Soilcrete Jet grouting

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1 Soilcrete Jet grouting Prospetto I

2 ? Indice 3 Cenni storici 4 Soilcrete - Jet - grouting 6 Varianti 7 Forme dei corpi Soilcrete 8 Modalitá esecutive 10 Consolidamenti 11 Impermeabilizzazioni 12 Indirizzi

3 Soilcrete - cenni storici Con l acquisizione delle licenze sugli originari brevetti jet- grouting e con l introduzione del Soilcrete in Germania nel 1979, Keller Grundbau ha aperto nuove vie per il consolidamento dei terreni. I primi lavori furono piccole sottofondazioni di edifici, l evoluzione fino all odierno stato della tecnica ha richiesto molteplici fasi successive di sviluppo. Abbiamo adattato i procedimenti ai diversi tipi di terreno. Abbiamo gradualmente ampliato i campi di applicazione tecnica per risolvere le problematiche posteci dai nostri clienti. Abbiamo sviluppato e costruiamo in proprio le attrezzature necessarie al successo delle nostre lavorazioni. Abbiamo ottenuto nel 1986 con i nostri procedimenti Soilcrete la certificazione ufficiale in Germania per l esecuzione di opere jet-iniettate a carattere definitivo oltrechè come mezzo d opera. I nostri procedimenti sono certificati secondo la normativa ISO Questo prospetto vuole informare sullo stato attuale della tecnologia Soilcrete. Sviluppo e calcolo di corpi Soilcrete di geometria complessa attraverso l uso di software applicativi propri: Soiljet. 3

4 Soilcrete - Jet grouting La denominazione Soilcrete deriva dall espressione inglese «Soil to concrete» e vuole esprimere l effetto di combinazione fra terreno e legante idraulico da cui risulta una massa compatta con precise caratteristiche geomeccaniche e di forma. Il procedimento Jet-grouting La denominazione Soilcrete designa il procedimento di taglio, erosione e rimescolamento del terreno nell intorno del perforo, operato da un getto d acqua o miscela cementizia, eventualmente associato ad aria compressa. Il terreno viene rimaneggiato e reso temporaneamente di consistenza semifluida per mezzo dell energia del getto, uscente dagli ugelli con velocità 100 m/s. Limiti di utilizzazione dei diversi sistemi di iniezione Argilla Limo Sabbia Ghiaia Ciottoli 100 Soilcrete - Jet Grouting Soluzioni a base di resine Soluzioni a base silicatica LV Gel silicatici HV Cementi ultrafini Miscele cementizie Malte LV = bassa viscositá HV = alta viscositá economico antieconomico 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6, Granulometria [mmø] % in peso del passante 4 Durante quest ultima fase la miscela cementizia si lega intimamente ai resti del terreno originale e, in parte, viene convogliata a bocca foro assieme all acqua ed alla frazione fine del terreno dilavata ed eccedente il volume trattato. Il diametro del terreno eroso e rimescolato durante il jetting varia in funzione sia del tipo di terreno, sia del tipo di fluido e di procedimento utilizzato, raggiungendo anche 2,5 metri. Dopo l indurimento il corpo Soilcrete acquisisce le caratteristiche geomeccaniche definite nella nostra certificazione ufficiale dell Istituto per la Tecnica delle Costruzioni di Berlino. I campi di applicazione Contrariamente ai tradizionali procedimenti di miglioramento dei terreni, il Soilcrete viene applicato con successo sia come mezzo di consolidamento, quindi con funzioni strutturali, sia come sistema di impermeabilizzazione pressoché in tutti i tipi di terreno incoerente e coesivo. Ció è valido anche per terreni misti, stratificati e con componente organica. Il Soilcrete è giá stato utilizzato da Keller anche in materiali rocciosi come arenaria leggera.

5 Le caratteristiche del Soilcrete Il Soilcrete viene utilizzato sia come sistema di consolidamento, sia come mezzo di impermeabilizzazione; sempre più spesso come una combinazione delle due funzioni. La resistenza meccanica del corpo Soilcrete varia da 2 a 25 N/mm², a seconda del tipo e della quantitá di cemento, così come secondo le caratteristiche delle porzioni di terreno inglobate. La funzione di impermeabilizzazione viene raggiunta attraverso l uso di appropriate miscele a base cementizia, eventualmente con aggiunta di bentonite. Così come per le caratteristiche meccaniche, anche il grado di permeabilitá del corpo Soilcrete dipende dal tipo, dalla quantitá di legante e dalle caratteristiche del terreno inglobato. Prove di laboratorio sulle miscele di Soilcrete per impermeabilizzazione Soilcrete: centrale di pompaggio e controllo Soilcrete-resistenza a compressione R c Rappresentazione qualitativa dello sviluppo di R c nel tempo per un corpo Soilcrete % in peso del passante 100 % 50 0 Limo Sabbia Ghiaia Rc in % della Rc finale 100 terreno incoerente terreno coesivo 25 0,002 0,06 2, Granulometria [mmø] giorni tipo di terreno limo sabbia ghiaia resistenza a compressione 5 10 < 25 semplice N/mm² Il coefficiente K di permeabilità naturale del terreno può essere, con l interposizione di corpi Soilcrete, ridotto di diversi ordini di grandezza in funzione sia del tipo di terreno, sia dell economicità globale dell opera. In casi diversi ci è stata richiesta dai clienti una funzione mista del Soilcrete, strutturale e di impermeabilizzazione, per il cui ottenimento abbiamo realizzato miscele di iniezione specifiche. I corpi Soilcrete si legano perfettamente e definitivamente anche a fondazioni irregolari o dislocate 5

6 Le varianti del Soilcrete Il Soilcrete viene eseguito con tre diversi procedimenti. La scelta del tipo di Soilcrete da utilizzare viene fatta sulla base della natura del terreno ed a seconda delle caratteristiche funzionali e di forma dei corpi che si intendono raggiungere. miscela cementizia materiale di rifluimento Soilcrete S (Singolo Monofase) Utilizza il medesimo getto di miscela cementizia per tagliare e contemporaneamente cementare il terreno. La velocità di uscita del fluido dalle aste è di almeno 100 m/sec e consente di raggiungere diametri delle colonne da piccoli a medi. ugello del cemento Le aste a tre canali separati acqua, aria, cemento per il Soilcrete -T L utensile di taglio è montato al di sotto del monitor. Durante la perforazione il fluido di spurgo viene convogliato alla punta del tagliante. aria miscela cementizia materiale di rifluimento ugello del cemento con getto anulare di aria Soilcrete D (Doppio Bifase) Come nel Soilcrete S, viene utilizzato un getto di miscela cementizia, con velocità di uscita dalle aste di almeno 100 m/sec, per tagliare-cementare il terreno. Per aumentare l energia complessiva e, quindi, la forza erosiva ed il raggio d azione del getto, quest ultimo viene rivestito da un fascio anulare di aria compressa. Il Soilcrete D viene utilizzato per eseguire diaframmature lamellari, sottofondazioni e solette impermeabili. aria acqua miscela cementizia ugello del cemento materiale di rifluimento ugello dell acqua con getto anulare di aria Soilcrete T (Triplo Trifase) Un getto d acqua con velocità di uscita dalle aste di almeno 100 m/sec, supportato anularmente da un getto di aria compressa, taglia ed erode il terreno. Da un ugello posto al di sotto dell ugello di taglio viene contemporaneamente pompata miscela cementizia con una pressione 15bar. Una variante di questo procedimento è prevista senza l impiego di aria compressa. Il Soilcrete T viene impiegato preferibilmente per sottofondazioni, diaframmi e solette impermeabili. 6

7 Le forme del Soilcrete A B C monolaterale bilaterale Le diverse forme geometriche del Soilcrete vengono create agendo in modo mirato sui movimenti del monitor e delle aste: L estrazione delle aste senza rotazione determina la formazione di una lamella; avendo a disposizione più ugelli si costruiscono lamelle multiple. L estrazione delle aste con rotazioni parziali permette di costruire settori verticali di colonna. L estrazione delle aste con rotazione completa di 360 dá come forma finita una colonna. Composizione dei corpi Soilcrete a partire dalle diverse forme base Soilcrete - le forme base colonna A - quarto di colonna B - mezza colonna C - colonna lamella La combinazione delle diverse forme base del Soilcrete fra loro o la ripetizione laterale delle stesse, così come l esecuzione di elementi secanti, consentono di ottenere la forma finita più adatta agli scopi progettuali. soletta di impermeabilizzazione diaframmatura a lamelle Rondelle Soilcrete in un campo prova per la definizione dei parametri esecutivi di una soletta impermeabile Colonne Soilcrete per una sottofondazione in terreno sabbioso diaframmatura a setti Combinazione di corpi Soilcrete paratia a colonne secanti Diaframmatura lamellare con soletta di impermeabilizzazione Sottofondazione fondazioni profonde 7

8 Soilcrete - modalitá esecutive L installazione di cantiere per il Soilcrete consiste sostanzialmente in una compatta stazione di preparazione e pompaggio delle miscele montata in posizione adeguata all interno dell area di cantiere. I fluidi vengono da qui inviati lungo flessibili ad alta pressione alla perforatrice. Quest ultima può avere diverse dimensioni a seconda della logistica del cantiere: l altezza utile varia conseguentemente da 2,0 m in sotterranei angusti, a 35 m. I punti di perforazione sono di norma allineati lungo una piccola trincea o attrezzati con un pozzetto dal quale una pompa possa pescare il rifluito inviandolo o al ricircolo o alle fosse di decantazione. aria acqua cemento/ bentonite ricircolo decantazione 1 Perforazione La perforazione viene eseguita a rotazione con una batteria di aste, dotata al piede di un raccordo portaugelli (monitor) e di un utensile tagliante. Il fluido di perforazione utilizzato è, di norma, miscela cementizia, eventualmente ricircolata: essa deve garantire la stabilitá del foro in tutte le fasi della lavorazione. Per l attraversamento di murature o calcestruzzo si impiegano appositi utensili di pre-perforazione. 2 Taglio Una volta raggiunta la quota di progetto, viene dato avvio alla fase di taglio ed erosione del terreno circostante il foro dando pressione al fluido di taglio in modo che questo fuoriesca dall ugello con un getto ad altissima energia. La costruzione dell elemento Soilcrete procede da fondo foro in risalita e produce il rifluimento a bocca foro del volume eccedente di acquaterreno-miscela cementizia. L adeguatezza dei parametri esecutivi prescelti viene continuamente verificata. 3 Soilcreting Contemporaneamente al getto di taglio viene pompata miscela cementizia sotto pressione, questa si mescola e si omogeneizza con il terreno tagliato e rimescolato. La stabilitá della cubatura Soilcrete, fino al definitivo indurimento del legante, viene garantita grazie sia alla densitá maggiore rispetto al terreno circostante, sia mantenendo artatamente una sovrapressione a bocca foro. Per lavorare in spazi angusti abbiamo costruito perforatrici a misura umana 8

9 Controlli Per l esecuzione di opere Soilcrete complesse, si può arrivare a registrare ed elaborare elettronicamente fino a dodici diversi parametri di processo. Al capocantiere Keller spetta il compito di controllare questi dati, apportando, se necessario, le opportune modifiche. Quadro comandi in cabina operatore e unità di laborazione centrale M4. mescolatore/ pompe ricircolo Programma: Soilcrete - D Matricola: Cantiere Nr.: Lotto: 0 Elemento Nr.: 19 Nr. Progr.: 3 Data: Ora: 16:287:30 Int. misura: sek 2 Peso di volume: Abt.: Beratung und Legenda: Entwicklung Tempo Profondita Avanzam. Spinta Pressione Portata Vel. di Risaita miscela miscela rotazione [sek] [m] [bar] [m/min] [bar] [l/min] [U/min] I più importanti parametri esecutivi possono venire registrati e rappresentati in forma grafica Sequenza esecutiva La costruzione di corpi Soilcrete di geometria finita procede per elementi combinando uguali o differenti forme base. È possibile operare sia con sequenze «fresh in fresh», sia primario-secondario-terziario, a seconda delle condizioni al contorno Durata: min Prof. max.: 6.3 m Lungh. colonna: 6.1 m La garanzia di qualitá nell esecuzione del Soilcrete viene raggiunta tramite analisi ottiche e manuali, controlli e test in corso d opera, così come prescritto dalla nostra certificazione ufficiale dei procedimenti Soilcrete dell Istituto per la Tecnica delle Costruzioni di Berlino. Le sonde Soilcrete possono essere utilizzate anche per carotaggi continui dei corpi jet-iniettati 9

10 Soilcrete - Campi di utilizzazione Soilcrete - Consolidamenti Il principale campo di applicazione del Soilcrete come mezzo d opera o definitivo di consolidamento del terreno, quindi con funzioni strutturali, sono le sottofondazioni di edifici o opere preesistenti per consentire l esecuzione di scavi direttamente al piede degli stessi. Altri campi di applicazione sono i restauri statici di fondazioni preesistenti o il loro adattamento a nuovi carichi costruttivi, così come lo scavo di gallerie in terreni sciolti. Sottofondazioni Edifici preesistenti adiacenti uno scavo possono essere messi in sicurezza costruendo, anche a partire da spazi angusti, dei muri a gravità Soilcrete, tirantati ed a bassissima deformazione, partendo direttamente al di sotto del piede dell edificio. Gusci preconsolidati di gallerie Tali tipi di trattamento propedeutico allo scavo vero e proprio del tunnel, vengono eseguiti in terreni sciolti, sia sopra che sottofalda, normalmente in corrispondenza di opere preesistenti delle quali si debba garantire l integritá. Restauri statici La stabilitá d edifici di importanza storica o monumentale puó essere resa critica o compromessa da cedimenti delle opere di fondazione. Il Soilcrete permette di restaurare in modo sicuro e rapido le strutture interrate compromesse, nel massimo rispetto dell integrità dell opera. Soilcrete orizzontale La messa in sicurezza della calotta di gallerie in terreni sciolti, avviene attraverso la costruzione di un guscio di colonne Soilcrete secanti eseguite con geometria troncoconica in avanzamento. Adattamento di fondazioni Cambi di destinazione d uso o variazioni dello schema statico di un edificio possono richiedere opere di fondazione supplementari. Soilcrete rappresenta una soluzione affidabile, flessibile ed economica. Paratie di contenimento pozzi La cinturazione di pozzi con diaframmi Soilcrete viene richiesta in condizioni areali ristrette, in presenza di falda acquifera, dove sia necessario lavorare in assenza di vibrazioni. Fondazioni profonde Il Soilcrete viene utilizzato come fondazione profonda in senso classico, in particolare per nuove costruzioni accanto a sensibili edifici di valore storico o scientifico. Scarico delle tensioni agenti su opere di contenimento Numerose opere di contenimento come muri, contrafforti, impianti portuali possono risentire di un incremento delle tensioni a tergo. Queste ultime possono venir scaricate per mezzo di corpi Soilcrete opportunamente dimensionati. 10

11 Soilcrete - opere di impermeabilizzazione La combinazione di paratie e diaframmature Soilcrete, anche in sottofondazione, con solette Soilcrete ad alta impermeabilità consente di cinturare anche scavi profondi, in zone abitate, senza la necessità di abbattere su larga scala la falda acquifera. L utilizzazione di leganti esclusivamente minerali comporta un elevata compatibilità con il chimismo naturale delle acque di falda. Diaframmature lamellari I diaframmi in Soilcrete lamellare o a setti vengono utilizzati come opere provvisionali di impermeabilizzazione per costruendi manufatti sottofalda. Si sono dimostrati particolarmente adatti in zone abitate, sotto piani stradali o in presenza di servizi sotterranei. Solette ad arco rovescio Grazie alla loro ridotta deformabilitá le solette Soilcrete, se contenute in una struttura di dimensioni compatibili, sono in grado di assolvere la funzione strutturale di un arco rovescio riducendo nel contempo la profonditá delle opere di contenimento laterale. Paratie di colonne secanti Per elevate sollecitazioni meccaniche dovute a sforzi di taglio o ad elevato gradiente idrodinamico, così come, ove richiesto, per sensibili abbassamenti della permeabilitá naturale, vengono costruite paratie di colonne Soilcrete fra loro secanti. Diaframmatura orizzontale La necessitá di proteggere la falda acquifera dall apporto di inquinanti superficiali si fa sentire sempre più frequentemente sia durante l edificazione di impianti industriali o civili, sia in aree di discarica. Impermeabilizzazione di corpi diga Il Soilcrete permette sia di risanare nuclei impermeabili di dighe che abbiano visto ridotta la loro funzionalitá nel tempo, sia di costruire diaframmature supplementari nel corpo diga stesso o al di sotto di questo. Impermeabilizzazione di giunti Il risanamento di venute d acqua o l esecuzione a posteriori secondo progetto di opere di guarnizione a tergo di strutture di cinturazione di scavi come palificate, palancolate, elementi prefabbricati è il campo applicativo del Soilcrete «Wing-Jet». Solette di impermeabilizzazione profonda La costruzione di rondelle Soilcrete fra loro secanti, generalmente di modesto spessore, permette di impermeabilizzare anche vasti areali operando a profondità tali da neutralizzare la sottospinta idraulica. Ripristino della circolazione idrogeologica naturale Le impermeabilizzazioni plastiche provvisionali alla costruzione di manufatti sottofalda, creano scompensi nella circolazione idrogeologica. Il ripristino delle condizioni originarie può avvenire aprendo varchi nelle diaframmature utilizzando le medesime attrezzature Soilcrete. 11

12 Keller Fondazioni S.r.l. Verona - Sede centrale Via della Siderurgia, 10 I Verona Tel Fax [email protected] Regione Nord-Ovest Via Lombardia, 11 I Borgaro Torinese (TO) Tel Fax [email protected] Alto Adige / Südtirol Löwecenter Via Isarco, 1 / Eisackstraße, 1 I Varna / Bressanone (BZ) I Vahrn / Brixen (BZ) Tel Fax [email protected] Certificato di Qualità DIN EN ISO 9001 : 2000 DQS-No : 5388 Arabia Saudita Austria Bahrain Croazia Egitto Emirati Arabi Uniti Filippine Francia Germania Gran Bretagna Indonesia Malesia Messico Paesi Bassi Polonia Portogallo Repubblica Ceca Repubblica Slovacca Singapore Slovenia Spagna Svezia Svizzera Ungheria USA Keller Fondazioni è una società del Gruppo Keller plc