Perforazioni Orizzontali Guidate


TRIVELLAZIONE ORIZZONTALE GUIDATA (Horizontal Directional Drilling)

E’ una tecnologia che consente la posa lungo un profilo trivellato di tubazioni in polietilene, in acciaio o in ghisa sferoidale. Le tubazioni installabili hanno diametri compresi tra 40 mm e 1600 mm e vengono utilizzate per numerosi sottoservizi (acqua, energia, telecomunicazioni etc).

Il profilo di trivellazione, accuratamente prescelto in fase progettuale, viene seguito grazie a sistemi di guida estremamente precisi, solitamente magnetici, tali da consentire di evitare ostacoli naturali e/o artificiali e di raggiungere un obiettivo prestabilito, operando da una postazione prossima al punto di ingresso nel terreno della perforazione

Le fasi di lavorazione sono sostanzialmente tre:

  • nel corso della prima fase, viene realizzato un foro pilota mediante l’introduzione nel punto di ingresso di una colonna di aste, con un utensile di perforazione posto in testa; tali aste sono guidate alla quota e nella direzione voluta;
  • successivamente, raggiunto il punto di uscita, sulla testa di perforazione viene montato un opportuno alesatore che permette di allargare il diametro del foro fino a raggiungere le dimensioni utili alla posa dei tubi previsti;
  • infine, viene tirata nel foro la colonna della tubazione presaldata, completando il lavoro.

La perforazione viene solitamente favorita dall’uso di fanghi bentonitici, non sono necessari scavi a cielo aperto lungo l’asse di trivellazione e, al termine delle operazioni, l’area di lavoro viene restituita allo status quo ante, mediante il ripristino dei punti di ingresso e di uscita.

In caso di posa di piccole condotte, la fase di alesatura del foro può essere evitata, riducendo quindi, oltre i tempi di lavorazione, anche le dimensioni delle macchine impiegate e, quindi, l’area di cantiere.

Le TOC sono particolarmente adatte per il superamento di ostacoli, quali fiumi, canali, strade di grande comunicazione, aree pubbliche, aree archeologiche etc e trovano impiego anche nel consolidamento di versanti franosi e nel risanamento e contenimento di siti inquinati.

L’ impiego di questa tecnologia può essere problematico in caso di presenza di ghiaie sciolte, per cui è necessario uno studio preliminare dei terreni da attraversare.

La progettazione di una TOC implica quindi l’esecuzione di indagini preliminari allo scopo di ricostruire la situazione stratigrafica lungo il profilo di trivellazione e, soprattutto in ambito urbano, per individuare la presenza di eventuali sottoservizi già esistenti

 

  •  SCUDO DIREZIONALE APERTO

La macchina di perforazione nella tecnica “Scudo Direzionale Aperto” è costituita da una testa articolata, incernierata su tre oppure quattro cilindri oleodinamici che ne consentono la direzionabilità, e dal corpo principale che contiene la maggior parte degli equipaggiamenti di scavo e raccolta dello smarino nonché la consolle di controllo e pilotaggio. Il corpo principale può essere dotato di cilindri di spinta autonoma. Nel primo caso la perforazione avviene per escavazione del terreno tramite una benna montata su braccio idraulico che convoglia il materiale su un nastro trasportatore e quindi in vagoncini da miniera. Nel secondo caso il terreno lapideo viene demolito da una fresa puntuale e successivamente allontanato da un sistema di smarino idraulico. Nello “Scudo direzionale aperto” il fronte di scavo non è sostenuto artificialmente con una pressione di bilanciamento. Nel caso di perforazioni in terreni sciolti o debolmente coesivi il fronte di scavo viene fatto franare all’interno della camera anteriore dello scudo e lo smarino si dispone all’interno della camera anteriore secondo il naturale angolo di riposo.

 

  •  SCUDO DIREZIONALE CHIUSO

Lo scudo direzionale chiuso è caratterizzato dall’avere al fronte di scavo, sulla testa articolata, un disco rotante, con aperture regolabili per consentire l’ingresso del terreno nella camera di raccolta, anche questa contenuta nella testa articolata. Il disco rotante è dotato di utensili di scavo atti a disgregare e raccogliere/convogliare il terreno verso la camera di raccolta. Si distinguono tre tipi di teste fresanti: per terreni sciolti, per terreni misti e da roccia. Queste ultime hanno anche un frantoio interno alla camera di raccolta per ridurre le rocce incamerate a dimensioni tali da poterle trasportare con un sistema di smarino idraulico.Il sostentamento del fronte è di tipo meccanico oppure a bilanciamento della pressione del terreno EPB.

 

  • MICROTUNNELING

Il Microtunnelling è una metodologia di perforazione per mezzo della quale, con una macchina per scavo di gallerie senza operatore sul fronte di scavo, vengono posate in opera tubazioni a spinta, tra due pozzi, con un controllo da remoto eseguito attraverso una centrale di comando posta in superficie. Il sistema è costituito da una testa fresante che disgrega il terreno e che attraverso il proprio movimento di rotazione lo indirizza verso la linea di smarino. La testa è munita di adeguati utensili di scavo, diversi a seconda dei terreni da affrontare. La testa fresante è inoltre dotata di uno snodo orientabile che, attraverso opportuni pistoni idraulici azionati da remoto, consente di “guidare” la testa durante la perforazione. Per il Microtunnelling si utilizzano macchine a smarino idraulico (slurry machines), dotate di un frantoio di forma conica, grazie al quale il materiale di scavo viene frantumato e convogliato in una camera posta alle spalle della testa fresante (camera di smarino), dalla quale viene pompato sotto forma di fluido (slurry) nell’impianto di separazione posto in superficie. Più raramente si utilizzano macchine a smarino meccanico. Questo sistema consente di realizzare installazioni di condotte con un intervallo dei diametri di perforazione compreso tra 350mm e 3600mm.

 

  • TBM (Tunnel Boring Machine)

La Tecnologia TBM è assai simile a quella del Microtunnel e consente di realizzare tunnel di grandi dimensioni, di notevole lunghezza e in qualsiasi tipo di terreno, con l’uso di frese rotanti, seguite o meno da rivestimenti o rinforzi del tunnel.
La gamma di impiego varia da un minimo di 2,5 m di diametro ad oltre 12 m, quindi si passa dai tunnel per la posa di tubazioni di trasporto a grandi tunnel autostradali.
La macchina TBM è costituita da: Testa fresante, Unità di Guida, Cilindri di spinta, Motori Elettrici, Nastri trasportatori per lo smarino, Elevatori per Conci/Rivestimenti. La Cabina di Guida è prossima al fronte di scavo, all’interno del tunnel, il controllo direzionale avviene tramite puntamento laser.

 

  • ROD PUSHER

Questa tecnologia è caratterizzata da un particolare tipo di trivellazione orizzontale guidata, realizzata esclusivamente a secco, con macchinari di piccole dimensioni e per la posa di tubazioni del diametro di 50 /160 mm.
Poiché necessita di dimensioni ridotte dell’area di cantiere, risulta particolarmente conveniente in ambito urbano e qualora sia possibile utilizzare, come punto di partenza, una cameretta esistente.

 

  •  PILOT SYSTEM

La tecnologia Pilot System è un sistema di perforazione a spinta controllata a mezzo laser e tolleranza garantita attraverso cui si realizzano condotte sotterranee in terreni sciolti di diversa consistenza privi di roccia e trovanti dimensioni tali che impediscano il passaggio delle aste pilota.

Prevalentemente questa tecnologia è utilizzata in assenza di falda, tuttavia esistono accorgimenti tecnologici che in taluni casi consentono di realizzare i lavori anche in presenza d’acqua nel terreno. La tecnica prevede la realizzazione di un preforo eseguito mediante l’infissione di “aste pilota” e il successivo alesaggio del foro realizzato fino al raggiungimento del diametro necessario. Questa tecnologia consente di realizzare tratti di tubazione con diametro variabile tra DN 200mm e DN 1000mm, in diversi materiali.

 

  •  DIRECT PIPE

Il Direct Pipe è un sistema di posa di tubazioni che combina le caratteristiche delle tecnologie Microtunnelling (MT) e Horizontal Directional Drilling (HDD). Con questo metodo la  tubazione viene posata in un’unica fase, senza l’impiego di tubazioni camicia aggiuntive e senza richiedere grossi volumi di fango per il sostegno provvisorio, sfruttando il sistema di scavo e smaltimento dello smarino del sistema Microtunnelling. Ciò grazie all’utilizzo di una speciale unità di spinta in opera della tubazione (Pipe Thruster, PT ). A differenza del Microtunnelling dove la forza di spinta viene applicata al singolo elemento di tubo. nel pozzo di partenza, nel Direct Pipe la forza di spinta viene applicata attraverso il Pipe Thurster  direttamente sulla tubazione precedentemente assemblata e posizionata sulla via di scorrimento, per tutta la lunghezza completa da installare o in singole stringhe da comporre progressivamente, in modo simile all’HDD. Il Thruster viene ancorato ad una struttura di idonee caratteristiche di resistenza e trasferisce la sua spinta mediante “clampe” (ammorsamento circonferenziale), per attrito, senza danneggiare il tubo.