MISCELAZIONE MECCANICA DEL TERRENO PER VIA UMIDA

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1 1 Via Arni, Castelnuovo di Garfagnana (LU) MISCELAZIONE MECCANICA DEL TERRENO PER VIA UMIDA SMW ( Soil Mixing Wall ) - trielica RELAZIONE TECNICA DESCRITTIVA Emissione : Castelnuovo di Garfagnana, lì 19/12/2012 Redatto Firme Intersonda srl Rev. 0 del 19/12/2012 Composizione pagine totali nr. 27

2 INDICE 2 1. INTRODUZIONE APPLICAZIONI E VANTAGGI SVANTAGGI DELLE ANALOGHE TIPOLOGIE DI LAVORAZIONE ORGANIZZAZIONE DEL CANTIERE, MACCHINE E MATERIALI SEQUENZA DI REALIZZAZIONE CAMPO PROVA, CONTROLLI e DATI TECNICI

3 1. INTRODUZIONE 3

4 Perché questa soluzione? Negli ultimi anni si è evidenziata a seguito di eventi calamitosi verificatosi nella Provincia di Lucca ed in altre zone del territorio regionale/nazionale la necessità di garantire la stabilità delle arginature di contenimento. Breccia arginale a monte della bretella autostradale Lucca Viareggio Rotta arginale in loc. Nodica Il sifonamento a campagna costituisce il principale pericolo per la stabilità e la sicurezza delle arginature di contenimento.

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6 Sono diversi gli strumenti di controllo della filtrazione attraverso i terreni di fondazione, per evitare i problemi di sifonamento. I diaframmi impermeabili oltre ad essere ritenuti come sistema più efficace per bloccare la filtrazione al di sotto del rilevato arginale risultano essere anche tra i più economici se realizzati con cemento Perché con questa tecnologia? La tecnologia di miscelazione meccanica per via umida del terreno in sito utilizzando solo miscela cementizia e terreno riesce a minimizzare se non annullare l inquinamento ed il disturbo delle condizioni ambientali e geometriche del sito. Questa tecnologia si inserisce infatti nel campo del consolidamento dei terreni teneri mediante una miscelazione meccanica del terreno in sito. Il terreno e la miscela cementizia, miscelati tra di loro, formano un ammasso stabile (plastico e strutturale). Risulta essere una delle tecnologie migliori per flessibilità, qualità del prodotto finale, riduzione dell impatto ambientale e del materiale di risulta. Una metodologia in grado di rispondere adeguatamente a numerosi problemi di progettazione geotecnica, una soluzione che aumenta i volumi di terreno trattato nell unità di tempo, garantendo gli standard qualitativi Perché con questa attrezzatura? In generale le arginature di contenimento presentano sviluppi lineari molto elevati suddivisibili in diversi tratti anche non continui e che spesso presentano diverse criticità. Questo impone l utilizzo di mezzi ed attrezzature di modesto ingombro.

7 2. APPLICAZIONI E VANTAGGI 7

8 APPLICAZIONI consolidamento opere idrauliche; stabilizzazione e consolidamento terreni di fondazione; consolidamento opere di contenimento esistenti; realizzazione di nuove opere di contenimento; realizzazione di nuove fondazioni; N.B. : è possibile rinforzare strutturalmente il trattamento con l inserimento di armature; 8

9 VANTAGGI 9 nessun inquinamento condizioni ambientali esistenti; basso rumore; assenza di vibrazioni; assenza durante il consolidamento delle opere idrauliche di momenti in cui viene ridotto il grado di sicurezza dell opera idraulica stessa; assenza di asportazione di materiale ( particolarmente vantaggioso nel caso di terreni contaminati ); la lavorazione non necessita di bentonite ( minerale argilloso necessario per il contenimento delle pareti di scavi in sezione ristretta ma che deve essere trattato come rifiuto dopo l utilizzo); lavorazione con utilizzo di pressioni miscela cementizia molto basse (3-6 bar) a differenza delle alte pressioni utilizzate nel jet-grouting ( bar); utilizzo di macchina operatrice con pesi e dimensioni notevolmente inferiori ad altre macchine per eseguire tipologie di lavorazione analoghe; sfrido pressoché inesistente; non occorrono particolari piste di accesso; il trasporto della miscela cementizia, può avvenire per distanze molto lunghe ( mt.); risparmio economico notevole dal 20% al 40% rispetto a lavorazioni similari. Elevate produzioni Controllo quantità di cemento utilizzato Monitoraggio in tempo reale Elevata flessibilità Svariati campi di applicazione Diametro garantito meccanicamente tramite basse pressioni ( a differenza del trattamento in jetgrouting) Possibilità di armare le colonne

10 3. SVANTAGGI DELLE ANALOGHE TIPOLOGIE DI LAVORAZIONE 10

11 PALANCOLE METALLICHE: - formazione di piste idonee a sopportare i pesi e gli ingombri delle macchine; - utilizzo di macchine operatrici ingombranti e pesanti; - trasporto delle palancole e loro movimentazione nel cantiere; - produzione di rumore e vibrazioni; - difficoltà nell infissione per la possibile presenza di massi nel terreno; - costo elevato dell acciaio. 11 DIAFRAMMI CON BENNA MORDENTE - formazione di piste idonee a sopportare i pesi e gli ingombri delle macchine; - utilizzo di macchine operatrici ingombranti e pesanti; - necessità di un ampio spazio per la preparazione del cantiere; - maggiori oneri per smaltimento materiale scavato; - maggiori oneri per utilizzo bentonite durante gli scavi e relativo smaltimento a fine lavori; - precarietà degli argini durante le fasi lavorative sino a maturazione del legante; - notevole movimentazione di mezzi per il trasporto del materiale si di scavo che di riempimento del diaframma. - JET GROUTING Questa tipologia di lavorazione, nelle modalità di esecuzione, è simile a quella trattata nella presente relazione, la differenza sostanziale consiste nel modo di miscelazione del terreno: - il jet grouting viene eseguito tramite alta pressione di fluidi con cui il volume di terreno trattato viene mescolato; - necessità di molte attrezzature per lo svolgimento delle lavorazioni. - La problematica principale del jet grouting sta nel fatto che, se non sapientemente effettuato e in dipendenza della conformazione dell opera, l alta pressione utilizzata può creare notevoli danni all opera stessa.

12 JET GROUTING - ALTA PRESSIONE 12 MISCELAZIONE MECCANICA PER VIA UMIDA - BASSA PRESSIONE

13 4. ORGANIZZAZIONE DEL CANTIERE, MACCHINE E MATERIALI 13

14 Di seguito riportiamo un layout di cantiere (Fig.4.1) dove evidenziamo le varie 14 attrezzature necessarie alle lavorazioni : Fig. 4.1 Layout di cantiere MACCHINA OPERATRICE ( Fig.4.2a - Fig.4.2b ) dotata di slitta su cui scorre l utensile di disgregazione/miscelazione; UTENSILE DI DISGREGAZIONE/MISCELAZIONE ( Fig.4.3 ); SILO ( Fig.4.4 ) per garantire l approvvigionamento all impianto di miscelazione/iniezione; IMPIANTO DI MISCELAZIONE/INIEZIONE per preparare/pompare la miscela di iniezione fino alla zona di miscelazione; CISTERNA DI ACQUA per garantire l approvvigionamento di acqua agli impianti; GRUPPO ELETTROGENO; MATERIALI : acqua, cemento, bentonite ed additivi ( Fig.4.5)

15 15 Fig.4.2a Geometria della macchina operatrice

16 16 Fig.4.2b Ingombro/peso della macchina operatrice

17 17 Fig.4.3 Utensile di disgregazione/miscelazione

18 18 Fig Ingombri del silo Silmatic "DE" (Dosaggio Elettronico): - Silo verticale monoblocco; - Sistema di dosaggio tramite pesatura elettronica per un'elevata precisione; - Dosaggio supplementare tramite timer regolabile; - Possibilità di scarico manuale del prodotto con controllo visivo del peso; - Verifica del peso netto del materiale residuo.

19 19 Fig.4.5 Composizione della miscela ( e caratteristiche della parete finita )

20 5. SEQUENZA DI REALIZZAZIONE 20

21 Attraverso la macchina operatrice si procede alla realizzazione del TRATTAMENTO 21 SINGOLO ( Fig. 5.1 ) attraverso cinque fasi : Fig.5.1 sequenza di realizzazione del trattamento singolo Step 1 : scavo di una trincea guida per la raccolta dei liquami in eccesso e per l allineamento dell utensile di miscelazione in mezzeria del muro. Step 2 : inserimento dell utensile miscelatore nel terreno con l iniezione contemporanea di legante. Le due pale di miscelazione esterne sono ruotate in direzione opposta. Il tasso di penetrazione dell'utensile di miscelazione e il volume di miscela erogato dalla pompa sono controllati in superficie per massimizzare la miscelazione e ridurre il materiale in eccesso non necessario. Step 3 : dopo il raggiungimento della profondità di progetto l'utensile di miscelazione viene ritirato mentre le pale di miscelazione continuano ad essere ruotato. Step 4 : durante la costruzione del muro continuo, i singoli pannelli sono installati in una sequenza alternata di pannelli primari e secondari Step 5 : elementi di rinforzo necessarie per motivi strutturali possono essere inseriti nella parete di terreno completata la miscelazione.

22 Il trattamento SINGOLO verrà ripetuto più volte per la realizzazione del trattamento 22 PRIMARIO e successivamente a completamento di quello SECONDARIO come evidenziato in figura. ( evidenziamo come a differenza di altre tecnologie di consolidamento la geometria del trattamento è garantita meccanicamente dalla geometria dell utensile stesso; inoltre come confermato da esperienze la zona consolidata si espande rispetto a quella minima oggetto del trattamento )

23 6. CAMPO PROVA, CONTROLLI e DATI TECNICI 23

24 6.1 - CAMPO PROVA : 24 Dovranno essere fatti controlli sui fattori del terreno che influenzano i risultati del trattamento : - tipo di terreno - consistenza del terreno (SPT) - peso di volume - granulometria - contenuto di acqua - limiti di attemberg - proprietà chimiche del terreno - prova di miscelazione malta/terreno in laboratorio Dovrà essere condotto in zone con le stesse caratteristiche geometriche geologiche e geotecniche un campo prova necessario a definire i seguenti parametri operativi di trattamento necessari a raggiungere la permeabilità e le caratteristiche meccaniche richieste : - Velocità di Perforazione; - Velocità di Risalita; - Velocità di Rotazione; - Coppia; - Pressione e Portata della miscela cementizia; - Dosaggio (acqua)/(miscela cementizia); - Dosaggio (miscela cementizia)/(ml di trattamento) Sui trattamenti colonnari eseguiti dovranno essere condotti i seguenti controlli : - Sondaggi continui a rotazione per il controllo della omogeneità del trattamento (soprattutto nelle zone di compenetrazione); - Prelievo di campioni da sottoporre a prove di laboratorio (determinazione delle caratteristiche fisiche e chimiche, prove di permeabilità, prove di resistenza meccanica); - Controlli in foro (controlli di integrità, prove di permeabilità); - Controlli non distruttivi tipo SIT;

25 6.2a - CONTROLLI durante le lavorazioni: 25 Per garantire un continuo controllo dei parametri ottimali definiti nel campo prova ed ottenere quindi elevati standard qualitativi, un sistema di monitoraggio elettronico registra, in funzione della profondità, tutti i parametri operativi: - Velocità di Perforazione; - Velocità di Risalita; - Velocità di Rotazione; - Coppia; - Pressione e Portata della miscela cementizia; - Dosaggio della miscela cementizia.

26 26 Durante la costruzione del diaframma, al fine di mantenere sotto controllo la qualità del lavoro dovranno essere inoltre eseguite le seguenti verifiche: - Controlli di posizione e profondità di ogni trattamento; - Prove sulla miscela per verificarne la corrispondenza con quella perfezionata dal campo prova eseguito;

27 6.2b - CONTROLLI dopo le lavorazioni: 27 Dopo l esecuzione del diaframma le colonne di trattamento andranno perforate per prelevare campioni da sottoporre a prove di laboratorio. Le perforazioni dovranno essere realizzate verticalmente in posizione diverse per verificare l omogeneità del trattamento. Alcune delle perforazioni dovranno essere eseguite in corrispondenza dei giunti per verificarne lo stato, l efficacia nei confronti della permeabilità globale del trattamento e per verificare che ci sia stata la necessaria lunghezza di intersezione DATI TECNICI : Geometria trattamento singolo: 550 mm x 1400mm ( diametro singola elica 550mm ) ( possono essere realizzati diametri minori o maggiori a seconda delle diverse esigenze ed alle diverse condizioni dei terreni trattati ) Profondità massima: 15,0 mt ( in funzione del diametro e consistenza del terreno ) Risultati in termini di permeabilità: