t e s ewe r p i p e i s a p p r o p r i a t e f o r a p p l i c a t i o n s r e qu i r i n g

l a r g e d i a me t e r s i z es o r h i g h s t r e n g t h c ha r a c t e r i s t i c s . Ca r e s h o u l d b et a k en wh e n s p e c i f y i n g c o n c r e t e p i p e t o a s s u r e t h at i t i s s u i t a b l e f o rt h e e n v i r o n me n t i n wh i c h i t wi l l b e i n s t a l l e d . T y p e I I A c eme n t , a ss pe c i f i e d i n ASTM C 1 5 0 , i s s u f f i c i e n t f o r most i n s t a l l a t i o n s . T y p e Imay b e u s e d i n c e r t a i n s i t u a t i o n s wh e r e l e s s t h an 0 . 1 p e r c e n t s o l u b l es u l f a t e s ( S0 4 ) o c c u r i n t h e s o i l , o r t h e wa s t e wa t e r c o n t a i n s l e s s t h an1 5 0 mg / 1 s u l f a t e s . I f t h e s o i l c o n t a i n s mo r e t h an 0 . 2 p e r c e n t wa t e rs o l u b l e s u l f a t e s , o r t h e wa s t e wa t e r s u l f a t e c o n c e n t r a t i o n e x c e e d s 1 0 0mg / 1 , T y p e V c emen t wi l l b e r e q u i r e d . Un l i n ed c o n c r e t e p i p e i s s u b j e c tt o s c ou r i n g b y wa s t e wa t e r s c a r r y i n g g r i t a nd s a n d a t h i g h v e l o c i t i e s .b . Re i n f o r c e d c on c r e t e ( RC) p i p e wi l l b e u s e d wh e r e h i g h e x t e r n a ll o a d i n g s a r e a n t i c i p a t e d a n d l a r g e d i a me t e r s o r t i g h t j o i n t s a r er e q u i r e d . T h e a d v an t a g e s o f RC p i p e i n c l u d e a wi d e r a n g e o f d i a me t e r s ,1 2 - i n c h t h r o ug h 1 0 8 - i n c h , a n d l a y i n g l e n gt h s , 4 f e e t t o 2 4 f e e t , wh i c h

a r e a v ai l a b l e . A d i s a dv a nt a ge i s t h e l a c k o f c o r r o s i o n r e s i s t a n c e t oa c i d s , e s p e c i a l l y c r i t i c a l wh e r e h y d r o g e n s u l f i d e i s g en e r a t e d i ns ub s t a n t i a l q u a n t i t i e s . Howe v e r , s p ec i a l PVC o r c l a y l i n e r p l a t e s ,c oa t i n g s o f c o a l - t a r , c oa l - t a r e p o x y , v i n y l , o r e p o x y mo r t a r c a n b ea p p l i e d t o t h e p i p e f o r c o r r o s i o n p r o t e c t i o n . No n r e i n f o r c e d c o n c r e t es ew e r p i p e i s g e n e r a l l y a v a i l a b l e i n d i ame t e r s 4 - i n c h t h r o ug h 3 0 - i n c h ,a n d i n mi n i mu m l a y i n g l e n g t h s o f 3 f e e t . Co nc r e t e p i p e j o i n t s a r ee i t h e r b e l l a n d s p i g o t t y pe u s i n g 0 - r i n g g as k e t s , o r t o n g u e a n d g r o ov et y pe ma d e wi t h c e men t mo r t a r o r b i t u mi n o u s ma s t i c . De s i g n o f c o n c r e t es e we r s wi l l b e i n a c c o r d a n c e wi t h t h e ACPA Co nc r e t e P i p e H a n d b o o k .6 - 6 . As b e s t o s - c e me n t .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

a . As b e s t o s - c e me n t ( A C) p i p e i s made f r o m a mi x t u r e o f a s be s t o sf i b e r s a nd p o r t l a n d cemen t . AC p i p e ma t c h e s t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t ep i p e b u t we i g h s l e s s a nd i s ma nu f a c t u r e d i n a wi d e v a r i e t y o f s t r e n g t hc l a s s i f i c a t i o n s a n d l a y i n g l e n g t h s . AC p i p e wi l l d e t e r i o r a t e i n ac o r r o s i v e e n v i r o n me n t o f h y d r o g en s u l f i d e , a c i d wa s t e s o r a g g r e s s i v es o i l s ; h o w e v e r some d e gr e e o f p r o t e c t i o n c a n b e p r o v i d e d wi t h p l a s t i cl i n i n g s . AC p i p e ma t e r i a l a l l o we d f o r s e we r s wi l l b e l i mi t e d t o T y p eI I a s r e c omme n d e d i n ASTM C 5 0 0 .

b . Fo r g r a v i t y s e we r s 8 - i n c h i n d i a me t e r an d a b o v e , AC p i p e i sma nu f a c t u r e d i n f i v e s t r e n g t h c l a s s i f i c a t i o n s c o n f o r mi n g t o ASTM C 4 2 8 ,n ame l y , Cl a s s 1 5 0 0 , 2 4 0 0 , 3 3 0 0 , 4 0 0 0 , a n d 5 0 0 0 . Th e c l a s s d e s i g n a t i o nr e f e r s t o t h e mi n i mu m t h r e e - e d g e b e a r i n g t e s t s t r e n g t h i n p o u n d s p e rl i n e a l f oo t o f p i p e . Cl a s s e s 1 5 0 0 , 2 4 0 0 , a n d 3 3 0 0 a r e g e n e r a l l ya v a i l a b l e i n d i a me t e r s 8 - i n c h t h r o ug h a ma x i mum o f 3 0 - i n c h , a n d Cl a s s e s4 0 0 0 a nd 5 0 0 0 i n d i ame t e r s 1 0 - i n c h t h r o ug h 4 2 - i n c h . L a y i n g l e n g t h sn or ma l l y a r e 1 0 an d 1 3 f e e t . J o i n t s a r e ma d e wi t h c o u p l i n g s emp l o y i n gr u b be r r i n g g as k e t s .

6 - 3

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EM 1 11 0 - 3 - 1 749 Ap r 8 4

6 - 7 . Po l y v i n y l c h l o r i d e p l a s t i c .a . Po l y v i n y l c h l o r i d e ( PV C) p i p e i s c h e mi c a l l y i n e r t t o most a c i d i c

a n d a l k a l i n e wa s t e s , a n d i s t o t a l l y r e s i s t a n t t o b i o l o g i c a l a t t a c k .Si n c e i t i s a n on c o n d uc t o r , PVC p i p e i s i mmun e t o n e a r l y a l l t y p e s o fu n d e r g r o u n d c o r r o s i o n c a u s e d b y g a l v an i c o r e l e c t r o c h emi c a l r e a c t i o n s ,i n a d d i t i o n t o a gg r e s s i v e s o i l s . Du r a b i l i t y , l i g h t we i g h t , a h i g hs t r e n g t h - t o - we i g h t r at i o , l o n g l a y i n g l e n g t h s , wa t e r t i g h t j o i n t s a n ds mo o t h i n t e r i o r s u r f a c e s a r e c ha r a c t e r i s t i c s wh i c h make PVC p i p e a na t t r a c t i v e a l t e r n a t i v e f o r u s e i n s ewe r s y s t e ms . Di s ad v an t a g e s i n c l u d ep o s s i b l e c h emi c a l i n s t a b i l i t y d u e t o l o n g - t e r m e x po s ur e t o s un l i g h t ,e x c e s s i v e p i p e d e f l e c t i o n u n d e r t r e n c h l o a d i n g s wh e n i n s t a l l e di mp r o p e r l y o r s u b j e c t e d t o h i g h t e mp e r a t u r e wa s t e s , a n d b r i t t l e n e s swhen e x p o s e d t o v e r y c o l d t e mp e r a t u r e s .b . PVC s ewe r p i p e i s a v a i l a b l e i n d i ame t e r s 4 - i n c h t h r o u g h 2 4- i n c h ,a n d i n l a y i n g l e n g t h s o f 1 0 t o 2 0 f e e t . Pi p e d i me ns i o n s c o mp l y wi t h

t h e s t a nd a r d d i me n s i o n r a t i o ( SDR ) s y s t e m, wh i c h me a n s t h a t me c h a n i c a lp r o p e r t i e s a r e c o ns t a n t wi t h ou t r e g a r d t o p i p e s i z e s . J o i n t s a r ei n t e g r a l b e l l a nd s p i g o t t y p e, a n d u t i l i z e e l a s t o me r i c g a s k e t s .c . PV C p i p e must b e i n s t a l l e d t o p r o v i d e c o n t i n uo u s p as s i v e l a t e r a ls o i l s u p po r t a l o ng t h e c o nd u i t . Ma nu f a c t u r e r ' s d es i g n ma n u a l s , i na d d i t i o n t o t h e Un i b e l l PPA H a n d b o o k o f PVC Pi p e , wi l l b e u t i l i z e d ' i nc h e c k i n g d e f l e c t i o n , b a c k f i l l i n g , a n d t r e n c h l o a d s . Al l o wa b l e p i p ed e f l e c t i o n s wi l l b e i n d i c a t e d i n t h e p r o j e c t s p e c i f i c a t i o n s .

6 - 8 . Ac r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e p l a s t i c .a . Ac r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e ( AB S) c o mp os i t e p i p e c o n s i s t s o ft wo c o n c en t r i c t h e r mo p l a s t i c t u be s i n t e g r a l l y c o n ne c t e d a c r o s s t h ea nn u l u s b y a t r u s s - l i k e b r a c i n g . T h e a nn u l a r v o i d s p a c e i s f i l l e d wi t hp o r t l a n d c emen t c o n c r e t e , o r o t h e r s u i t a b l e ma t e r i a l , t o f o r m a b o n db e t we e n t h e i n ne r an d o u t e r t u b e s . ABS c o mp o s i t e p i p e i s t e r me d a" s emi - r i g i d " p i p e b e c a u s e i t r e s i s t s d e f l e c t i o n b e t t e r t h an mo s t o t h e rp l a s t i c s . T h e p i p e i s l i g h t i n we i g h t a n d r e s i s t s a t t a c k b y a c i d s ,a l k a l i e s , a n d b i o l o g i c a l g r o wt h s . ABS c o mp o s i t e p i p e i s a v a i l a b l e i n

d i a me t e r s 8 - i n c h t o 1 5 - i n c h , a n d i n o n e l a y i n g l e n g t h o f 1 2 . 5 f e e t .ABS p i p e i s j o i n e d b y e i t h e r s o c k e t t y pe mo l d e d f i t t i n g s , wh i c h a r es o l v e n t f u s e d t o t h e p i p e , o r b y means o f me c h a n i c a l s e a l c o u p l i n g su t i l i z i n g O- r i n g g as k e t s . Th e s o l v e n t we l d e d j o i n t s mi n i mi z e t h ep o s s i b i l i t y o f p o o r j o i n t c o n s t r u c t i o n , an d g r e a t l y r e d u c e g r o un d wa t e ri n f i l t r a t i o n . Ma n u f a c t u r e r ' s d e s i g n a n d i n s t a l l a t i o n ma n u a l s wi l l b eu s e d f o r s e l e c t i n g p i p e emb e d me n t , b a c k f i l l a n d c o mp a c t i o nr e qu i r e me n t s .b . A : B S s o l i d wa l l p l a s t i c p i p e i s ma nu f a c t u r e d f r o m t h e same

c o mp o u n d s a s c o mp os i t e p i p e , h o we v e r , t h e p i p e wa l l i s o f o n e s o l i dma t e r i a l . T h e p i p e i s a v a i l a b l e i n d i a me t e r s 3 - i n c h t h r o u g h 1 2 - i n c h

6 - 4

8/8/2019 Sewer Pipes

5/5

a n d h a s t h e s a m e j o i n t i n g a s c o mp o s i t e p i p e . Ho we v e r , i t d o e s n o tma t c h t h e s t i f f n e s s o f c o mp o s i t e p i p e .6 - 9 . Re i n f o r c e d p l a s t i c mo r t a r .

EM 1 1 1 0 - 3 - 1 7 49 Ap r 8 4

a . Re i n f o r c e d p l a s t i c mo r t a r p i p e ( RP MP ) i s c o m p o s e d o f a s i l i c e o u ss a n d a g g r e g a t e r e i n f o r c e d wi t h g l a s s f i b e r s , a n d e mb e d d e d i n at h e r mo s e t t i n g p o l y e s t e r r e s i n . RPMP i s i d e a l l y s u i t e d f o r l a r g ed i a me t e r a p p l i c a t i o n s , a n d p e r f o r ms e x t r e me l y we l l i n r e s i s t i n g p i p ewa l l d e f l e c t i o n a n d i n t e r n a l / e x t e r n a l c o r r o s i o n . T h e u n i q u ef i b e r g l a s s / r e s i n c o n s t r u c t i o n p r o v i d e s o p t i mu m p r o t e c t i o n a g a i n s ta t t a c k f r o m a wi d e r a n g e o f c h e mi c a l l y a g g r e s s i v e e n v i r o n me n t si n c l u d i n g h y d r o g e n s u l f i d e a n d o t h e r s e w e r g a s e s , mo s t n a t u r a l s o i l s ,s a l t , a n d b r a c k i s h wa t e r a n d g a l v a n i c o r e l e c t r o l y t i c r e a c t i o n s . Nos p e c i a l c o a t i n g s o r c a t h o d i c p r o t e c t i o n a r e r e q u i r e d . Ev e n t h o u g h RPMPi s o f f i c i a l l y d e s i g n a t e d a f l e x i b l e c o n d u i t , i t s s t r u c t u r a l i n t e g r i t yi s s u c h t h at f o r m o s t i n s t a l l a t i o n s , t h e t r e n c h p r e p a r a t i o n a n db a c k f i l l r e q u i r e me n t s a r e c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n wi t h o t h e r f l e x i b l ec o n d u i t s , a n d e v e n s o m e r i g i d o n e s . I t s o t h e r a d v a n t a g e s i n c l u d e l i g h twe i g h t a n d a s mo o t h , g l a s s - l i k e i n t e r i o r s u r f a c e .

b . RPMP i s a v a i l a b l e i n d i a me t e r s 8 - i n c h t h r o u g h 1 4 4 - i n c h , a n d i nl a y i n g l e n g t h s o f 1 0 , 2 0 , a n d 4 0 f e e t . J o i n t s a r e b e l l a n d s p i g o t t y p eu t i l i z i n g 0 - r i n g g a s k e t s . Ma n u f a c t u r e r ' s d e s i g n a n d i n s t a l l a t i o nma n u a l s wi l l b e u s e d f o r g u i d a n c e i n s e l e c t i n g a p p r o p r i a t e t r e n c h a n db a c k f i l l i n g p r o c e d u r e s .