ITBZ20130034A1 - Procedimento ed attrezzatura per il consolidamento e la stabilizzazione di terreni. - Google Patents
Procedimento ed attrezzatura per il consolidamento e la stabilizzazione di terreni.Info
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Description
PROCEDIMENTO ED ATTREZZATURA PER IL CONSOLIDAMENTO E LA STABILIZZAZIONE DI TERRENI
DESCRIZIONE
L’invenzione concerne un procedimento e la relativa attrezzatura per il consolidamento e/o la stabilizzazione del terreno tramite tubi valvolati autoperforanti o inseriti in fori predisposti e l'iniezione di materiali fluidi sintetici, per esempio a due componenti a base di resine poliuretaniche eventualmente espandenti, resine organo-minerali, resine silicatiche, o altri materiali di iniezione noti, per esempio del tipo cementizio o a base di leganti sintetici o minerali, a livelli ed in tempi diversi ottenendo, in seguito aH’infiltrazione forzata nel terreno, l’eventuale espansione e l'indurimento del materiale iniettato, il consolidamento e/o la stabilizzazione di terreni per la realizzazione di barriere di trattenimento meccanico e/o idraulico e/o la realizzazione di ancoraggi eventualmente vincolabili a strutture preesistenti o da realizzare successivamente.
Dalla EP 1922449 B1 a nome della stessa richiedente è noto un procedimento per il consolidamento di terreni tramite tubi autoperforanti nella zona essenzialmente sottostante le fondazioni di un’opera preesistente tramite l'iniezione di resine espandenti con collegamento fra dette fondazioni e le estremità alte di detti tubi autoperforanti. I tubi autoperforanti in questo caso sono provvisti di diversi fori radiali di iniezione, dotati eventualmente di dispositivi noti di intercettazione o di valvole tarate o comandate, disposte distanziate fra di loro lungo l’estensione longitudinale dei tubi autoperforanti. In caso di fori di iniezione privi di dispositivi di intercettazione, l’iniezione avviene attraverso un tubo inserito scorrevole all’interno del tubo autoperforante il quale per la prima iniezione raggiunge la zona dei fori di iniezione all’estremità bassa del tubo autoperforante ed è estratto successivamente per assumere le singole posizioni progressivamente più alte in ciascuna delle quali viene eseguita una iniezione. Questo sistema assicura buoni risultati di consolidamento e permette la realizzazione di un ancoraggio efficace della fondazione dell’opera in modo che detta fondazione possa sopportare i carichi permanenti ed accidentali trasmettendoli al terreno in modo tale che detta stabilizzazione sia garantita anche in seguito a cedimenti o alterazioni di tipo fisico, chimico e/o geologico che possono verificarsi nel tempo nella massa di resina iniettata e/o complessivamente nella massa del terreno sottoposta a consolidamento e costipazione. La pratica ha dimostrato che questo sistema è adatto per interventi a profondità limitate, infatti oltre ad una determinata lunghezza dei tubi autoperforanti non è più garantita la richiesta scorrevolezza del tubo interno di iniezione.
Dalla DE 3521434 A1 è noto un procedimento di iniezione per il consolidamento di terreni utilizzando un “tubo valvolato gemello” dotato, nella zona di ciascuna coppia di valvole di non ritorno, di una camera avvolgente di miscelazione per i liquidi di iniezione aventi composizione diversa ed addotti separatamente attraverso i due tubi accoppiati inseriti nel foro praticato nel terreno. A valle di ciascuna camera di miscelazione con le due valvole di non ritorno è previsto in ciascuno dei due tubi un diaframma espellibile ad una pressione maggiore di quella di iniezione allo scopo di liberare il passaggio dei fluidi di iniezione verso la successiva camera di miscelazione avvolgente le due valvole di non ritorno. Lo spazio fra il tubo gemello e la parete del foro praticato nel terreno viene riempito con un mezzo di tenuta (bentonite, cemento con filler, schiuma solida) il quale assume lo stato di gel ed è attraversato dal prodotto di iniezione uscente dalla camera di miscelazione per penetrare nel terreno da consolidare. Questo procedimento usa pressioni relativamente elevate per ottenere l’espulsione dei diaframmi delimitanti le singole zone di iniezione a livelli diversi mentre la pressione di iniezione deve essere nettamente inferiore avendo per conseguenza una penetrazione limitata del materiale di iniezione nel terreno. Occupando la sezione del tubo gemello all'interno del foro praticato nel terreno appena la metà della sezione di questo, è necessario riempire il volume libero con materiale allo stato colloidale allo scopo di evitare la risalita del materiale iniettato passante attraverso lo spazio libero fra il tubo gemello e la parete di perforazione. Detta massa di materiale di “tenuta” viene immessa nell’interspazio fra il tubo gemello e la parete della perforazione allo stato liquido con la possibilità di infiltrazione nel terreno, per esempio ghiaioso, ed assume appena successivamente lo stato di gel che ostacola in dette zone di infiltrazione la penetrazione del materiale successivamente iniettato e quindi impedisce un consolidamento efficace. Inoltre è problematico l’uso del materiale di “tenuta” in perforazioni verticali, inclinate verso l’alto ed orizzontali perché esso, in fase di immissione allo stato liquido, tende a fuoriuscire dalla perforazione, rispettivamente richiede l’uso di un dispositivo avente funzioni di tappo e provvisto di tubo di immissione, il quale dispositivo però non sempre garantisce il riempimento delle zone alte della perforazione.
L’invenzione si pone il compito di realizzare un procedimento di consolidamento e stabilizzazione di terreni del tipo sopra descritto ottenendo, sia un consolidamento efficace anche a profondità notevoli di perforazione verticale, orizzontale o obliqua, sia la possibilità di effettuare le singole iniezioni in modo tecnicamente mirato in base alle caratteristiche geologiche ed alle esigenze tecniche diverse nelle singole zone di iniezione lungo lo stesso tubo valvolato, rendendo il procedimento applicabile in modo efficace:
- per la realizzazione di ancoraggi e di rinforzi con effetto di consolidamento ed eventuale collegamento diretto o indiretto a strutture preesistenti o da realizzare successivamente,
per la realizzazione di infilaggi metallici a protezione di scavi e gallerie,
- per la realizzazione di barriere di trattenimento con o senza contenimento idraulico.
Per adempiere a questo compito l’invenzione propone l’impiego di barre cave auto perforanti, per esempio del tipo “DYWIDAG”, con o senza filettatura esterna o di tubi lisci noti in geotecnica giuntabili, essendo dotati detti tubi di fori radiali di iniezione provvisti di valvole di non ritorno a scomparsa note per la realizzazione di micropali. Dette barre cave o tubi lisci, indicati successivamente entrambi come “tubi valvolati”, sono dotati internamente di un tubetto avente lunghezza circa uguale alla lunghezza del tubo valvolato che serve per l'immissione di un materiale fluido colloidale, per esempio a base di schiume poliuretaniche semirigide, di resine acriliche colloidali o a base di bentonite, che successivamente assume struttura di gel. Oltre a detto tubetto i tubi valvolati sono dotati di tanti tubetti di iniezione quante sono le zone di iniezione, definite lungo il tubo valvolato da almeno un foro radiale dotato di valvola di non ritorno; ciascuno di detti tubetti di iniezione raggiunge una zona specifica di iniezione. In caso di perforazioni verticali, orizzontali o in posizioni oblique verso l’alto, detti tubetti di immissione del liquido colloidale e di iniezione sono sigillati all’estremità emergente del tubo valvolato in modo da evitare la fuoriuscita del liquido colloidale. Ciascuno dei tubetti di iniezione è provvisto all’estremità anteriore, all’interno del tubo valvolato, di un tappo il quale evita la penetrazione del liquido colloidale e viene espulso dalla pressione di iniezione. Il materiale di iniezione può essere a base di resine poliuretaniche eventualmente espandenti, di resine organo-minerali, di resine silicatiche o a base di cemento, rispettivamente di leganti chimici o minerali.
Il procedimento secondo l’invenzione consiste nelle seguenti operazioni:
- perforazione del terreno tramite tubo valvolato autoperforante oppure perforazione e l'inserimento di un tubo valvolato nel foro praticato; le valvole di non ritorno definiscono le singole zone di iniezione,
- inserimento nel tubo valvolato, di un tubetto avente ca. pari lunghezza del tubo valvolato, eventualmente giuntato più volte, per l'immissione del liquido colloidale,
- inserimento di tanti tubetti di iniezione con estremità tappata quante sono le zone di iniezione distribuite lungo il tubo valvolato.
- eventuale sigillatura della parte emergente del tubo valvolato per evitare la fuoriuscita del liquido colloidale,
- eventuale collegamento meccanico e/o per inghisaggio dell’estremità emergente del tubo valvolato ad una eventuale struttura,
- immissione del liquido colloidale attraverso l'apposito tubetto fino a riempire tutti gli interspazi interni fra il tubo valvolato ed i singoli tubetti di iniezione con estremità tappata,
- immissione del liquido di iniezione attraverso il tubetto prescelto di iniezione provocando l’espulsione del tappo, l’attraversamento del gel da parte del liquido di iniezione, l’azionamento delle valvole di non ritorno più vicine all’estremità del tubetto di iniezione e la penetrazione del liquido di iniezione nel terreno.
Il procedimento secondo l'invenzione non è legato ad una certa sequenza per quanto riguarda le zone di iniezione, è possibile operare secondo le richieste del caso, attuando la prima iniezione nella zona dove, per le caratteristiche geologiche (per es. permeabilità del terreno), per la presenza di acqua o di una stratificazione particolare o/e per richieste tecniche specifiche, risulta conveniente; le iniezioni successive possono essere effettuate indipendentemente dalla prima in posizione più lontana o vicina all’estremità emergente del tubo valvolato.
Il procedimento secondo l’invenzione prevede in particolare anche la possibilità di impiego di diverse tipologie di materiali di iniezione per ciascuna delle varie zone di iniezione lungo lo stesso tubo valvolato, con il vantaggio di poter scegliere liberamente la tipologia più indicata in base alle richieste specifiche tecniche, geologiche e di costo per ciascuna singola zona di iniezione.
Il collegamento dell’estremità emergente del tubo valvoiato può avvenire prima o dopo le iniezioni oppure eventualmente anche in una fase intermedia dopo una o più iniezioni oppure prima dell’ultima iniezione.
L’uso di tubetti specifici per ciascuna zona di iniezione permette l'iniezione efficace anche a distanze notevoli dall’estremità emergente del tubo valvoiato; il diametro dei singoli tubetti di iniezione può essere diverso in relazione alla lunghezza del tubetto ed alla viscosità diversa del liquido da iniettare.
Il sistema di tubetti di iniezione tappati ed immersi nel gel permette la scelta libera della zona di iniezione, dei tempi e della sequenza delle iniezioni e soprattutto della tipologia del liquido di iniezione.
Naturalmente il numero delle zone di iniezione per un tubo valvoiato dipende dal diametro interno del tubo e dal diametro esterno dei tubetti di iniezioni che devono essere contenuti all’interno del tubo valvoiato.
L’invenzione viene spiegata più da vicino in base ad un esempio di esecuzione preferenziale di un consolidamento del terreno attuato con il procedimento secondo l’invenzione illustrato schematicamente nei disegni allegati con l’impiego di un tubo autoperforante attrezzato con valvole di non ritorno e tubetti interni di iniezione, collegato per inghisaggio ad una struttura preesistente, i disegni e la rispettiva descrizione hanno scopo esclusivamente esplicativo e non limitativo.
La Fig. 1 illustra un tubo valvolato autoperforante passante per una parte di struttura esistente immesso nel terreno illustrato in sezione secondo un piano verticale contenente l'asse longitudinale del tubo valvolato ed attrezzato secondo l’invenzione con un tubetto per l'immissione di liquido colloidale e di vari tubetti tappati per l’immissione del liquido di iniezione.
La Fig. 1a illustra lo stesso tubo valvolato attrezzato secondo l'invenzione rappresentato in Fig. 1 con l’estremità alta del tubo collegata per inghisaggio alla parte attraversata di una struttura e con l'immissione del liquido colloidale attraversato il relativo tubetto allo scopo di riempire tutti gli interspazi interni al tubo valvolato con gel.
La Fig 1b illustra lo stesso tubo valvolato rappresentato nelle Figg. 1 e 1a con l'immissione di liquido di iniezione attraverso il tubetto terminante nella zona delle valvole di non ritorno più basse, attraverso le quali avviene l'iniezione nel terreno; il tappo espulso dal tubetto di iniezione è illustrato nella zona sottostante l’estremità bassa del tubetto.
La Fig. 2 è una sezione trasversale per il tubo valvolato illustrato nelle Figg. 1 , 1a, 1b secondo il piano di sezionamento ll-ll indicato in dette figure.
La Fig. 3 illustra il collegamento per inghisaggio della parte terminale alta di un tubo autoperforante alla fondazione di una struttura attraversata obliquamente dallo stesso tubo valvolato attrezzato secondo l'invenzione con tubetto per l'immissione di liquido colloidale e con tubetti per l’immissione del liquido di iniezione.
L’attrezzatura per la realizzazione del consolidamento e/o la stabilizzazione del terreno, per la realizzazione di ancoraggi con o senza collegamento a strutture, per la realizzazione di infilaggi metallici a protezione di scavi e gallerie, per la realizzazione di barriere di trattenimento con o senza contenimento idrico e per opere simili, applicando il procedimento proposto dall’invenzione, è caratterizzata da un tubo valvolato 3 attrezzato con un tubetto 4 per l’immissione di un liquido colloidale E e di tanti tubetti di iniezione 4a, 4b, 4c, 4d per l'immissione a pressione del liquido di iniezione A quante sono le zone di iniezione da praticare lungo lo stesso tubo valvolato 3. Il tubo valvolato 3 può essere del tipo autoperforante, provvisto di corona o testa perforante 3p, esso può essere giuntato anche più volte in modo noto e può avere superficie esterna liscia oppure provvista di filettatura o di altre sporgenze. Lungo la sua estensione longitudinale il tubo 3 è provvisto di fori radiali dotati di valvola di non ritorno a scomparsa 3a, 3b, 3c, 3d, 3e per esempio del tipo noto per la realizzazione di micropali. Detti fori con valvola determinano le zone di iniezione disposte, distanziate fra di loro, lungo l’estensione longitudinale del tubo 3, la stessa sezione del tubo 3 può contenere uno o più di detti fori con valvola.
Detti tubetti 4a, 4b, 4c, 4d per rimmissione del liquido di iniezione A hanno lunghezza tale da raggiungere con la loro estremità internamente al tubo valvolato 3 la rispettiva zona di iniezione definita dal foro o dai fori, provvisti di valvola 3a, 3b, 3c, 3d, 3e. Ciascuno di detti tubetti 4a, 4b, 4c, 4d è provvisto all’estremità, internamente al tubo 3, di tappo 5a, 5b, 5c, 5d il quale, durante l’immissione del liquido colloidale E, evita la penetrazione dello stesso nei singoli tubetti 4, 4b, 4c, 4d e viene espulso dal liquido di iniezione A immesso a pressione, successivamente alla formazione del gel all’interno del tubo 3.
In caso di posizionamento del tubo valvolato 3 verticalmente verso l’alto o obliquamente verso l’alto oppure orizzontalmente, esso deve essere sigillato alla sua estremità emergente allo scopo di evitare la fuoriuscita del liquido colloidale E che deve occupare tutti gli interspazi internamente al tubo 3.
Il procedimento secondo l’invenzione consiste nelle seguenti fasi: - immissione del tubo valvolato 3, eventualmente autoperforante, nel terreno 1 da consolidare e/o stabilizzare,
- inserimento dei tubetti 4, 4a, 4b, 4c, 4d ed eventuale sigillatura dell’estremità emergente del tubo valvolato 3,
- immissione di liquido colloidale E attraverso il tubetto 4 all’interno del tubo valvolato 3 riempendo tutti gli interspazi interni del tubo valvolato 3,
- immissione del liquido di iniezione A successivamente attraverso i singoli tubetti 4a, 4b, 4c, 4d secondo un ordine di successione determinato dalle caratteristiche del terreno e/o dalle caratteristiche di consolidamento e/o di stabilizzazione da raggiungere e/o dai requisiti dell’opera da realizzare; l'immissione del liquido di iniezione A attraverso il tubetto 4a provoca l’espulsione del rispettivo tappo 5a ed il liquido A uscente dal tubetto attraversa lo strato di gel E per fuoriuscire attraverso le valvole 3a, 3b più vicine e penetrare nel terreno 1 circostante,
- eventuale collegamento meccanico o per inghisaggio dell’estremità emergente del tubo valvolato 3 ad una struttura preesistente 2 o da realizzare successivamente; in caso di struttura preesistente il collegamento può essere eseguito prima delle singole operazioni di iniezione, dopo una o più delle operazioni di iniezione oppure successivamente alle operazioni di iniezioni eseguite tramite lo stesso tubo valvolato 3.
II procedimento secondo l’invenzione prevede che, per le varie zone di iniezione disposte distanziate fra di loro lungo lo stesso tubo valvolato 3, possono essere iniettati liquidi A aventi caratteristiche diverse, determinate dalle caratteristiche geologiche diverse del terreno nelle singole zone di iniezione e/o dalle esigenze tecniche per ottenere, per esempio un consolidamento efficace e duraturo con o senza compattazione del terreno, con o senza contenimento idrico.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il consolidamento e/o la stabilizzazione di terreni per la realizzazione di opere di ancoraggio o opere di infilaggio metallico in scavi e gallerie oppure opere di trattenimento con o senza contenimento idrico tramite iniezione di liquidi (A) a base di resine, di prodotti cementizi o a base di leganti chimici o minerali attraverso tubetti di iniezione (3a, 3b, 3c, 3d) inseriti in un tubo valvolato (3) autoperforante o inserito in perforazioni predisposte, effettuando almeno due iniezioni per tubo valvolato (3) in zone distanziate fra di loro lungo l'asse di detto tubo (3), caratterizzato dal fatto che all'interno del tubo valvolato (3), prima di effettuare le iniezioni (A), viene immesso un liquido colloidale (E) attraverso un apposito tubetto (4), che attraverso i tubetti di iniezione (4a, 4b, 4c, 4d), in seguito all'assunzione della struttura di gel da parte del liquido colloidale (E) all'interno del tubo valvolato (3), viene immesso sotto pressione il liquido di iniezione (A) e che questo, in seguito all’espulsione di un tappo (5a) applicato all’uscita di ciascuno dei tubetti di iniezione ed all’attraversamento dello strato di gel, raggiunge la valvola o le valvole (3a, 3b) più vicine all’estremità di uscita del tubetto di iniezione (4a) per penetrare nel terreno (1) circostante consolidandolo.
- 2. Procedimento per il consolidamento e/o la stabilizzazione di terreni secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che attraverso i singoli tubetti di iniezione (4a, 4b, 4c, 4d) possono essere iniettati liquidi di iniezione (A) di tipo diverso a seconda delle caratteristiche geologiche diverse del terreno nelle singole zone di iniezione e secondo le esigenze tecniche diverse da soddisfare.
- 3. Procedimento per il consolidamento e/o la stabilizzazione di terreni secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le iniezioni eseguite utilizzando i vari tubetti di iniezione (4a, 4b, 4c, 4d) sono attuabili secondo le esigenze geologiche e/o tecniche, senza dover rispettare un ordine o una sequenza riguardante la posizione delle singole zone di iniezione.
- 4. Procedimento per il consolidamento e/o la stabilizzazione di terreni secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, in caso di opere di ancoraggio con collegamento della estremità emergente del tubo valvolato (3) ad una struttura (2) preesistente, detto collegamento è attuabile prima di effettuare le singole iniezioni (A) di consolidamento, in seguito ad almeno una delle iniezioni (A) oppure in seguito a tutte le iniezioni effettuate tramite lo stesso tubo valvolato (3).
- 5. Attrezzatura per la realizzazione del consolidamento e/o della stabilizzazione di terreni applicando il procedimento secondo la rivendicazione 1 impiegando un tubo valvolato (3) eventualmente del tipo autoperforante, caratterizzato dal fatto che detto tubo valvolato (3) è dotato di almeno un tubetto (4) per l’immissione di un liquido colloidale (E) e di almeno due tubetti (4a, 4b) per l’immissione di un liquido di iniezione (A) e che detti ultimi tubetti sono provvisti all’estremità d’uscita di tappo (5a, 5b) espellibile tramite l’immissione del liquido di iniezione (A).
- 6. Attrezzatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che l’estremità d’uscita di ciascuno dei tubetti di iniezione (4a, 4b, 4c, 4d) è disposta in prossimità di una delle zone di iniezione definite da una o più valvole di non ritorno (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) disposte in zone distanziate fra di loro lungo il tubo valvolato (3).
- 7. Attrezzatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che il tubetto (4) per l'immissione del liquido colloidale (E) e i tubetti (4a, 4b, 4c, 4d) per l'immissione del liquido di iniezione (A) sono rigidi in caso di immissione del tubo valvolato (3) in posizioni verticali o oblique verso l’alto oppure orizzontali mentre possono essere, eventualmente in parte, flessibili in caso di tubo valvolato (3) in posizione verticale o obliqua verso il basso.
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- 2013-07-17 IT IT000034A patent/ITBZ20130034A1/it unknown
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