Piano generale di utilizzazione delle acque pubbliche

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1 D: Opere speciali Nelle opere speciali rientrano tutte quelle tipologie di opere che non appartengono specificatamente a categorie di intervento quali sistemazioni d alveo o di versante. Sono particolari tecniche costruttive che vanno combinate o che supportano le normali tipologie di intervento. Di seguito vengono descritte tre metodologie che vengono sempre più utilizzate in supporto ad opere di protezione: Diaframmi Micropali Jet Grouting Si riporta di seguito il quadro sinottico con la classificazione delle opere speciali. D.1: diaframmi D: OPERE SPECIALI D.2: micropali D.3: jet grouting D.1: Diaframmi La tecnica dei diaframmi è di uso corrente nel campo dell'ingegneria civile per realizzare opere strutturali e idrauliche, con funzione temporanea o permanente. Si tratta di scavare una trincea nel terreno, generalmente in presenza di un fluido stabilizzante, e di gettare il cavo così formato con un adeguato materiale di riempimento. I diaframmi con funzione idraulica si possono distinguere tra impermeabili e drenanti. Le opere di contenimento del terreno possono essere realizzate utilizzando le principali seguenti tipologie: diaframmi in calcestruzzo armato gettato in opera, Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo 117

2 diaframmi in calcestruzzo armato prefabbricato, diaframmi a fango autoindurente armati. Quando i diaframmi assumono la funzione di opere di fondazione vengono generalmente denominati "barrettes" e sono realizzati in calcestruzzo armato gettato in opera. I diaframmi impermeabili, conosciuti anche come diaframmi plastici, vengono normalmente realizzati utilizzando le seguenti principali tipologie: diaframmi in fango autoindurente, eventualmente con membrane impermeabili, diaframmi in calcestruzzo o malta plastica. I diaframmi drenanti possono essere realizzati mediante riempimento di materiale inerte (ghiaia, ghiaietto, sabbia, ecc..) o calcestruzzo poroso. Spesso per questa tipologia di dreni vengono utilizzati dei tubi sagomati (tubo gobbo) che permettono di avere una secanza tra pali contigui per mantenere la continuità del corpo drenante. Di seguito viene riportato un esempio di diaframma drenante, mentre per quanto riguarda i diaframmi impermeabili si rimanda all esempio riportato nella scheda riguardante il Jet-Grouting. Modalità esecutive dei diaframmi drenanti a benna mordente Diaframma drenante Modalità esecutive dei diaframmi drenanti a pali secanti FASE 1 Scavo del pannello 1 2 Posa in opera della colonna giunto A 3 Riempimento con materiale drenante del pannello 1 4 Scavo dell pannello 2 5 Posa in opera della colonna giunto B 6 Riempimento con materiale drenante del pannello 2 7 Estrazione della colonna giunto A 8 Scavo del pannello 3 9 Posa in opera della colonna giunto A 10 Riempimento con materiale drenante del pannello 3 FASE 1 Scavo del palo 1 2 Posa in opera del tubo gobbo A 3 Riempimento con materiale drenante del palo 1 4 Scavo dell palo 2 5 Posa in opera del tubo gobbo B 6 Riempimento con materiale drenante del palo 2 7 Estrazione del tubo gobbo A 8 Scavo del palo 3 9 Posa in opera del tubo gobbo A 10 Riempimento con materiale drenante del palo Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo

3 D.2: Micropali I micropali sono pali di piccolo diametro che contengono un elemento strutturale per trasferire i carichi e/o limitare le deformazioni e che possono essere realizzati mediante attrezzature di ridotte dimensioni. In accordo con la Normativa Europea, si considerano micropali i pali aventi un diametro inferiore a 300 mm se trivellati e 150 mm se infissi. L'armatura dei micropali può essere costituita da tubo o profilato in acciaio o da gabbia di barre in acciaio da c.a.; il materiale di riempimento può essere costituito da miscela cementizia o malta cementizia o betoncino. La funzione dei micropali può essere di: sottofondazione di strutture esistenti, fondazione di nuove strutture (particolarmente in terreni molto eterogenei e in presenza di formazioni rocciose), opera di contenimento per consentire scavi di sbancamento, miglioramento della stabilità dei pendii e delle scarpate, ancoraggio di strutture. I micropali possono esercitare la loro funzione come: elementi isolati, gruppo di micropali, reticolo di micropali. paratia di micropali Con riferimento alle modalità esecutive, le tipologie di micropali disponibili sono molteplici, in funzione di: modalità di installazione, tipo di armatura modalità di riempimento del cavo, presenza o no dell'iniezione in pressione. Tralasciando i micropali di più semplice concezione, ci si sofferma nel seguito soltanto sui micropali valvolati, caratterizzati dalla possibilità di effettuare una iniezione ripetuta e selettiva in pressione attraverso apposite valvole di non ritorno installate sul tubo di armatura. La particolare tecnica esecutiva, che abbina al metodo dei pali di piccolo diametro l'esperienza maturata nel campo delle iniezioni cementizie, consente di ottenere elevate capacità portanti anche in terreni di scadenti caratteristiche meccaniche. Le principali fasi esecutive nella realizzazione dei micropali valvolati sono le seguenti: Perforazione fino alla profondità di progetto con il sistema e l'attrezzatura più idonei al tipo di terreno da attraversare. Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo 119

4 Formazione della guaina, consistente nel riempimento del foro con miscela cementizia, facendola rifluire a partire da fondo foro. Installazione nel foro del tubo di armatura, il quale costituisce allo stesso tempo il principale elemento resistente e il mezzo d'opera per l'esecuzione dell'iniezione in pressione; la parte inferiore del tubo è equipaggiata con apposite valvole di non ritorno denominate valvole "à manchettes". Questa fase potrebbe precedere la formazione della guaina; in questo caso il riempimento avviene attraverso la valvola più profonda del tubo di armatura. Ad avvenuta maturazione della miscela di guaina, viene eseguita l'iniezione in pressione della miscela cementizia, utilizzando in successione tutte le valvole presenti a partire dalla più profonda. L'iniezione in pressione può avvenire in più fasi distinte e successive. Di seguito viene riportato un esempio sull utilizzo dei micropali valvolati come sottofondazioni rispetto ad un muro di sponda preesistente soggetto per erosione a scalzamento delle fondazioni. Sottofondazioni con micropali valvolati muro esistente Particolare Micropali ricarica con massi e materiale proveniente dagli scavi cordolo in cls Alveo di magra cls sottofondo Profondità variabile Profondità variabile armatura micropali iniezione cementizia D.3: Jet Grouting La tecnologia del jet grouting consiste nell'iniezione di volumi controllati di miscela cementizia in volumi controllati di terreno attraverso fori di piccolo diametro, solitamente da 1,2 mm a 2,2 mm. L'azione della miscela cementizia ripropone in 120 Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo

5 modo artificiale e accelerato quello che avviene naturalmente nella trasformazione di un substrato incoerente in una massa rocciosa. La varietà degli interventi possibili per provvedere al miglioramento della struttura del terreno dipende strettamente dal suo stato d aggregazione: se incoerente o coesivo, o roccioso e, dall obiettivo da perseguire: incremento della capacità portante; consolidamento; impermeabilizzazione; cucitura con la fondazione specie trattando con rocce fessurate o detritiche. La tecnologia del jet grouting può essere eseguita con tre diverse metodologie: 1. Iniezione di sola miscela (sistema monofluido). Le azioni di disgregazione e di stabilizzazione sono affidate ad un unico fluido, una sospensione acquosa di cemento, con eventuli additivi a varia funzione. Il foro guida, quando le caratteristiche del terreno lo richiedono, può essere rivestito mediante un tubo forma recuperabile. Figura 5: Schema di trattamento colonnare dei terreni, mediante sistema monofluido, non rivestito: 1) perforazione; 2) fine perforazione; 3) inizio gettiniezione solo miscela cementizia; 4) estrazione batteria durante la gettiniezione; 5) trattamento colonnare ultimato Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo 121

6 Figura 6: Schema di trattamento colonnare dei terreni, mediante sistema monofluido, rivestito: 1) perforazione rivestita; 2) fine perforazione; 3) inserimento asta per gettiniezione ed estrazione rivestimento; 4) inizio gettiniezione; 5) estrazione batteria durante la gettiniezione; 6) trattamento colonnare ultimato. 2. Iniezione di aria e miscela (sistema bifluido).l azione disgregante e stabilizzante è affidata sempre ad un unico getto, ma composto da due fluidi: uno di miscela cementizia e l altro, coassiale, di aria compressa. In questo modo, si può aumentare la potenza ed amplificare quindi il raggio di azione del trattamento, soprattutto in presenza di terreni incoerenti sotto falda. Figura 7: Schema di trattamento colonnare dei terreni, mediante sistema bifluido, non rivestito: 1) perforazione; 2) fine perforazione; 3) inizio gettiniezione, getto di aria e miscela cementizia; 4) estrazione batteria durante la gettiniezione; 6)trattamento colonnare ultimato. 3. Iniezione di aria, acqua e miscela (sistema trifluido). Il sistema dà i migliori risultati, in rapporto al diametro delle colonne. L azione disgregante è affidata a getti coassiali di acqua ed aria compressa con parziale rimozione della frazione più fine del terreno; l azione stabilizzante, è affidata a getti della sospensione cementizia, iniettati da ugelli posti inferiormente. 122 Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo

7 Figura 8: Schema di trattamento dei terreni, mediante sistema trifluido, non rivestito: 1) perforazione; 2) fine perforazione; 3) inizio gettiniezione, getto di aria, acqua e miscela cementizia; 4) estrazione batteria durante la gettiniezione; 6) trattamento colonnare ultimato Per tutte e tre le tipologie descritte può essere utilizzata una tecnica, detta di prelavaggio, che permetta di incrementare il raggio di azione del jet-grouting. È una disgregazione preliminare del terreno circostante il foro, infatti dopo la perforazione del terreno, viene effettuato un prelavaggio facendo risalire l asta di perforazione e contemporaneamente iniettando dagli ugelli acqua ad elevata pressione (30-50 MPa), dopo questa operazione il procedimento riprende come sopraddetto con le tre diverse metodologie. La resistenza meccanica a compressione delle colonne è in funzione del rapporto acqua-cemento della boiacca e alla quantità impiegata per ogni metro cubo di terreno trattato. Questa cresce andando dalle argille alle ghiaie: in sabbie e ghiaie si sono raggiunti valori di 500 kg/cm 2, in terreni fini e con matrice organica si raggiungono a malapena 50 kg/cm 2 ; normalmente, con il sistema monofluido e boiacche a base di solo cemento e acqua, su terreni sabbioso-ghiaiosi i valori di resistenza variano da 120 a 190 kg/cm 2. Di seguito è riportato un esempio di utilizzo della tecnica del Jet Grouting per realizzare un diaframma in sponda. Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo 123

8 Diaframma con colonne di terreno consolidato con Jet-Grouting fiume trattamento colonnare in jet-grouting PROSPETTO (Vista da fiume) A SEZIONE A-A TAV.2 barrotti Ø22/60" barrotti Ø22/60" Jet-grouting Ø60'/60" Jet-grouting Ø60'/60" A jet-grouting Ø600 barrotti Ø22/60" LATO FIUME 124 Allegato al cap. V.3.5: Quaderno delle opere tipo