TECNICHE, TECNOLOGIE E RISCHI PER LA SICUREZZA NEI CANTIERI. Opere provvisionali e consolidamenti durate gli scavi

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1 Opere provvisionali e consolidamenti durate gli scavi Ordine Ingegneri di Forlì e Cesena 8 novembre 2011 Dr. Fabiano Urbinati Libero Professionista - Rimini

2 PREMESSA In generale, quando si deve realizzare uno scavo, sulla scorta di tutte le indicazioni preliminari, quali indagine geologica e verifica di stabilità dei fronti, ecc, occorre prima verificare se necessitano opere di sostegno. Quando si effettua uno sbancamento (o scavo a cielo aperto) di larghezza superiore rispetto all altezza, in materiali a comportamento granulare, il sistema di protezione è necessario solo se l inclinazione della parete dello scavo è maggiore dell angolo di attrito interno del terreno, o se si supera l altezza critica in materiali coesivi. Nel caso di scavi a sezione obbligata, in cui la profondità è maggiore della larghezza, occorre necessariamente armare lo scavo per evitare crolli e franamenti delle pareti. Fanno eccezione i casi in cui lo scavo non raggiunge la profondità di 1 metro, o quando esso è realizzato in roccia ed il tecnico competente ritiene non verificabile un crollo delle pareti di scavo. TIPOLOGIA DI OPERA PROVVISIONALE Esiste una grande varietà di strutture utilizzate per sostenere il terreno e/o l acqua sia per lavori temporanei che per opere definitive. In questa sede esamineremo brevemente gli usuali criteri di dimensionamento, progettazione e verifica geotecnica di: 1. opere di sostegno a gravità (muri, gabbionate, crib walls) e in cemento armato (muri a mensola, muri a contrafforti e speroni); 2. terra armata; 3. paratie (palancole e diaframmi); 4. strutture di sostegno di scavi e trincee. La principale differenza fra i muri (di ogni tipo) e le paratie, consiste nel meccanismo di trasmissione, attraverso l opera di sostegno, della spinta esercitata dal terreno sostenuto al terreno di fondazione. Nel primo caso la trasmissione avviene attraverso la struttura di fondazione dell opera di sostegno. Nel secondo caso essa è assicurata dal prolungamento della parete nel terreno di fondazione, e dal sistema equilibrato di spinte e contro spinte che viene a determinarsi. Un altra importante differenza consiste nel fatto che il terreno sostenuto dai muri è di riporto, mentre il terreno sostenuto dalle paratie è spesso il terreno naturale. opere provvisionali.doc pag 2

3 Inoltre i muri di sostegno sono in genere opere definitive, mentre le paratie, e specialmente le palancole, sono spesso opere provvisionali. Muri di sostegno I muri di sostegno hanno lo scopo di prevenire lo smottamento di pendii naturali ripidi o di assicurare la stabilità di pendii artificiali sagomati con pendenze superiori alla pendenza di equilibrio naturale. Da questo punto di vista si distinguono in: - muri di sostegno in sterro o di controripa, che consentono di formare una piattaforma a valle, - muri di sostegno in rilevato o di sottoscarpa, che consentono di formare una piattaforma a monte. In entrambi i casi, occorre prima procedere ad uno sbancamento, per liberare lo spazio ove costruire il muro, poi costruire il muro propriamente detto, e infine porre in opera il terreno di riempimento a tergo con le eventuali opere di drenaggio. La realizzazione di un muro di sostegno modifica le condizioni di equilibrio generale del pendio, e tali modifiche possono condurre ad una instabilità generale o localizzata. Nel caso dei muri in sterro, può determinarsi la rottura localizzata del ripido pendio a monte che si crea con i lavori di sbancamento preliminari. Per limitare tale rischio è opportuno prevedere una realizzazione per brevi tratti. Nel caso dei muri in rilevato può esservi il rischio di una rottura generale profonda o superficiale del pendio dovuta al sovraccarico costituito dal peso del terreno di riporto messo in opera opere provvisionali.doc pag 3

4 Rotture di pendio conseguenti alla realizzazione di un muro di sostegno: profonda (a) e superficiale (b) Per limitare l influenza sulla spinta del terreno naturale in sito dietro il muro ed il suo riempimento, il pendio che si realizza con lo sbancamento deve avere debole pendenza. Per ridurre, e possibilmente eliminare, la spinta esercitata dall acqua è necessario prevedere un efficace sistema di drenaggio dietro l opera di sostegno. I sistemi di drenaggio più utilizzati sono i seguenti (solitamente realizzati entrambi contestualmente): - fori di drenaggio, di cm di diametro e interasse 2 4 m, muniti di rete reps o di filtro, disposti a quinconce su tutta l altezza del muro, con maggiore densità nella parte inferiore; - materiali drenanti messi in opera dietro il muro, sia verticalmente a contatto diretto con la parete, sia come tappeti drenanti messi in opera sul pendio di terreno naturale prima del riempimento, in modo da abbattere la superficie di falda. Le acque di drenaggio che attraversano il muro possono essere convogliate in una canaletta al piede ed allontanate. In casi particolarmente difficili (es versante con piccoli problemi di stabilità) può essere necessario il drenaggio del pendio a monte con un sistema di dreni sub-orizzontali. opere provvisionali.doc pag 4

5 Il sistema drenante può essere ulteriormente migliorato con l inerbimento del pendio, che riduce l acqua di infiltrazione, e con la messa in opera di opportune specie vegetali a radici profonde che, per suzione, riducono il contenuto in acqua del terreno e rallentano la velocità dell acqua di scorrimento superficiale limitando lì erosione superficiale. Gabbionate Le gabbionate sono particolari muri di sostegno a gravità. Le gabbionate sono costituite da elementi indipendenti (gabbioni), affiancati e appoggiati l uno sull altro. I gabbioni sono parallelepipedi di rete metallica, di norma di dimensioni 1x1x2 m, riempiti in sito di pietrame, ciottoli e ghiaia pulita. La costruzione e la messa in opera delle gabbionate è semplice e rapida. Un opera di sostegno in gabbioni ha il vantaggio di essere molto flessibile, adattandosi senza danno a movimenti verticali e orizzontali, e molto permeabile. Tali caratteristiche rendono le gabbionate particolarmente utili per la stabilizzazione dei pendii in frana e per le opere di difesa dall erosione delle sponde dei corsi d acqua e delle coste. L economia della struttura dipende dal costo di approvvigionamento del materiale di riempimento. Terra armata La terra armata è un materiale composito che deriva dall associazione di terreno e di armature. L attrito fra terreno e armature limita le deformazioni orizzontali dell ammasso e conferisce al terreno una sorta di coesione. Un paramento verticale sulla faccia esterna dell ammasso sostiene il terreno, che altrimenti scorrerebbe tra le armature. opere provvisionali.doc pag 5

6 Esso ha solo funzione di sostegno locale del terreno, ma non interviene nella stabilità generale dell ammasso. I materiali costituenti la terra armata sono: il terreno, che deve essere caratterizzato da un coefficiente d attrito con le armature generalmente non inferiore a 0,35. A tal fine devono essere esclusi i terreni argillosi (con percentuale di fine superiore al 15%) e quelli organici, ed occorre verificare che non vi siano agenti aggressivi per le armature e/o per le pareti. Il terreno è messo in opera per strati orizzontali successivi compattati di spessore dell ordine di 30 cm; le armature, che devono essere flessibili, resistenti a trazione, con elevato coefficiente d attrito e non corrodibili. Spesso consistono in strisce d acciaio, galvanizzato o inossidabile, o di lega d alluminio, di larghezza compresa tra 4 e 12 cm. Sono anche utilizzate, come armature, le geogriglie estruse in HDPE. Le armature sono poste perpendicolari ed agganciate al paramento, e disposte orizzontalmente sullo strato di terreno compattato in opera; opere provvisionali.doc pag 6

7 il paramento verticale, che costituisce la parte a vista del muro, e deve potersi adattare alle deformazioni dell ammasso. A tal fine sono utilizzati profilati metallici d acciaio galvanizzato o d alluminio, a sezione sottile di forma semi ellittica, o bullonati fra loro e con le armature, oppure pannelli prefabbricati di calcestruzzo, di dimensioni 1,5 x 1,5 m, incernierati l uno con l altro, in modo da poter subire senza danno sensibili movimenti. Più frequentemente vengono utilizzati casseri in rete elettro-saldata e geogriglie, con inerbimento del paramento stesso, al fine di ridurre l impatto visivo e ambientale dell opera. È stato sperimentalmente verificato che lo sforzo di trazione nelle armature presenta un massimo in prossimità del paramento esterno, e che è possibile individuare due zone: la zona attiva, prossima al paramento, in cui le tensioni tangenziali sono dirette verso il paramento e il terreno tende a trascinare le armature; la zona resistente, più distante dal paramento e maggiormente estesa, in cui le tensioni tangenziali sono dirette verso l interno ed il terreno tende a trattenere le armature. opere provvisionali.doc pag 7

8 La terra armata è utilizzata non solo come opera di sostegno ma anche per la stabilizzazione dei pendii in frana, per la realizzazione di rilevati e argini, etc.. Le opere in terra armata, che possono anche raggiungere altezze elevate, sono caratterizzateda una grande deformabilità e sono quindi idonee a sopportare senza danno cedimenti assoluti e differenziali. Paratie Le paratie sono pareti verticali parzialmente o interamente immerse nel terreno, che possono avere funzione idraulica, di sostegno del terreno, di fondazione profonda, o mista. In questo paragrafo ci occuperemo di paratie con funzione di sostegno del terreno. Le paratie con funzione di sostegno del terreno sono pareti verticali immorsate nel terreno, con quota diversa ai due lati della parete. Tale differenza di quota può essere dovuta ad uno scavo o ad un riporto. Nel primo caso la struttura è interamente a contatto con terreno naturale, nel secondo caso il terreno di fondazione è naturale e quello sostenuto è di riporto. Il meccanismo di funzionamento delle paratie si basa sul fatto che l intensità della pressione mutua di contatto fra la parete e il terreno dipende dal movimento della parete, e quindi dalle conseguenti deformazioni del terreno. In condizioni di equilibrio, le azioni orizzontali, a monte e a valle della struttura, hanno risultante di eguale intensità, verso opposto, e stessa retta d azione. Nella risultante vanno comprese le eventuali forze concentrate trasmesse da vincoli, come tiranti di ancoraggio o puntoni. I movimenti e la deformazione della parete, e di conseguenza le tensioni orizzontali mutue, dipendono dalla rigidezza relativa della struttura, e dovrebbero essere determinati mediante un analisi di interazione terreno-struttura. Tuttavia, nella progettazione corrente, si utilizzano metodi all equilibrio limite, ipotizzando note le distribuzioni di pressione. Nel termine paratie si comprendono le palancole e i diaframmi, strutture che possono differire molto fra loro sia come materiale costituente, sia come tecnica di messa in opera, sia come geometria, ma che hanno in comune il meccanismo di funzionamento. Le palancole sono strutture permanenti o provvisorie, messe in opera a percussione o a vibroinfissione, con battipalo. opere provvisionali.doc pag 8

9 Possono essere di legno (in disuso ma possono incontrarsi nei lavori di restauro), di cemento armato (usate solo per altezze modeste a causa del peso e delle dimensioni), o più frequentemente d acciaio. Le palancole d acciaio hanno resistenza elevata, peso ridotto, possono essere facilmente trasportate e movimentate in opera, possono essere rimosse, recuperate e riutilizzate, hanno elevata durabilità anche sotto falda, e possono essere facilmente collegate fra loro, in orizzontale, per saldatura. In figura sono riportate le sezioni tipo delle palancole in acciaio NKSP, e gli schemi di accoppiamento. opere provvisionali.doc pag 9

10 I diaframmi utilizzati come opere di sostegno delle terre sono pareti in c.a. realizzate con pali accostati, pali intersecantisi o con pannelli, che possono raggiungere elevate profondità. opere provvisionali.doc pag 10

11 L uso dei diaframmi consente di ridurre al minimo i volumi di scavo e le aree di lavoro, per cui sono spesso impiegati in ambiente urbano. Per limitare la flessibilità della struttura sono spesso vincolati al terreno con tiranti di ancoraggio, anche a più livelli, o con puntelli provvisori, che sono poi sostituiti, nella loro funzione, dai solai della struttura definitiva. opere provvisionali.doc pag 11

12 Talvolta, per aumentarne la rigidezza flessionale, i diaframmi sono ottenuti accostando elementi con sezione a T o ad H. Più raramente sono precompressi in opera. I diaframmi a pali secanti sono composti da pali trivellati di diametro φ compreso tra 60 e 80 cm, e interasse i tra 50 e 60 cm. Sono prima realizzati i pali pari (o dispari), non armati, e successivamente i pali dispari (o pari) che intersecano i pali già gettati e sono dotati di armatura metallica. I diaframmi di pali sono un ripiego rispetto ai diaframmi a pannelli, giustificato talvolta da ragioni di costo, sia perché hanno spessore variabile e non buona disposizione delle armature, sia perché a opere provvisionali.doc pag 12

13 causa degli errori di verticalità nella messa in opera, alcuni pali possono svergolare dalla parete rendendola meno resistente e più permeabile. I diaframmi lineari sono costituiti da pannelli le cui dimensioni usuali sono: spessore S compreso tra 50 e 120 cm, lunghezza L compresa tra 200 e 600 cm. Le fasi esecutive per la realizzazione di diaframmi a pannelli lineari sono: 1. scavo dei pannelli pari (o dispari) a sezione obbligata in profondità con benna mordente e/o con idrofresa, previa stabilizzazione delle pareti con fango bentonitico; 2. posa in opera della gabbia di armatura preassemblata e di eventuali casseri recuperabili per la formazione di giunti; 3. getto del calcestruzzo nello scavo, dal basso verso l alto (sistema contractor), che si sostituisce al fango bentonitico: 4. ripetizione delle operazioni per i pannelli dispari (o pari). I diaframmi di micropali sono anch essi un ripiego rispetto ai diaframmi a pannelli, giustificato talvolta da ragioni di costo e di spazi ristretti (la macchina per micropalo riesce a lavorare in ambienti ristretti alcuni metri), sia perché hanno spessore variabile, sia perché la struttura stessa non è dimensionata a resistere alla spinta laterale del terreno. In alcune situazioni il sovradimensionamento dell armatura e l uso di travi ripartitrici accoppiate all uso di tiranti sub orizzontali permette la realizzazione di scavi di notevoli dimensioni; in ogni caso l uso di paratie di micropali si deve limitare ad interventi di dimensioni contenute poche decine di metri e profondità limitate a pochi metri. Il micropalo, con riferimento all'ingegneria civile, è un palo di fondazione avente dimensioni comprese tra 90 ed 300 mm di diametro e lunghezze variabili da 2 fino a 50 metri. opere provvisionali.doc pag 13

14 Benché il diametro del micropalo rispetto alle fondazioni profonde di medio (da 300 a 800 mm) e grande diametro (oltre 800 mm) sia inferiore, esso viene utilizzato ampiamente poiché svolge le medesime funzioni ed ha un comportamento meccanico alquanto similare, con le limitazioni indicate in precedenza. Le molteplici applicazioni di questa fondazione indiretta, fanno si che venga utilizzata e richiesta in svariate situazioni: per il consolidamento di fondazioni dirette insufficienti per capacità portante a sostenere la sovrastruttura; per il ripristino e/o riparazione di fondazioni danneggiate da agenti fisico-chimici esterni (cedimenti differenziali, erosione al piede di pile di ponti), per il consolidamento di terreni prima dell'esecuzione delle fondazioni dirette; per la realizzazione di ancoraggi / tiranti (applicazioni su barriere paramassi, tiranti per il contrasto al ribaltamento di paratie). Applicazioni differenti del micropalo ma molto utilizzate in ambiente urbano viste le modeste dimensioni delle attrezzature necessarie alla loro realizzazione, le ritroviamo nelle paratie e/o diaframmi definite "berlinesi". Queste paratie sono costituite da una serie di micropali di opportuna lunghezza disposti lungo una linea retta (o a maglia sfalsata detta "quinconce"), realizzati ad interassi variabili (da 30 fino a 70 cm) in funzione delle caratteristiche dei terreni e delle altezze di scavo. opere provvisionali.doc pag 14

15 Consentono inoltre il sostegno del fronte di scavo potendo operare in sicurezza (operai) e salvaguardando le proprietà altrui. Sono soluzioni analoghe, ma alternative, ai diaframmi in calcestruzzo, alle palancole metalliche, ai diaframmi jet-grouting, alle paratie in prefabbricati cac. Le berlinesi sono molto utilizzate in ambiente urbano perché durante la loro realizzazione e la perforazione dei micropali: non si inducono vibrazioni nel terreno (infissione delle palancole), non si utilizzano bentoniti per il sostegno del foro (diaframmi in c.a.), non si inquina acusticamente (battipalo per diaframmi prefabbricati cac). Generalmente i micropali vengono realizzati "in opera" (non sono prefabbricati), con attrezzature anche di dimensioni ridotte (sonde oleodinamiche, perforatrici) che ne consentono anche l'esecuzione all'interno di edifici. Per i cantieri all'aperto e con ampi spazi si utilizzano perforatrici di dimensioni notevoli e del peso fino a 300 quintali. L'evoluzione della tecnologia ha permesso la nascita di nuovi brevetti, oggi un micropalo molto apprezzato è il micropalo prefabbricato in cemento armato centrifugato, dai ridotti tempi di esecuzione. opere provvisionali.doc pag 15

16 Fasi esecutive Le fasi esecutive del micropalo possono essere così schematizzate: posizionamento dell'attrezzatura sul punto di perforazione e verifica dei parametri progettuali richiesti (posizione, verticalità,...); esecuzione del foro (con utensili quali martelli fondo-foro, eliche, tricono, trilama, tubo forma, aventi diametri variabili e con tecnologie di perforazione differenti in funzione delle caratteristiche dei terreni); posa in opera dell'armatura metallica (tubo metallico, gabbia metallica, profilo metallico, vetroresina,...) getto della miscela cementizia (calcestruzzo ad alto dosaggio di cemento), miscele costituite da acqua/cemento e/o bentonite) Tiranti di ancoraggio I tiranti di ancoraggio delle palancole e dei diaframmi sono costituiti da tre elementi funzionali: la testata, la parte libera e la fondazione, bulbo o piastra di ancoraggio. L armatura è di acciaio armonico, e viene di norma presollecitata. Il bulbo di ancoraggio è realizzato mediante iniezione di malta cementizia. Esso deve essere posto ad una distanza dalla parete tale da non interferire con la superficie di scorrimento potenziale, ovvero deve essere esterno al cuneo di spinta attiva. opere provvisionali.doc pag 16

17 Armature, contrafforti e puntelli Le pareti verticali possono essere costituite da tavole di legno, o da palancole metalliche o anche da diaframmi in c.a., e, a seconda della tipologia, possono essere messe in opera prima dello scavo e raggiungere profondità maggiori del fondo scavo, oppure via via che procede lo scavo Quando la collocazione dello scavo o la sua profondità non consentono di realizzare le pareti secondo l angolo d attrito interno del terreno, o si supera l altezza critica caratteristica del materiale, è necessario armare lo scavo. L armatura deve essere tale da resistere alle sollecitazioni indotte da: pressione del terreno; strutture adiacenti; carichi addizionali e vibrazioni (attrezzature, traffico veicolare, materiale di stoccaggio, ecc.). Le strutture di sostegno devono essere installate a diretto contatto con la facciata dello scavo e, ove necessario, deve essere inserito del materiale di rincalzo tra la facciata dello scavo e l armatura, per garantire la continuità del contrasto. Le armature dello scavo possono essere realizzate con elementi in legno o in metallo. opere provvisionali.doc pag 17

18 Se si utilizzano puntelli di acciaio disposti perpendicolarmente ai montanti o ai pannelli in legno, occorre sempre verificare la compatibilità del carico trasmesso dall acciaio al legno stesso. Nella predisposizione degli elementi delle armature in legno occorre seguire precisi metodi per la scelta delle loro caratteristiche geometriche, nonché opportune procedure, al fine di rendere sicure le opere di contrasto. A questo proposito si utilizzano apposite tabelle tecniche, riferite alle condizioni e al tipo di terreno nonché alla profondità e larghezza dello scavo, che forniscono le dimensioni di traverse, montanti, puntoni, pannelli in legno. I puntelli possono essere in legno, in acciaio (tubolari, profilati o travi reticolari) o in c.a. Poiché i vincoli costituiti dai puntoni impediscono, o comunque limitano molto, il movimento della parete, non sono validi i diagrammi di pressione utilizzati per altre opere di sostegno e si utilizzano i diagrammi di pressione semplificati, ottenuti in modo empirico dai valori misurati dello sforzo normale nei puntoni di strutture diverse, di diverse dimensioni, e in diversi terreni (Terzaghi e Peck, 1967). La scelta del tipo di armatura da disporre nello scavo e del materiale da utilizzare dipende sostanzialmente dalla natura del terreno, dal contesto ambientale e dal tipo di scavo da eseguire. L armatura deve comunque rispettare sempre le seguenti tre condizioni: 1. essere realizzata in modo da evitare il rischio di seppellimento: in un terreno incoerente la procedura dovrà consentire di disporre armature parziali tali da permettere di raggiungere in sicurezza la profondità richiesta nel terreno; opere provvisionali.doc pag 18

19 in un terreno dotato di coesione, in cui lo scavo può essere realizzato in avanzamento continuo fino alla profondità desiderata, la procedura dovrà prevedere la collocazione di una gabbia di protezione prima che i lavoratori addetti accedano allo scavo. 2. essere sufficientemente resistente da opporsi, senza deformarsi o rompersi, alla pressione esercitata dal terreno sulle pareti dello scavo; 3. essere realizzata in modo da poter sopportare, senza deformarsi, anche carichi asimmetrici ed accidentali del terreno. Il rispetto di queste condizioni è finalizzato a rendere tutti gli elementi dell armatura (pannelli, montanti, puntoni) un modulo unitario simile ad una gabbia di sicurezza. Si devono comunque evitare tutte quelle procedure non sicure, allorché la pressione del terreno che si sviluppa in direzione diversa rispetto ai puntoni può provocare pericolosi franamenti. L uscita dallo scavo deve essere effettuata tramite una o più scale poste ad una distanza opportuna dalla zona di lavoro, che tenga conto degli ostacoli e degli ingombri presenti in trincea e comunque durante il montaggio/smontaggio dell armatura, ad una distanza non superiore a 3 m dalla zona di lavoro. La protezione dello scavo a cielo aperto, in presenza di pareti verticali, deve essere effettuata con sistemi di armatura e di puntellazione delle stesse con elementi di sostegno realizzati in legno o in acciaio. L utilizzo di sistemi metallici prefabbricati modulari e testati secondo normativa tecnica, consente vantaggi maggiori rispetto a quelli realizzati in legno in cantiere che si concretizzano in: facilità di posa, recupero dopo posa, profili di notevole inerzia, differenti forme geometriche, moduli di larghezza diversa, scelta delle caratteristiche di resistenza in base alla distanza del puntello di base e della larghezza interna di puntellazione, ambienti di diversa natura con o senza presenza di acqua. Esaminiamo ora le diverse tipologie di armatura degli scavi che si possono realizzare. Armatura per scavi in terreni coerenti Nella esecuzione di scavi in terreni coerenti si possono presentare due casi: - terreni con sufficiente coesione (?). - terreni con buona coesione. Nel primo caso, quando lo scavo non è realizzabile in sicurezza fino alla profondità voluta, si procede parzialmente con lo scavo fino a 80/120 cm, si dispone l armatura e si continua successivamente in maniera analoga fino alla profondità richiesta. opere provvisionali.doc pag 19

20 Nel secondo caso, è sufficiente installare dei pannelli di legno, contro le pareti dello scavo, di altezza tale da sbordare il ciglio, da fissare poi a dei puntoni di legno provvisori: successivamente è consentito, agli addetti la discesa in trincea ed il posizionamento degli elementi di contrasto definitivi. L installazione dell armatura di protezione, deve essere effettuata dall alto verso il basso, i puntoni posti in basso vanno collocati ad una distanza massima di 20 cm dal fondo dello scavo ed i successivi secondo quanto previsto dal progetto. In caso di utilizzo di un pannello di legno o di acciaio tra armatura e parete, il puntone deve essere collocato sull'elemento verticale che lo sostiene e non direttamente sul pannello. Con questa tipologia di armatura è necessario installare almeno due puntoni per ogni coppia di montanti verticali: dopo aver installato il primo puntone in alto, si può procedere alla sistemazione del secondo puntone posto in basso. Armatura per scavi in terreni granulari Quando sono presenti: terreni in cui non è possibile scavare senza possibili cedimenti o scavi in zone urbane ove si deve evitare qualsiasi depressione nel terreno; è necessario utilizzare una procedura specifica detta armatura a marciavanti ; essa prevede: lo scavo per circa 80 cm con le pareti verticali aventi una leggera inclinazione verso l esterno dello scavo; - l infissione nel terreno delle armature; - l installazione di puntoni di contrasto; opere provvisionali.doc pag 20

21 - il proseguimento dello scavo secondo le modalità precedenti realizzando un secondo modulo di armatura con la stessa inclinazione di quella precedente fino alla profondità richiesta. Con tale metodologia si possono effettuare scavi relativamente profondi e la realizzazione deve essere eseguita a regola d arte con attrezzature dedicate e personale specializzato. Rimozione dell armatura La rimozione dell'armatura deve tenere conto di quanto segue: il disarmo deve procedere dal basso verso l'alto; la procedura di rimozione deve indicare sequenze ed accorgimenti tali da proteggere sempre il lavoratore che si trova dentro lo scavo; quando viene rilevata una pressione del terreno sul sistema di protezione dello scavo, prima si deve procedere con il riempimento dello scavo e successivamente con la rimozione dei puntoni e dei montanti; il disarmo deve essere effettuato possibilmente con gli stessi addetti che hanno installato l armatura, per poter verificare, rispetto alla fase di installazione, se sono sopraggiunte nuove condizioni di rischio. Sistemi di sostegno e contrasto per scavi realizzati completamente con componenti prefabbricati Sistemi di puntellazione per scavi opere provvisionali.doc pag 21

22 I sistemi di puntellazione per scavi devono assicurare la stabilità delle pareti verticali e sono composti da diversi componenti prefabbricati assemblati fra loro che creano un sostegno blindato dello scavo. I componenti strutturali principali formano un modulo e comprendono i seguenti elementi, uniti in maniera opportuna da formare le tipologie indicate; pannelli, componenti di sostegno (puntelli fissi e regolabili, barre di prolunga, telai di sostegno), armature pannello, rotaie di scorrimento, collegamenti dei puntelli con i pannelli o le rotaie di scorrimento, combinazioni integrate di armature/pannelli. Un sistema di puntellazione per scavi consiste in un assemblaggio di più moduli. La protezione dello scavo lungo tutta la profondità prevede l assemblaggio uno sopra l altro di un modulo detto insieme di base ed un modulo detto insieme superiore. L insieme di base è l insieme di componenti di un sistema di puntellazione supportato ai bordi collocato in uno scavo prima di tutti gli altri insiemi. L insieme superiore è l insieme di componenti di un sistema di puntellazione supportato al centro o ai bordi da utilizzare al di sopra del modulo di base o di un altro modulo superiore per supportare scavi più profondi. Il blindaggio dello scavo avente differente larghezza (distanza fra i lati dello scavo) è effettuato con puntelli regolabili in modo continuo o in modo incrementale. La realizzazione della protezione lungo il tracciato dello scavo è attuata collegando in orizzontale uno o più moduli. opere provvisionali.doc pag 22

23 Sistemi di sostegno e contrasto mediante infissione di palancole prefabbricate La palancola è un elemento in acciaio, di opportuno profilo, provvisto di incastri (guida metallica o gargame) maschio-femmina che, collegati fra loro ed infissi nel terreno, formano un pannello continuo resistente alla spinta laterale del terreno. I profili delle palancole si distinguono in sezione ad U ed a Z, la loro lunghezza varia a secondo dei produttori e per gli utilizzi abituali può arrivare fino a 12 m circa. Alcuni sistemi di palancole (palancolato) sono costituiti dall unione di palancole inserite in un cassero porta palancole o cordolo guida similmente alla realizzazione delle paratie - che ha il duplice scopo di contrasto e guida dentro cui far passare le palandole stesse ed è provvisto di un elemento di regolazione. Tale sistema viene utilizzato in scavi attraversati da sottoservizi e, consente con un opportuno posizionamento di una o più palancole, di attraversarli senza interromperli e senza indebolire il blindaggio. Modalità di installazione dei sistemi di sostegno e contrasto I sistemi di sostegno e contrasto devono essere installati secondo le istruzioni fornite dal fabbricante e vengono messi in opera a seconda della tipologia che può essere: con cassoni; per infissione. L installazione di sistemi di blindaggio con cassoni avviene per: metodo di taglio e spinta verso il basso di sistemi con bordi di taglio; metodo di posa. opere provvisionali.doc pag 23

24 Nel metodo di taglio e spinta verso il basso il cassone è installato mentre si scava, spingendo ciascun pannello verso il basso utilizzando la benna dell escavatore: pannelli sono così spinti alternativamente su ogni montante angolare. opere provvisionali.doc pag 24

25 Nel metodo di posa si esegue prima lo scavo delle dimensioni in pianta del cassone e poi lo si posa verticalmente nello scavo. L installazione di sistemi per infissione nel terreno prevede l utilizzo di speciali macchine che si distinguono per il sistema di azione: sistema a battipalo; sistema a vibrazione; sistema statico o a pressione idraulica. Il sistema a battipalo è composto da una mazza cadente, che agisce in caduta libera o accelerata da un motore e viene sollevata e fatta cadere sulla palancola per batterla nel terreno. Il sistema a vibrazione può essere a vibroinfissione o a vibroinfissione a colpi: nel sistema a vibro infissione una testa vibrante, appesa ad un autogrù a fune o sul braccio di un escavatore idraulico, afferra con una pinza idraulica la palancola e la mette in vibrazione. Le vibrazioni, trasmesse dalla testa vibrante alla palancola, sono trasferite a sua volta nel terreno che si sgretola e permette alla stessa di scendere nel terreno per peso proprio. Similmente nella fase di estrazione le vibrazioni vincono l'attrito laterale del terreno attorno alla la palancola che viene estratta con l autogrù o con l escavatore. opere provvisionali.doc pag 25

26 nel sistema a vibro infissione e colpi un vibro infissore agisce sulla palancola come un martello idraulico assestando ad altissima frequenza colpi ascendenti e discendenti vincendo cosi l'attrito del terreno. Con tale sistema si limita sia la propagazione delle vibrazioni in direzione orizzontale che il fenomeno di risonanza in fase d'avvio ed in fase d'arresto, riducendo il pericolo di danno al gruista ed alla gru. Il sistema statico o a pressione idraulica è composto da un braccio meccanico che afferra la palancola e la spinge per un tratto nel terreno mediante pressione; in aggiunta a ciò l infissione avviene anche sfruttando il peso dell'attrezzatura stessa e la resistenza all'estrazione delle palancole precedentemente infisse su cui si fa leva. Uno volte installate, queste macchine operano senza gru, ed utilizzano la forza di reazione delle palancole già infisse. Queste macchine possono essere utilizzate anche per costruzioni circolari, se necessario. opere provvisionali.doc pag 26

27 L'assenza di vibrazione consente l'applicazione del palancolato anche a distanza ridotta da strutture esistenti eliminando il rischio di danni collaterali per cedimenti o altri danni che le vibrazioni possono provocare. Sistema di puntellazione per scavi con blindaggio di testata tramite palancole Il sistema di blindaggio di testata tramite palancole (Figure 29, 30) si utilizza quando non è possibile impiegare pannelli di blindaggio a testata standard. Le palancole, posizionate in testata, non devono essere smontate dal sistema a distanziali, poiché devono trasferire il carico dovuto allo sterro alle travi trasversali allungabili, inserite nelle rotaie tramite adattatori. opere provvisionali.doc pag 27

28 L'utilizzo del blindaggio di testata con palancole è consigliato per gli scavi a pressione, in quanto le palancole servono come superficie di appoggio dello spingitubo e consentono l'apertura per il passaggio del tubo. Spingitubo Lo spingi tubo è una tecnologia no dig consistente in una trivellazione orizzontale controllata con successiva infissione di tubi (controtubo). Come tutte le tecnologie no dig permette la posa in opera di condotte interrate senza eseguire scavi a cielo aperto. È utilizzata frequentemente per attraversamenti trasversali di strade statali, linee ferroviarie, piste d'aeroporto e anche per l'attraversamento di piccoli corso d'acqua. Una volta realizzato l'attraversamento, (che normalmente viene completato con due pozzetti in calcestruzzo armato, uno di monte e l'altro di valle, in corrispondenza delle estremità del controtubo), all'interno del controtubo viene infilata la condotta interrata. Prima di effettuare l'attraversamento con la tecnologia delle spingi tubo viene realizzata, ad una adeguata distanza dall'opera da attraversare, una cameretta di spinta delle dimensioni in pianta adeguate alle dimensioni del tubo da infiggere e una profondità variabile in funzione della quota dell'attraversamento. Quando il controtubo viene realizzato con tubazioni in acciaio, dalla direttrice inferiore del tubo alla platea di fondo della cameretta sono necessari circa 60 cm per poter saldare le tubazioni stesse man mano che vengono spinte all'interno della trivellazione. Nel caso di manufatti in calcestruzzo armato ( es. tubazioni) dalla direttrice inferiore del tubo alla platea di fondo sono necessari circa 40 cm. Realizzata la cameretta di spinta, in essa si posiziona l attrezzatura di spinta, costituita da: martinetti idraulici scudo di testata completo di attrezzi per lo scavo sul fronte e pistoncini direzionali, laser autolivellante per il controllo planoaltimetrico del fronte di scavo. opere provvisionali.doc pag 28

29 Si procede quindi alla spinta dello scudo e delle tubazioni in c.a. o di quelle in acciaio saldate fra loro man mano che si procede con lo scavo sul fronte. opere provvisionali.doc pag 29