ITPC20060043A1 - Metodo per la realizzazione di opere di drenaggio , in particolare per la stabilizzazione, di versanti e/o terreni instabili o franosi - Google Patents

Description

“METODO PER LA REALIZZAZIONE DI OPERE DI DRENAGGIO, IN PARTICOLARE PER LA STABILIZZAZIONE, DI VERSANTI E/O TERRENTI INSTABILI O FRANOSI”

La presente invenzione propone un metodo per la stabilizzazione, mediante l'inserimento di opportuni drenaggi, di versanti o terreni instabili o franosi.

In particolare si realizza un pozzo con rivestimento in calcestruzzo oppure un microtunnel in una zona di terreno predefinito da adeguato studio geologico, si posiziona all’interno del microtunnel o del pozzo una unità di perforazione automatizzata che comprende almeno una testa di perforazione, un magazzino di aste e dispositivi robotizzati in grado di prelevare le aste del magazzino e portarle in corrispondenza di detta testa di perforazione, dette aste essendo costituite dagli stessi tubi di drenaggio; si comanda quindi detta testa ad effettuare la perforazione con contemporanea posa del tubo di drenaggio.

Conformemente con un aspetto vantaggioso dell’invenzione, questi tubi di drenaggio sono costituiti da un elemento tubolare in acciaio nelle cui pareti sono ricavati i fori che alloggiano altrettante valvole microfiltranti i cui fori sono riempiti con materiale idrosolubile, così da evitare l’intasamento dei passaggi durante la perforazione e liberare invece detti passaggi, a seguito dello scioglimento del materiale idrosolubile, una volta posato il tubo.

In questo modo è possibile posare i tubi di drenaggio direttamente in un terreno instabile in maniera completamente automatica, senza che gli operatori debbano accedere al terreno, e perciò senza rischio alcuno.

Si precisa che nel seguito e in particolare nelle rivendicazioni si utilizzerà il termine “condotto" per indicare sia un pozzo, sia in microtunnel.

Per la stabilizzazione di versanti interessati da fenomeni superficiali oppure da veri e propri movimenti gravitativi di massa, si procede spesso realizzando opportune opere di drenaggio delle acque che circolano nell’ammasso detritico.

Le tecnologie note allo stato della tecnica prevedono la realizzazione di trincee drenanti, di dreni sub-orizzontali, gallerie drenanti, oppure pozzi drenanti.

Si tratta di tecnologie che richiedono un grande dispiego di mezzi e di uomini, risultando di conseguenza molto costose. Sono anche noti sistemi di drenaggio che prevedono dì inserire, nel terreno, dei tubi di drenaggio costituiti da tubazioni in metallo o in plastica, provvisti di fori per il passaggio dell’acqua.

Un certo numero di questi tubi di drenaggio vengono inseriti nel terreno, opportunamente distanziati, fino alla profondità richiesta.

Per risolvere i problemi sopra indicati la presente innovazione propone ora un metodo per la stabilizzazione di versanti e/o terreni instabili mediante l'inserimento di tubi di drenaggio, che prevede la realizzazione di un microtunnel, oppure di un pozzo in area predefinita da adeguato studio geologico, ed il posizionamento all’interno del microtunnel o del pozzo di una unità di perforazione automatizzata provvista di apparecchiature che, man mano che la macchina avanza lungo il pozzo o lungo il microtunnel, perforano i rivestimenti in calcestruzzo ed inseriscono nel terreno da bonificare dei tubi di drenaggio.

Sistemi di controllo automatizzati e opportune telecamere consentono agli operatori di controllare a distanza la macchina e di posare i tubi di drenaggio necessari senza che gli operatori debbano accedere nella zona di terreno instabile.

La presente invenzione sarà ora descritta dettagliatamente, a titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate in cui'.

• la figura 1 illustra schematicamente uno spaccato di un terreno durante le operazioni di bonifica con il metodo secondo l’invenzione, con la macchina che avanza lungo un micro tunnel;

• la figura 2 illustra schematicamente lo spaccato di un terreno da stabilizzare, durante le operazioni di stabilizzazione effettuate calando l'apparecchiatura robotizzata lungo un pozzo;

· la figura 3 è un particolare ingrandito della figura 2 che illustra schematicamente una macchina che può essere utilizzata per l’attuazione del metodo secondo l'invenzione;

In figura 1 si illustra il metodo secondo l’invenzione, nel quale la macchina viene fatta avanzare lungo un microtunnel 1, che nel caso esemplificato viene realizzato al di sotto del piano di scivolamento principale del movimento franoso ed al quale si accede ad esempio da un pozzo 2. Sia il microtunnel che il pozzo hanno il rivestimento interno costituito da uno strato di calcestruzzo di opportuno spessore.

All’interno del microtunnel, che può essere anche predisposto lateralmente alla zona da bonificare o in altra zona adeguata di terreno stabile, sono disposti binari 3 dotati di cremagliera, sui quali si muove la macchina robotizzata indicata nel suo complesso con 4, che provvede ad inserire nel terreno i tubi di drenaggio, indicati con il numero 5.

Conformemente con un aspetto vantaggioso dell'invenzione, questi tubi di drenaggio fungono anche da aste di perforazione, e sono perciò dotati, in testa, di uno scalpello sacrificale 6.

La macchina 4 si compone di un’unità motrice 7, che per mezzo di motori elettrici la fa avanzare lungo i binari 3, e di un'unità di perforazione 8, quest'ultima essendo meglio visibile nel particolare di figura 3.

Occorre precisare che nella figura 3 è illustrata solamente l'unità di perforazione in quanto la macchina è appesa ad una struttura che la cala in un pozzo verticale e non è pertanto necessaria la motorizzazione che ne comanda l'avanzamento.

Con riferimento alla figura 3, sulla struttura della macchina, indicata con il numero 10, sono montati un magazzino 11 che porta una pluralità di tubi di drenaggio/aste di perforazione 12, e un sistema robotizzato che preleva dal magazzino 11 le aste 12 e le porta in corrispondenza di una testa rotante 14, la quale impegna le aste e, ponendole in rotazione, le spinge in avanti scorrendo lungo una guida 15.

I singoli componenti, come la testa rotante, gli attacchi che ne permettono il collegamento alle aste e tubi di drenaggio sono noti agli esperti del settore e pertanto non ne è necessaria una descrizione dettagliata.

Ritornando ora alla figura 1, verranno descritte le diverse fasi del metodo secondo l’invenzione.

Una volta determinate le lunghezze dei tubi di drenaggio, la posizione e la direzione che questi dovranno avere, si dà inizio alla lavorazione, con la macchina 4 che entra nel tunnel posizionandosi in corrispondenza della zona ove occorre posare il primo tubo.

Mediante una o più telecamere a bordo della macchina, l’operatore potrà controllare a distanza, da un quadro di comando, il regolare svolgersi delle operazioni e gestire tutto il processo di perforazione e posa dei dreni.

Questa operazione inizia con il prelievo dal magazzino 11, ad opera del robot 13, di una prima asta di perforazione, detta "carotiere'' che viene posizionata sulla testa rotante 14.

Si prosegue con l'esecuzione del carotaggio fino a perforare la parete in calcestruzzo del microtunnel.

Riposizionato il carotiere nel magazzino, la macchina preleva la prima asta o tubo di drenaggio, che sarà opportunamente dotata di uno scalpello a perdere e di un preventer (otturatore di sicurezza) montandola sulla testa rotante. Questa inizia la rotazione, avanzando e contemporaneamente perforando il terreno ed inserendo a pressione il preventer nella parete di calcestruzzo del microtunnel.

Inserita completamente la prima asta, la macchina preleva automaticamente una seconda asta dal magazzino e la carica sulla testa 14 che, avanzando, la avvita sull’asta già inserita nel terreno ed avanza proseguendo con la perforazione ed inserendo nel terreno anche la seconda asta.

Si prosegue così sino a raggiungere la profondità voluta, dopo di che la macchina preleva dal magazzino uno “spingi-asta" (di tipo noto) e lo utilizza per spingere l’ultimo tratto dell’asta o tubo di drenaggio nel foro, facendolo avanzare sino a portarlo a filo della parete del tunnel e permettere perciò alla macchina di ritornare alla posizione di riposo senza rischio di collisioni.

Terminato così l'inserimento del primo tubo di drenaggio, la macchina ritorna nella posizione di partenza dove l'operatore carica una nuova serie di aste nel magazzino e comanda poi l’avanzamento della macchina sino al punto di inserimento del secondo dreno, ripetendo tutte le operazioni descritte in precedenza.

In questo modo è possibile posare nel terreno una pluralità di tubi di drenaggio senza che l’operatore debba accedere all’interno del condotto. Conformemente con una seconda versione preferita dell’invenzione, illustrata nelle figure 2 e 3, il metodo secondo l’invenzione prevede di inserire la macchina in un pozzo o tunnel verticale, e qui ripetere le stesse operazioni per inserire nel terreno una pluralità di tubi di drenaggio, questa volta disponendoli sostanzialmente orizzontali.

In questo caso la macchina verrà vantaggiosamente appesa ad una gru, così da poterla inserire nel pozzo.

Conformemente con un’ulteriore caratteristica dell’invenzione, i tubi di drenaggio sono costituiti da tubi in acciaio di opportuno spessore, nella cui parete sono ricavati fori drenanti del diametro di circa 10-20 mm., in ciascuno dei quali è inserita una valvola microfiltrante con fori del diametro di circa 1 mm. Un possibile esempio di questa valvole è illustrato nelle figura 4 ed è costituito da un tappo filettato 16 che viene avvitato nel foro 17 dell’asta e che a sua volta presenta una pluralità di fori 18 per il passaggio del liquido.

Il corpo del tappo 16 è cavo, ad esempio con la cavità tronco conica oppure, preferibilmente, che presenta un sottosquadro.

Questa cavità viene riempita con uno strato 19 di materiale idrosolubile, preferibilmente di plastica idrosolubile, che va a riempire anche i fori 17 impedendo che questi vengano otturati dai detriti durante la fase di perforazione del terreno.

Con questo sistema il tubo drenante, nella fase di perforazione, funge da vera e propria asta, grazie al fatto che le valvole microfiltranti, efficacemente incastrate nel tubo d’acciaio, restano protette dal materiale plastico idrosolubile.

Questa configurazione permette anche di pompare attraverso l’asta, con la necessaria pressione, il fluido di perforazione diretto allo scalpello, senza che si renda necessaria un’apposita tubazione.

La plastica idrosolubile utilizzata per la protezione delle valvole è un polimero a base di alcool polivilinico idrosolubile e biodegradabile in ambiente umido, che si rivela particolarmente adatto per questo tipo di applicazione.

Il metodo secondo l’invenzione permette di semplificare enormemente l’operazione di perforazione e posa di un tubo di drenaggio, in maniera completamente automatica senza alcun rischio da parte degli operatori, i quali possono controllare tutele operazioni tenendosi al di fuori della zona di terreno instabile.

Questo metodo, pur essendo previsto in particolare per la bonifica di movimenti franosi, potrà trovare valido impiego anche in altre applicazioni, quali ad esempio drenaggio percolati in zone contaminate, e aumento della capacità di captazione delle acque di falda da inviare ad acquedotti, oppure come sistema di perforazione per l'iniezione di miscele cementizie e non, per il consolidamento con la tecnica del jet-grouting o grouting tradizionale.

Un esperto del settore potrà poi prevedere diverse altre modifiche e varianti, che dovranno però ritenersi tutte comprese nell’ambito del presente trovato.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la realizzazione di opere di drenaggio per la stabilizzazione di terreni franosi e/o instabili, oppure per il drenaggio di percolati in zone contaminate, o per l’aumento della capacità di captazione delle acque di falda da inviare ad acquedotti, oppure come sistema di perforazione per l'iniezione di miscele cementizie e non, per il consolidamento con la tecnica del jet-grouting o grouting tradizionale, caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi: • realizzazione di un condotto in posizione di terreno stabile; · inserimento nel condotto di un'unità di perforazione automatizzata; • perforazione e inserimento di un tubo di drenaggio nella zona da bonificare, a partire da detto condotto.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto condotto è costituito da un microtunnel esterno alla zona da bonificare, realizzato negli strati di terreno non interessati dai movimenti gravitativi.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto microtunnel viene realizzato negli strati di terreno al di sotto della zona interessata da movimenti gravitativi.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto condotto è costituito da un pozzo verticale realizzato nello strato di terreno da bonificare, e che si inseriscono i tubi di drenaggio nel terreno, a partire da detto pozzo.
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi: · prelievo da un magazzino, ad opera di un robot, di un'asta di perforazione, che viene posizionata su una testa rotante; • perforazione della parete in calcestruzzo del condotto mediante carotaggio; • prelievo da un magazzino di un’asta dotata di uno scalpello a perdere e di un preventer e montaggio della stessa su detta testa rotante; • avvio della rotazione e contemporaneo avanzamento della testa, con perforazione del terreno ed inserimento a pressione del preventer nella parete di calcestruzzo del condotto; • prelievo di una seconda asta dal magazzino e caricamento sulla testa che, avanzando, la avvita sull’asta già inserita nel terreno ed avanza proseguendo con la perforazione ed inserendo nel terreno anche la seconda asta; • ripetizione di quest’ultima fase fino a raggiungere la profondità voluta; • ritorno della macchina nella posizione di partenza per il caricamento di una nuova serie di aste nel magazzino e avanzamento della macchina sino al punto di inserimento del successivo dreno.
6. 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che: • si perfora la parete di detto condotto per mezzo di un’asta di carotaggio; • rimossa l'asta di carotaggio si inizia la perforazione per mezzo di un'asta dotata di scalpello a perdere e di un preventer che viene inserito nel foro della parete del condotto durante l’avanzamento dell'asta; · si collega una seconda asta a quella già inserita nel terreno e si prosegue con la perforazione aggiungendo di volta in volta aste fino a raggiungere la profondità richiesta. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che come asta di perforazione si utilizza lo stesso tubo di drenaggio. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto tubo di drenaggio presenta una pluralità di fori chiusi da valvole costituite da elementi forati riempiti di materiale idrosolubile atto ad evitare l'intasamento dei fori durante la perforazione e che si scioglie successivamente a contatto con l’acqua. 10. Attrezzatura per l’attuazione del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di prevedere una macchina comprendente: • un magazzino di aste di perforazione: • una testa rotante; • mezzi atti a far scorrere detta testa rotante in una direzione ortogonale alla direzione di avanzamento della macchina; • mezzi atti a prelevare automaticamente, di volta in volta, un’asta da detto magazzino e ad inserirlo su detta testa rotante; • detta macchina essendo provvista di mezzi atti a farla avanzare lungo binari posizionati all'interno di un microtunnel. 11. Macchina secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto di prevedere mezzi atti ad appenderla a dispositivi di sollevamento in grado di calarla all’interno di un pozzo. 12. Macchina e metodo come descritti e illustrati