Tecnologie alternative allo scavo

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1 1 Tecnologie alternative allo scavo 1. No-dig o trenchless 2. Tecnologie per nuove installazioni di tubazioni e cavi 3. Tecnologie per la bonifica di condotte e tubazioni esistenti 4. Tecnologie per la sostituzione di tubazioni esistenti 5. Risanamento di tubazioni interne agli edifici

2 2 1 No-dig o trenchless unità 26 Gli scavi La quasi totalità dei servizi a rete in ambito urbano (distribuzione di acqua, di gas, di elettricità e di telecomunicazioni) si sviluppa nel sottosuolo, che risulta così affollato di tubazioni, canali, cavi e sottostrutture [fig. 1]. La posa e gli interventi sulle reti tecnologiche nei centri abitati si svolgono causando pesanti interferenze in particolare con la viabilità. Traffico Sottoservizi Tuttavia esistono metodi di scavo alternativi agli scavi a cielo aperto che consentono di effettuare i lavori necessari sulle reti tecnologiche senza generare disagi. Tali tecnologie sono denominate no-dig, letteralmente senza scavo, o tecnologie trenchless, letteralmente senza trincea, e consentono di ridurre al massimo il rischio di seppellimento. Spesso queste tecnologie non vengono utilizzate perché si pensa che gli scavi a cielo aperto siano più economici, trascurando il loro grave impatto ambientale: il traffico pedonale e veicolare subisce pesanti intralci; le strade subiscono un deterioramento (nonostante i ripristini, che spesso risultano di modesta qualità, perché rimangono spesso disseminate di avvallamenti, buche, che riducono le caratteristiche di sicurezza di comfort e di immagine; l aria risulta più inquinata e il livello di rumore aumenta; i rischi per i lavoratori e per le persone che transitano nelle vicinanze aumentano; il disturbo alle attività commerciali in prossimità dei cantieri aumenta. Tutto ciò si traduce in realtà in un costo che ricade sulla collettività, che raramente viene valutato. Con l impiego di tecnologie no-dig è possibile eseguire opere di posa e di sostituzione di reti di servizio in zone urbane, riducendo le operazioni di scavo e quindi lo smantellamento delle sedi stradali, lo smaltimento in discarica del materiale di risulta delle operazioni di demolizione e scavo ed il successivo ripristino della sede stradale. Fig. 1 Le tecnologie no-dig sono particolarmente indicate per le attività nei centri storici o a lato di strade urbane a traffico elevato o carreggiata modesta. Tabella 1 Lavorazioni eseguibili con tecnologie no-dig Operazioni Tecnologie Nuove installazioni di tubazioni e cavi Horizontal Directional Drilling HDD (perforazione orizzontale guidata) Microtunneling Impact moling (installazione con siluro battente) Bonifica di condotte e tubazioni esistenti Cured in place pipe (tubazione riparata sul posto) Cement mortar lining (cementazione) Close-fit lining (risanamento con tubi aderenti) Loose-fit lining (risanamento con tubi non aderenti) Sostituzione di tubazioni esistenti Pipe bursting (sostituzione di tubazioni fragili) Pipe splitting (sostituzione di tubazioni duttili)

3 unità 26 Gli scavi 3 Ricerca, mappatura ed esplorazione dei servizi esistenti Prima di ogni attività no-dig è necessario conoscere la localizzazione dei servizi interrati esistenti e le possibili interferenze con le canalizzazioni su cui si deve intervenire. È necessario, pertanto, ricorrere a indagini di localizzazione e mappatura dei servizi esistenti che congiuntamente a indagini geologiche e geotecniche permettano di effettuare la scelta della tecnologia più adatta al tipo di intervento. L individuazione, la mappatura e l esplorazione dei servizi interrati preesistenti può essere eseguita mediante: telecamere, utilizzate per verificare lo stato delle condotte esistenti. Sono montate su carrelli-robot, dotati di dispositivi per l illuminazione e strumenti per registrare la distanza percorsa e la pendenza della canalizzazione esistente [fig. 2]; georadar, impiegato per individuare canalizzazioni esistenti e il relativo tracciato. L apparecchiatura è composta da un emettitore di segnali a radiofrequenza, installato su un carrello. Il sistema radar emette un segnale che investe i corpi presenti nel sottosuolo, che rispondono con un segnale le cui caratteristiche sono funzione delle proprietà elettromagnetiche dei corpi stessi. I dati raccolti vengono letti ed elaborati da software che tracciano la mappatura delle canalizzazioni [fig. 3]; cercatubi e cerca perdite, utilizzati per individuare linee elettriche e tubazioni metalliche interrate. Essi possono essere anche impiegati per la ricerca di perdite nelle condotte d acqua e nelle reti del gas. Fig. 2 Fig. 3

4 4 2 Tecnologie per nuove installazioni di tubazioni e cavi unità 26 Gli scavi Mediante tecnologie no-dig è possibile installare: condotte fognarie acquedotti tubi del gas cavi telefonici fibra ottica cavi elettrici tubi per il teleriscaldamento cavi elettrici nudi per la media ed alta tensione (ad elevata profondità, così da abbattere tutti i campi elettrici e magnetici). Si possono inoltre realizzare microgallerie per il drenaggio, per la stabilizzazione di pendii in frana o per il trattamento/messa in sicurezza di siti inquinati. 1. foro pilota (pilot bore) 2. alesatura (back reaming) Horizontal directional drilling La horizontal directional drilling, HDD (perforazione orizzontale guidata) è una tecnologia di perforazione con cui è possibile seguire un tracciato prestabilito, contenente anche curve plano-altimetriche con raggi di curvatura ridotti. Consente l installazione di nuove canalizzazioni per qualsiasi servizio (energia elettrica, fognature, comunicazioni, gas, acqua, ecc.). Vengono utilizzate tubazioni in polietilene e acciaio con diametro fino a 500 mm. La perforazione può essere eseguita con sistemi a liquido (i fluidi di perforazione sono in fase liquida) o con sistemi a secco (i fluidi in fase aeriforme). L installazione di una tubazione prevede [fig. 4]: l esecuzione di un foro pilota con una testa perforante, che collega il punto di partenza con quello di arrivo; l allargamento del foro pilota fino al diametro voluto mediante sostituzione della testa con un utensile alesatore; trascinamento dei tubi da installare mediante l alesatore che procede a ritroso dal punto di arrivo a quello di partenza. Nel caso di piccole tubazioni (diametro inferiore a 200 mm), le ultime due fasi possono essere condotte contemporaneamente. 3. tiro (pullback) 4. assetto finale della tubazione Fig. 4 Microtunneling La tecnica di posa microtunneling prevede la realizzazione di un foro tra due pozzi, uno nella zona di partenza, detto pozzo di spinta, e un altro nella zona di arrivo, necessari per la manovra degli elementi della tubazione [fig. 5]. Consente l installazione di nuove canalizzazioni per condotte idriche e fognarie. Vengono utilizzate tubazioni in calcestruzzo o gres con diametro fino a 3 m. a) Fig. 5 La perforazione può essere compiuta con tubo pilota a spostamento del materiale a) o con scudo frontale dotato di testa fresante b). b)

5 unità 26 Gli scavi 5 La perforazione inizia dal pozzo di spinta, dove vengono posizionate tutte le attrezzature necessarie per lo scavo della galleria e per la successiva spinta dei vari tratti di tubo. L avanzamento della macchina perforatrice e delle tubazioni avviene per mezzo di martinetti idraulici montati su un telaio meccanico. Lo scavo procede fino al pozzo di arrivo dove vengono recuperati i dispositivi di perforazione e gli eventuali tubi di acciaio usati come protezione provvisoria. Il recupero del materiale scavato può avvenire: con un sistema a smarino meccanico, in cui una coclea trasporta il materiale scavato e frantumato verso il pozzo di spinta [fig. 6]; con un sistema a smarino idraulico, in cui il materiale viene allontanato iniettando miscele di liquidi in pressione [fig. 7]. Smarino Indica i detriti (terre sciolte o frammenti rocciosi) provenienti dai lavori di scavo. Durante la realizzazione di uno scavo le operazioni di smarino possono essere suddivise in due momenti principali: la raccolta e il caricamento della roccia demolita; il trasporto del materiale dal fronte di scavo direttamente fuori dell area di escavazione. Ai sensi della normativa vigente sulla gestione delle rocce da scavo (D.Lgs n. 152/2006 e s.m.i.), lo smarino, se non contaminato da inquinanti, può essere riutilizzato, senza trasformazioni preliminari, per rinterri, riempimenti, rilevati ecc.; può essere utilizzato anche nei processi industriali in sostituzione dei materiali di cava nel rispetto delle condizioni fissate dalla normativa di riferimento. Se inquinato o non riutilizzato per le lavorazioni previste dalla normativa, lo smarino è considerato un rifiuto e come tale è sottoposto alle disposizioni della normativa in materia di rifiuti. Fig. 6 Fig. 7 Impact moling L impact moling (installazione con siluro battente) è una tecnica mediante la quale il tubo viene posato in una galleria realizzata con un utensile a percussione, detto mole (talpa), alimentato in genere pneumaticamente, e dotato di sistema di Fig. 8 avanzamento guidato [fig. 8]. Si tratta di una tecnica molto semplice ed economica utile per la realizzazione di attraversamenti di limitata estensione in terreni omogenei. Il campo di applicazione è l installazione di condotte in pressione, di cavidotti di piccolo diametro, tubazioni in acciaio e polietilene. mole compressore per l aria

6 6 3 Tecnologie per la bonifica di condotte e tubazioni esistenti unità 26 Gli scavi Queste tecniche di bonifica permettono di risanare sia condotte a gravità sia condotte in pressione, con diametri da 100 a 2500 mm. A seconda del tipo di condotta o di tubazione si utilizzano tecnologie diverse. 1. Per le condotte a gravità: cured in place pipe (tubazione riparata sul posto). 2. Per le condotte in pressione: cured in place pipe (tubazione riparata sul posto) cement mortar lining (cementazione) close-fit lining (risanamento con tubi aderenti) loose-fit lining (risanamento con tubi non aderenti). Cured in place pipe La tecnologia cured in place pipe, CIPP (tubazione riparata sul posto), è utilizzabile sia per le condotte a gravità sia per le tubazioni in pressione e prevede l inserimento all interno del tubo da risanare (tubo ospite) di un tubolare (detto liner), che viene gonfiato, in modo tale da aderire perfettamente alle pareti del tubo [fig. 9]. Il tubolare, in feltro o tessili saturati con resine termoindurenti e rivestiti con un film plastico, viene fatto espandere con acqua calda o con vapore così da polimerizzare rapidamente la resina. A polimerizzazione ultimata la guaina indurita viene tagliata in corrispondenza dei pozzetti di ispezione intermedi. I punti di contatto con la tubazione vengono sigillati mediante appositi leganti chimici. Si ottiene così un nuovo tubo, anche con funzioni strutturali, perfettamente aderente alla vecchia condotta, qualsiasi sia la forma di questa. Cement mortar lining La tecnologia cement mortar lining, CML (cementazione), consente il risanamento di tubazioni metalliche in acciaio e in ghisa in pressione, destinate al trasporto di acqua (potabile, industriale, marina). Viene quindi utilizzata principalmente per il risanamento di acquedotti interessati da fenomeni diffusi di perdite. Il metodo consiste nell applicare un rivestimento in malta cementizia, a spessore costante, sulla superficie interna della tubazione da risanare, tramite una proiezione centrifuga ad alta velocità e nella lisciatura meccanica della superficie dello strato di malta [fig. 10]. Lo spessore dello strato di malta può variare indicativamente da 6 mm a 14 mm, a seconda delle necessità. La malta chiude i fori e le lesioni presenti nel tubo, ripristinando così la tenuta all acqua e protegge dalla corrosione la superficie interna della tubazione. Fig. 9 tubo ospite applicatore su carro semovente malta cementizia proiettata ad alta velocità testa rotante lisciatore a spatole rotanti rivestimento finito Fig. 10

7 unità 26 Gli scavi 7 Close-fit lining La tecnologia close-fit lining (risanamento con tubi aderenti) consiste nell inserire nella tubazione da risanare un nuovo tubo temporaneamente deformato (per ridurne la sezione trasversale in modo da facilitarne l inserimento) e successivamente riportarlo a forma e dimensioni originali in modo che aderisca perfettamente alle pareti interne del tubo ospite. In tubo ospite nuovo tubo deformato questo modo si ottiene un risanamento totale, senza riduzioni significative della sezione utile [fig. 11]. Loose-fit lining La tecnologia loose-fit lining (risanamento con tubi non aderenti) prevede l inserimento nella tubazione da risanare di una nuova tubazione le cui pareti esterne non aderiscono perfettamente alle pareti interne del tubo ospite. Lo spazio esistente tra parete esterna del nuovo tubo e parete interna del tubo ospite può variare da pochi millimetri e qualche centimetro [fig. 12]. fascette di ritenzione Fig. 11 b) tubo ospite spazio anulare vuoto (anulus) cavo o asta di trazione nuovo tubo Fig. 12 Rappresentazione schematica della tecnologia loose-fit lining a) e sistema di trazione del nuovo tubo b). a)

8 8 unità 26 Gli scavi 4 Tecnologie per la sostituzione di tubazioni esistenti Con tecniche no-dig è possibile posare tubazioni con diametro maggiore fino al 50% di quello delle tubazioni da sostituire. La tubazione esistente viene distrutta da un utensile che trascina la tubazione da posare. La tecnica utilizzata dipende dal materiale di cui è costituita la vecchia tubazione. Si possono sostituire sia tubazioni in materiali fragili (gres, ghisa, calcestruzzo, cemento amianto) sia tubazioni in materiali duttili (acciaio, ferro dolce, ghisa malleabile, rame, piombo, PVC, PE, PRFV). Pipe bursting Con la tecnica pipe bursting, la sostituzione di una tubazione fragile interrata avviene mediante distruzione del vecchio tubo per frantumazione e contemporanea posa di una nuova tubazione. La nuova tubazione, che può avere un diametro superiore a quello del tubo preesistente anche del 30%-50%, è quasi sempre costituita da materiale plastico, prevalentemente polietilene ad alta densità (PEAD) oppure PVC; più raramente le tubazioni installate con pipe bursting sono in acciaio. Il metodo consiste nell introdurre una testa dirompente nella vecchia tubazione e nel frammentarla. La testa è dotata di una fresa che allarga il foro e Fragilie e duttile La fragilità è la proprietà fisica di alcuni materiali di rompersi bruscamente senza che avvengano precedentemente deformazioni e snervamenti. La duttilità è una proprietà fisica di alcuni materiali di deformarsi plasticamente sotto carico prima di giungere a rottura, cioè la capacità di sopportare deformazioni plastiche. nello stesso tempo trascina la nuova tubazione, compattando il terreno circostante con i frammenti [fig. 13]. La testa dirompente può essere idraulica, pneumatica o meccanica. Pipe splitting La tecnologia pipe splitting (taglio in due del tubo o tagliatubi) consente la sostituzione di una tubazione duttile. È del tutto simile al pipe bursting, sia per le fasi di lavorazione sia per la composizione dell impianto di cantiere. La differenza consiste nel fatto che, dati i materiali su cui si deve intervenire, invece di utilizzare espansori conici o dirompenti, si utilizzano speciali teste taglianti (splitter), dotate di lame affilate in grado di tagliare con facilità tubi in materiale duttile. nuovo tubo buca di infilaggio pozzetto di tiro argano a trazione controllata frammenti espansore Fig. 13

9 unità 26 Gli scavi 5 Risanamento di tubazioni interne agli edifici 9 Se il concetto delle tecnologie no-dig viene trasferito agli edifici, dove le tubazioni hanno diametro inferiore a mm, frequenti pezzi speciali e curve anche molto accentuate, si può parlare di risanamento non distruttivo delle tubazioni. Con le tecniche non distruttive si possono riparare pluviali, colonne di scarico e braghe dei water senza demolire murature, rivestimenti o pavimenti, il tutto in maniera rapida, senza disagi e spesso con costi più bassi rispetto a quelli necessari operando con tecniche tradizionali. Un intervento di risanamento non distruttivo consiste sostanzialmente nel costruire in sito un nuovo tubo (liner), secondo la metodologia del cured in place pipe, in stretta aderenza alle pareti interne del vecchio tubo da risanare. Questo nuovo tubo, una volta costruito, assolve a tutte le funzioni idrauliche, meccaniche e di resistenza chimica del vecchio tubo. interno del tubo tubolare indurito tubo preesistente Fig. 14 Il liner una volta inserito va ad aderire perfettamente alle pareti del tubo ospite, e indurendo va a costituire un nuovo tubo all interno del preesistente. In questo modo il tubo da risanare, nel quale possono esserci buchi e lesioni anche importanti, funge sostanzialmente da cassero a perdere, e alla fine del trattamento tutti i buchi e le lesioni eventualmente presenti risultano perfettamente sigillati [fig. 14]. La stessa tecnica può essere utilizzata anche in presenza di pezzi speciali (come per esempio delle Y o delle T ): il liner viene realizzato con più rami, in modo che, attraverso un operazione di inserimento leggermente più complessa, esso possa seguire perfettamente le geometrie a più rami del vecchio condotto. La stessa tecnica viene utilizzata per il risanamento, in una sola operazione, delle colonne verticali di scarico che presentino sino a due innesti (braghe) di altrettanti water. Nel caso in cui i problemi siano concentrati solo sulla colonna verticale, si può operare il risanamento della sola colonna procedendo alla riapertura degli innesti laterali (una volta che il liner è perfettamente indurito) mediante un macchinario molto compatto denominato fastcutter. Questa tecnica può essere utilizzata anche nel risanamento di pluviali collocati esternamente alle pareti di un fabbricato ordinario o storico (mantenendo così la valenza architettonica o storica dei pluviali) o anche in quei casi in cui si preferisce evitare il ricorso a ponteggi. Questi interventi si possono svolgere solo dopo aver eseguito un accurata indagine visiva delle tubazioni (mediante micro telecamere teleguidate), le misurazioni interne al tubo da risanare (con specifici strumenti laser) e procedendo preliminarmente, quando necessario, ad una accurata pulizia meccanica del vecchio tubo, per eliminare incrostazioni, occlusioni e restringimenti di sezione, in modo da restituire, a fine trattamento, un nuovo tubo avente caratteristiche spesso migliori di quelle del tubo originario.

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