GE.A.S. Il sistema di drenaggio mediante dreno sifone. Esempi di realizzazione: Casale Monferrato (Alessandria) 1999 e Villacollemandina (Lucca) 2002

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1 GE.A.S. Servizi ed applicazioni geotecniche Il sistema di drenaggio mediante dreno sifone. Esempi di realizzazione: Casale Monferrato (Alessandria) 1999 e Villacollemandina (Lucca) 2002 Relatore: Ing. Carlo Bray C.so Ferrucci 9 Torino Tel/Fax 011/ geasdr@tin.it 1

2 GENERALITA I dreni - sifone appartengono alla categoria dei drenaggi profondi. Sono stati introdotti 1 e brevettati in Francia POZZETTI nel 1986 DI TESTA e consentono di effettuare l abbattimento del livello di falda sfruttando esclusivamente il "! 60 carico idraulico, senza l ausilio di parti elettromeccaniche. Campo di impiego Il sistema è utilizzato principalmente in pendii caratterizzati da debole-media acclività Quota di massimo abbattimento 3 AUTOMATISMI (10 35 ) ove sussista una costante presenza di falda freatica superficiale. Prestazioni Falda depressa H! 9.50 m Falda depressa POZZO ESTRATTORE La massima capacità teorica di abbattimento della falda è pari ad una atmosfera (circa 10 m). A tale valore occorre sottrarre: - la quota relativa all altitudine s. l. m. ; - le perdite dovute alla temperatura del sito in questione; - le perdite dovute agli attriti che insorgono nei tubicini che trasportano l acqua di emungimento. La quota massima di abbattimento per pendii compresi fra m è circa pari a m e può aumentare approfondendo la quota di testa dei pozzi drenanti (punto di massima risalita) 2 2

3 GENERALITA La tecnica del dreno-sifone consiste nel mettere in opera tubi drenanti in perforazioni verticali o sub-orizzontali, in base alle esigenze del sito. L emungimento avviene per sifonamento, sfruttando la pendenza del pendio ed utilizzando dei tubicini semi-rigidi e senza giunti aventi diametro variabile (8/10-10/12-12/14 mm) in funzione della portata da emungere. I tubicini sono portati a giorno al piede del pendio in un manufatto appositamente studiato denominato pozzetto estrattore. Vantaggi del sistema - il sistema sfrutta esclusivamente i principi della meccanica dei fluidi: non sono utilizzate parti elettromeccaniche. - tutti i componenti sono realizzati in materiale plastico e pertanto facilmente sostituibili; - ridotto impatto degli interventi sul territorio e ricorso ad attrezzature di scavo di basso ingombro; - elevata penetrazione nell acquifero (direzione sub-verticale); - l efficienza del sistema è garantita da manutenzioni ordinarie; N.B. E molto importante verificare la stabilità del pendio con adeguate verifiche e realistiche ipotesi di abbassamento della superficie freatica. 3

4 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO Definizione della differenza di quota H fra la sommità del pendio e l estremitàl inferiore del dreno-sifone. Problema:! Se il dislivello H fra monte e valle è inferiore alla quantità : si verifica un ingresso di aria all interno del dreno. L aria risale nel tubo.! Affinché il dreno sifone sia in pressione, la pressione atmosferica deve agire dall alto alto verso il basso. Ciò si realizza immergendo in acqua le estremità del dreno-sifone. - l estremità di monte è immersa nel pozzo; - l estremità di valle è ripiegata verso l alto, l assumendo una forma ad U; U! Tale soluzione permette, avendo un carico idraulico sufficiente, a richiamare l acqua l dal pozzo. Il flusso continua finché il carico piezometrico è maggiore della velocità critica. 4

5 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO La risalita dell acqua nel dreno-sifone comporta una riduzione della pressione fino a raggiungere la condizione di vuoto. Ciò provoca la formazione di piccole bolle d ariad nel tratto ascendente 1 che tendono ad aumentare di dimensione nel tratto discendente POZZETTI DI TESTA dei tubicini. Le forze cui è soggetta la singola bolla "! 60 sono: - la spinta di Archimede; Falda depressa - l azione di trascinamento generata dal flusso d acqua; d H! 9.50 m POZZO ESTRATTORE Se la spinta di Archimede prevale, Falda le depressa bolle si riuniscono in sommità ostruendo il flusso dell acqua ed arrestando il sifone. Quota di massimo abbattimento Per ovviare a tale problema, è necessario installare un dispositivo in grado di espellere automaticamente le bolle d aria d dal dreno. Il sistema è costituito da un tubo in PVC posto all estremità di valle del dreno sifone avente la funzione di accumulatore idraulico. Funzionamento: - se non esiste flusso, il livello d acqua d nell accumulatore di valle è prossimo a quello presente nel pozzo di drenaggio, a monte; - in presenza di flusso, l acqua l sale nell accumulatore a valle fino ad una quota prefissata: ciò causa un aumento di pressione all interno di una campana inserita nell apparecchiatura che consente l espulsione l dell acqua dell accumulatore; - l improvviso l abbassamento di acqua nell accumulatore provoca l innescol del flusso nel dreno-sifone, eliminando ogni bolla d aria. d 2 3 AUTOMATISMI 5

6 SCHEMA DI FUNZIONAMENTO PIANO CAMPAGNA POZZETTO DI TESTA SUPERFICIE DI SCIVOLAMENTO FALDA INIZIALE POZZO ESTRATTORE AUMENTO DI PRESSIONE FALDA DOPO IL DRENAGGIO ESPULSIONE ACQUA 6

7 INFLUENZA DI UN POZZO DRENANTE VERTICALE SU UN ACQUIFERO IN PENDIO 7

8 PARTICOLARI DEL SISTEMA 8

9 PRESCRIZIONI TECNICHE! Esecuzione di perforazioni verticali (d= mm) eseguite a rotopercussione (sistema ODEX) o a rotazione con distruzione di nucleo mediante tricono. Il rivestimento è sempre consigliato per proteggere le pareti del perforo. La lunghezza delle perforazioni deve raggiungere la quota di massimo abbattimento teorico della falda, più 3m per la costituzione della riserva permanente.! Disposizione, in ciascun perforo, di un tubo drenante fessurato e scanalato longitudinalmente avente diametro interno non inferiore a Le fessure dovranno avere ampiezza di 1 mm ed essere disposte su tre generatrici.! Riempimento dell intercapedine fra tubo e foro eseguita con ghiaietto monogranulare calibrato (2 4 mm).! I pozzetti di sommità sono protetti da un pozzetto in cls prefabbricato con un chiusino (d=60 cm) a tenuta idraulica. Il collegamento fra i pozzetti deve presentare una pendenza verso valle del 2% per agevolare l evacuazione l di eventuali infiltrazioni e lo scorrimento all interno dei tubicini di pescaggio dell acqua.! Il pozzo estrattore di valle deve essere ubicato planimetricamente in posizione tale da ottenere una lunghezza dei tubicini di emungimento non superiore a m e posizionato su terreno non in movimento.! L altezza interna del pozzo estrattore sarà determinata dalla relazione: H = 70 + (differenza di quota fra i dreni di estremità) [cm]! Le dimensioni planimetriche del pozzo estrattore saranno non inferiori a 2 x 2 m, in funzione del numero di dreni sifone da inserire. 9

10 IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO 24 POZZETTI DI TESTA 100x100x120 i = 2.5 m POZZI ESTRATTORI 200x200x450 AREA IN FRANA 10

11 IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO 11

12 IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO 12

13 IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO DRENI SIFONE - - LOCALITA' MANDOLETTA (AL) Monitoraggio falda falta 0,00 0,00 1,00 2,00 ALTEZZA ACQUA DAL P.C. [m] ALTEZZA ACQUA DAL P.C. [m] 2,00 4,00 3,00 6,00 4,00 8,00 5,00 6,00 10,00 7,00 12,00 8,00 31/12/03 31/01/04 29/02/04 31/03/04 30/04/04 31/05/04 31/12/03 31/01/04 29/02/04 31/03/04 30/04/04 31/05/04 30/06/04 31/07/04 31/08/04 30/09/04 31/10/04 30/11/04 31/12/04 30/06/04 TEMPO TEMPO DS 19DS 5 31/07/04 31/08/04 30/09/04 31/10/04 30/11/04 31/12/04 13

14 IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA A POZZO ESTRATTORE 200x200x250 TRATTO IN TRINCEA B' PERFORAZIONE A DISTRUZIONE "! A' 19 POZZETTI DI TESTA 100x100x120 i = 3.5 m! " B 14

15 IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA POZZETTO DI TESTA 100x100x120 Tubo PVC rigido " 160 per passaggio rilsan POZZO ESTRATTORE 200x200x250 POZZETTO INTERMEDIO!! "! 25% Tubo PVC rigido " 160 per passaggio rilsan QUOTA FALDA ESISTENTE Pozzetto di testa coibentato int./est. 100 x 100 x 120 cm! 2% Livello di falda minimo Peerforazioni " 200 inclinata di 30 rispetto alla verticale - L = 13 m " QUOTA DI MASSIMO ABBATTIMENTO Livello di falda massimo " PERFORAZIONE!200 / 30 15

16 IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA 16

17 IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA 1000 DRENI SIFONE - - CASTELNUOVO GARFAGNANA monitoraggio falda ALTEZZA ACQUA ALTEZZA ALTEZZA ACQUA ACQUA SU PIEZOMETRO (cm) SU PIEZOMETRO SU PIEZOMETRO (cm) (cm) /10/05 04/11/05 24/11/05 14/12/05 03/01/06 23/01/06 12/02/06 04/03/06 24/03/ TEMPO 15/10/05 04/11/05 24/11/05 14/12/05 03/01/06 23/01/06 12/02/06 04/03/06 24/03/06 15/10/05 04/11/05 24/11/05 14/12/05 03/01/06 23/01/06 12/02/06 04/03/06 24/03/06 TEMPO DS16 DS15 DS14 DS5 DS4 DS3 DS1 DS2 17

18 IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA DIAMETRO mm DRENI SIFONE DRENI - CASTELNUOVO SIFONE - - CASTELNUOVO GARFAGNANA GARFAGNANA monitoraggio falda monitoraggio falda ALTEZZA ACQUA ALTEZZA mv ACQUA SU PIEZOMETRO (cm) SU PIEZOMETRO (cm) /10/ /11/05 24/11/05 14/12/05 03/01/06 23/01/06 12/02/06 04/03/06 24/03/06 15/10/05 15/10/05 04/11/05 04/11/05 24/11/05 24/11/05 14/12/05 14/12/05 03/01/06 tempo 03/01/06 23/01/06 23/01/06 12/02/06 12/02/06 04/03/06 04/03/06 24/03/06 24/03/06 TEMPO TEMPO DS1 DS2 DS3 BATTERIA DS4 DS5 DS6 DS14 DS15 DS16 18