LMR Drilling GmbH. Metanodotto Calco Piantedo DN 30 Attraversamento del Fiume Adda con la tecnica della Trivellazione Orizzontale Controllata.

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1 LMR Drilling GmbH Metanodotto Calco Piantedo DN 30 Attraversamento del Fiume Adda con la tecnica della Trivellazione Orizzontale Controllata.

2 Indice Il Progetto Vincoli e Limitazioni... 4 Ingegneria di dettaglio... 5 Esecuzione dell attraversamento... 6 Fanghi di trivellazione... 8 Attrezzatura di trivellazione utilizzata... 10

3 Il Progetto. L attraversamento del Fiume Adda è un tratto del metanodotto che convoglia gas dall Italia al confine con la Svizzera e segue il percorso del vecchio oleodotto che attraversa il passo dello Spluga. L area interessata dai lavori è ubicata in prossimità del Lago di Como, ramo di Lecco, a sud della zona in cui l Adda forma i due piccoli laghi di Garlate ed Olginate (Monte Marenzo in sponda sinistra ed Airuno in sponda destra del fiume Adda). L attraversamento, eseguito con la tecnica della Trivellazione Orizzontale Controllata, comprendeva: La posa di una tubazione con diametro 30 (750 mm) spessore 14,3 mm lungo metri La posa di un cavidotto con diametro 6 (150 mm) della stessa lunghezza. Al tratto eseguito con trivellazione è stato collegato un ulteriore tronco di tubazione lungo 680 metri. Il progetto di base, fornito dalla Committente, prevedeva una profondità massima di 16 metri sotto il letto del fiume. Il terreno da attraversare era composto essenzialmente da argilla fine e limo. Il periodo contrattuale a disposizione era di 150 giorni, eventuali ritardi avrebbero comportato penali sino ad un massimo del 10% dell importo contrattuale.

4 Per le sue caratteristiche, diametro e lunghezza della tubazione coinvolta, questo può essere definito il più grande progetto di questa natura mai eseguito in Italia. Vincoli e Limitazioni L area coinvolta dall attraversamento è ubicata in un parco protetto dove rumori e disturbi sono da evitarsi essendo zona di ripopolamento faunistico per gli uccelli acquatici. In aggiunta fra l area di insediamento della trivella ed il fiume è interposta una palude, canneto del Serraglio, che si estende per una profondità di 800 metri e non può essere attraversata neanche a piedi. Particolare cura doveva quindi essere posta per evitare fuoriuscite di bentonite sia nella zona paludosa che nel fiume. L area di ubicazione della trivella era posta in una fascia molto stretta confinata fra la Strada Statale 639 e la palude; nel punto di massima larghezza la fascia disponibile, per l insediamento del cantiere, non misurava più di 20 metri. La trivella è stata posizionata quasi sul ciglio della strada. Nonostante si fosse in presenza di una zona di palude l acqua per la diluizione dei fanghi di trivellazione è stata prelevata da un pozzo ubicato a circa metri di distanza e trasportata al cantiere mediante una linea provvisoria costruita per l occasione, questo ha richiesto l installazione di un generatore che alimentava la pompa di sollevamento acqua. Dal lato opposto del fiume, dove veniva assemblata la colonna di tubi da varare, la pista di varo era attraversata da due strade: la via Kennedy (SP 55), che serve la zona industriale di Airuno, tagliava la pista di varo esattamente nel mezzo ed una strada secondaria, che serviva un vecchio deposito di carburanti in fase di demolizione, attraversava i primi 150 metri della colonna di varo; il torrente Tolsera che attraversava la testa della colonna di varo a circa 100 metri dal punto di imbocco.

5 Sulle due strade il traffico non poteva essere interrotto per cui è stato necessario costruire, sulla strada secondaria, un sovrappasso della tubazione in modo da mantenere il traffico sempre attivo. Per quanto concerne la via Kennedy, dove una lunga deviazione era possibile, le autorità provinciali hanno concesso una interruzione di soli cinque giorni a condizione che la data di chiusura fosse comunicata con 15 giorni di anticipo. Questa imposizione ha comportato una esatta pianificazione dei lavori. Un errore nel programma avrebbe significato una nuova pianificazione delle opere con notevoli danni in quanto il foro trivellato non può essere tenuto aperto per periodi indefiniti. L attraversamento del torrente Tolsera, ubicato esattamente dove ha inizio la curva di imbocco, ha comportato ulteriori difficoltà dovute al divieto di toccare gli argini. Questo è stato superato creando prima e dopo degli argini dei sopralzi provvisori che hanno consentito il passaggio aereo della tubazione. Ulteriore difficoltà era rappresentata dalla natura del terreno, molto instabile, costituito da argilla morbida dove la falda freatica era quasi in superficie, questo rendeva molto problematico e lento il movimento dei mezzi cingolati; la pista a disposizione era inoltre molto stretta e non rettilinea per cui la tubazione è stata predisposta con andamento sinusoidale sfruttando la curva elastica della tubazione stessa. Ingegneria di dettaglio Considerate le limitazioni sopra descritte durante la fase di progettazione LMR Drilling GmbH ha inserito le seguenti misure precauzionali: Profilo di attraversamento: Visto che non sono ammesse fuoriuscite di bentonite, mentre invece la lunghezza della trivellazione avrebbe richiesto una pressione di pompaggio

6 dei fanghi molto alta, la profondità dell attraversamento, sotto il letto del fiume, è stata aumentata da 16 a 30 metri. Nella parte iniziale, dove il terreno paludoso era poco consistente, è stato inserito un tubo camicia provvisorio che ha fornito la protezione meccanica fino ad una profondità di 10 metri. Sistema di guida: La lunghezza dell attraversamento richiede un sistema di guida affidabile. In questo caso è stato scelto l utilizzo del sistema TruTracker (generazione di un campo magnetico lungo il percorso della testa di trivellazione utilizzato per definirne l esatta posizione plano altimetrica). Date le limitazioni imposte è stato però possibile installare solo una minima parte dei cavi occorrenti. Una prima sezione lunga 70 metri posta all inizio della zona paludosa, un secondo tratto lungo 120 metri posizionato dalla riva del fiume verso l unità di trivellazione, ed un terzo tratto lungo 180 metri posto fra la sponda del fiume ed il punto di arrivo. Di conseguenza circa 850 metri di trivellazione sono stati eseguiti facendo affidamento solo sulla sensibilità ed abilità dell operatore macchina e della strumentazione di bordo. Esecuzione dell attraversamento I lavori hanno avuto inizio secondo il programma predisposto e sono terminati esattamente nell ambito del periodo contrattuale previsto. Le attività di trivellazione hanno avuto inizio con l esecuzione del foro pilota e varo della condotta portacavo da 6, questa è stata posata seguendo il profilo di trivellazione previsto ma lungo una curva, sul piano orizzontale, che lo ha allontanato di circa 13 metri dall asse della condotta principale così da evitare interferenze magnetiche durante la trivellazione della seconda condotta. Per la condotta principale la trivellazione è stata eseguita con foro pilota da 8 cui sono seguite due operazioni di alesatura del foro, la prima a 26 e la seconda a 48.

7 Il varo della condotta è avvenuto con regolarità, il corretto dosaggio della densità dei fanghi di trivellazione e l appesantimento della condotta hanno generato delle condizioni di galleggiamento ideali per cui la forza di tiro è stata ridotta al 70% del valore previsto. All interno della tubazione in acciaio è stato inserito un tubo in polietilene che scaricando acqua in corrispondenza del punto di imbocco allagava solo la parte di tubo sommersa, garantendo quindi le condizioni ottimali di galleggiamento all interno del foro trivellato. Nei cinque giorni in cui è stato possibile chiudere la via Kennedy sono state eseguite le seguenti operazioni: Saldatura della tubazione in polietilene di allagamento della condotta principale Saldatura delle due sezioni di tubo da varare Esecuzione dei controlli radiografici della saldatura di giunzione (ripetuti per sicurezza dopo 48 ore) Rivestimento del giunto di saldatura Varo della condotta. Quest ultima operazione è stata eseguita in meno di otto ore. Ripristino della circolazione stradale. Le operazioni di trivellazione, saldatura e varo della tubazione sono state eseguite esattamente secondo il periodo programmato, 72 giorni incluso le operazioni di insediamento e smobilizzo del cantiere. Anche la posa dei 680 metri aggiuntivi ed il collegamento al metanodotto in costruzione è avvenuta nei tempi contrattuali. Lo scostamento del punto di arrivo della trivellazione rispetto alle coordinate originali è stato trascurabile.

8 Fanghi di trivellazione Caratteristiche del fluido di trivellazione per l attraversamento di un terreno costituito da argilla pura Per l esecuzione dei lavori, oggetto di questo contratto, LMR si è dovuta confrontare con due problemi connessi con la scelta dei fanghi di trivellazione da utilizzare: Il profilo della condotta giace interamente in un terreno costituito da argilla plastica, la quale comporta la necessità di pompare grandi volumi ed allo stesso tempo produce considerevoli quantità di fanghi da porre a discarica, questo a causa della loro tendenza ad ispessirsi, cui va aggiunto l alto costo della discarica ( Lire alla tonnellata). Di conseguenza, per questo particolare progetto, si è dovuto studiare una composizione di fanghi di qualità superiore allo standard. Dopo aver analizzato i campioni del terreno i tecnici della LMR ed i suoi consulenti hanno proposto l utilizzo di una miscela di fanghi composta dall argilla stessa presente in loco, per ottenere la voluta viscosità, e gesso, quale additivo, atto a controllare l effetto d ispessimento causato da questo tipo d argilla; tutto questo con lo scopo di mantenere molto bassi i parametri reometrici, dei fanghi utilizzati, così da renderli pompabili. In questo modo potevano essere evitate pressioni eccessive nel foro di trivellazione e consentire un efficace funzionamento del sistema di separazione fanghi. Nella fase iniziale i fanghi sono stati miscelati con bentonite per accentuarne le caratteristiche d aggregazione. Dopo questa fase al sistema è stato aggiunto solo gesso in polvere ed acqua. In totale, per questo progetto, sono state utilizzate 6.5 tonnellate di Bentonil HDG e 38 di gesso.

9 L unità standard di separazione, costituita da idrocicloni e vagli vibranti con rete da 180 mesh, raggiungeva una produzione massima di 10 m 3 di solidi provenienti da un foro di trivellazione di m 3. In via eccezionale, al sistema sono stati aggiunti due separatori centrifughi capaci di produrre circa 600 m 3 di solidi mentre sono stati posti a discarica circa m 3 di liquido aventi una densità di 1,32 kg/litro. La qualità dei fanghi è stata mantenuta agendo sulla concentrazione degli anioni di calcio, contenuti nel prodotto filtrato, a livelli compresi fra 500 e ppm. I parametri reologici risultanti sono: Viscosità all imbuto Marsh sec Viscosità plastica (API) < 10 Yield point (API) < 10 Densità < 1,35 kg/litro Resistenza GEL (API) < 10 Dai parametri indicati si deduce che si tratta di fanghi con bassa capacità di trasporto, sufficiente però per questo particolare profilo esclusivamente argilloso. Nei casi in cui la densità dei fanghi raggiungeva valori superiori ad 1,35, anche i parametri reologici subivano un rapido incremento rendendo il fluido poco pompabile. In questi casi i fanghi venivano diluiti o trasportati a discarica. I risultati ottenuti confermano che la miscela di fanghi utilizzata è stata la più idonea.

10 Attrezzatura di trivellazione utilizzata Dimensioni: x 3.70 x 3.00 m kg Motori: 4 motori idraulici Trasmissione mediante pignone e corona Capacità nominale di tiro: 2500 kn, max kn Comando rotazione: 2 motori idraulici Coppia massima: 120 knm a 310 bar Angolo di ingresso: regolabile fra 5 20 Travi di ancoraggio Dimensioni: Cabina di controllo/ Centrale idraulica Dimensioni: Potenza: Pompe idrauliche: n 2 per supporto ed ancoraggio dell unità x 1.20 x 0.70 m 3,500 kg/cad Controllo della coppia e velocità, sforzi di tiro, spinta e velocità, pompe ed altre funzioni accessorie, Sistema idraulico condotto da motori elettrici x 2.60 x 2.70 m kg 8 motori elettrici da 45 kw 8 pompe idrauliche, ciascuna da 265 I/min fino a 350 bar e pompa ausiliaria ad ingranaggi Aste di trivellazione Contenitori per aste di trivellazione n 3. di cui uno dotato di gru idraulica Dimensioni: 12.4 x 2.6 x 1.7 m (con gru 2.7 m) kg (in funzione del contenuto) Capacità max.: 77 tubi da 2.7/8" 60 tubi da 5" Gru idraulica: 8 tm Miscelazione fanghi due camere separate per la miscelazione dei fanghi Dimensioni: x 2.60 x 2.60 m kg (a vuoto) Volume totale delle vasche: 30 m 3 Agitatori: n 2 da 5,6 kw

11 Pompe di carico e n 2 da 5" x 6" x 14" miscelazione max I/min. a 6 bar Pompe fanghi da 2 a 5 secondo necessità Generatori Dimensioni: Potenza: 650 kva, 460 V, 60 H, 400 kva, 400 V, 50 Hz n 2 gruppi condotti da motore Diesel insonorizzati 6, 1 0 x 2,40 x 2,70 m kg ciascuno