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DESCRIZIONE

La perforazione del tunnel avviene tramite una fresa telecomandata, detta comunemente "microtunneller", spinta da apposito telaio tramite la tubazione che costituirà il tunnel; la perforazione è del tipo a foro cieco con evacuazione idraulica dello smarino.

L'equipaggiamento standard prevede i seguenti componenti:
- Microtunneller
È uno scudo telecomandato munito di una fresa rotante che disgrega il materiale durante l'avanzamento. La testa fresante permette l'ingresso del materiale frantumato anche di grande dimensione, dentro la camera di miscelazione che si restringe a cono ed ha le pareti munite di dentature convergenti; con l'avanzare della macchina il materiale scavato viene sospinto sul fondo del cono e le parti solide tendono ad incastrarsi fra i denti che nella rotazione le sminuzzano a dimensioni tali da poter essere poi allontanate tramite un circuito chiuso a circolazione d'acqua o fango bentonitico. La tecnologia consente una notevole versatilità, potendo affrontare l'intera gamma di terreni, da quelli sciolti a quelli lapidei, sia in falda che fuori falda.
- Evacuazione del materiale
Il circuito idraulico di asportazione del materiale è composto da:
  • vasche acqua pulita;
  • vasche fanghi;
  • pompe di mandata e di evacuazione fanghi.
Il fluido di perforazione (acqua o miscela bentonitica) viene convogliato dalle vasche al cono di frantumazione dove si mescola con il terreno disgregato formando una miscela fluida che viene convogliata all'unità di dissabbiatura. La circolazione dei fanghi è di tipo chiuso. Il bilanciamento delle pressioni interstiziali del terreno in prossimità del fronte di perforazione viene garantito tramite la regolazione della pressione del fluido in circolazione agendo su pompe a portata variabile comandate da inverter.
- Spinta
L'avanzamento del microtunneller avviene mediante un carrello di spinta tramite i tubi costituenti la condotta definitiva. L'unità di spinta è composta da martinetti idraulici montati su un telaio metallico, da un anello di spinta mobile posizionato davanti ai martinetti idraulici, e da una parete metallica fissa posta dietro ai martinetti.
Per lunghezze di spinta maggiori di 100 -150 m circa, la spinta esercitata dai martinetti idraulici sulla tubazione può risultare insufficiente a vincere le forze dovute all?attrito laterale ed alla componente necessaria in punta; pertanto, per non dovere sovradimensionare eccessivamente l'unita' di spinta e lo spessore della tubazione, onde contenere le sollecitazioni presenti nella condotta, si agisce riducendo il valore della forza di avanzamento. Ciò è possibile effettuando:
  • Riduzione del coefficiente di attrito: lubrificando l'interfaccia tubo - terreno pompando miscela di acqua e bentonite ed altri additivi.
  • Riduzione della lunghezza di spinta: inserendo una o più stazioni di spinta intermedie tra due elementi di tubazione al fine di dividere la sezione del tunnel in sezioni minori.
Durante l'avanzamento le stazioni di spinta intermedie vengono azionate alternativamente alla stazione di spinta principale posta nel pozzo di partenza.
- Lubrificazione
Per consentire una riduzione della spinta esercitata sui tubi in c.a. è necessario utilizzare un sistema di lubrificazione dell?estradosso della tubazione. Si possono utilizzare miscele di acqua, bentonite, additivi lubrificanti, stabilizzanti e viscosizzanti, preparate mediante idoneo impianto di miscelazione ad alta turbolenza ed iniettato tramite un iniettore volumetrico. La miscela viene iniettata sull?estradosso della condotta tramite valvole predisposte negli elementi di tubo.
- Sistema di guida
Il microtunneller è guidato dall'esterno mediante una consolle di comandi, ubicata in container, che consente di impostare e controllare i parametri di avanzamento in funzione del terreno attraversato. Nella consolle di guida e controllo e' possibile controllare e gestire i seguenti parametri/funzioni:
  • coordinate X-Y della testa fresante;
  • inclinazione longitudinale;
  • angolo di rotazione assiale;
  • corsa dei pistoni di guida;
  • pressione sulla testa fresante;
  • pressione martinetti di spinta;
  • corsa dei martinetti di spinta;
  • n°giri della testa fresante;
  • senso di rotazione della testa fresante;
  • portata fluido di alimentazione;
  • n°giri pompa alimentazione;
  • pressione fluido di alimentazione;
  • portata fanghi di evacuazione;
  • n°giri pompa evacuazione fanghi;
  • pressione fanghi di evacuazione.
Durante la perforazione i dati vengono memorizzati dal computer e possono essere successivamente stampati o trasferiti in altre unità. La posizione del microtunneller viene rilevata tramite un raggio laser che colpisce un bersaglio fotosensibile solidale allo scudo; le informazioni vengono quindi trasmesse al computer che, in continuo, è in grado di determinare l'esatta posizione del microtunneller e le eventuali correzioni da apportare.
L?impostazione ed il controllo dell?andamento della perforazione nel caso di attraversamenti lunghi o curvilinei si eseguirà mediante il sistema SLS-RV. Questo, impostando e monitorando le coordinate planoaltimetriche relative alla perforazione, con l?ausilio del target montato sulla fresa, di una stazione (teodolite) con regolazione automatica della posizione, di prismi di riferimento per la verifica della posizione e di una unità computerizzata collegata con il container comando consentirà di impostare, monitorare ad intervalli prestabiliti ed eventualmente correggere l?andamento della perforazione.
Le correzioni planoaltimetriche nel corso della perforazione avvengono tramite martinetti idraulici, agenti singolarmente sulla testa fresante.
- Smarino
ll materiale proveniente dallo scudo di perforazione (smarino) viene convogliato nell?impianto di trattamento tramite un circuito chiuso. Vengono utilizzate pompe di mandata, pompe di recupero in prossimità dello scudo, lungo la linea se necessarie e nel pozzo di spinta. Le pompe sono di tipo centrifugo a portata variabile comandate da inverter in modo da poter adeguare pressione e portata in ogni punto in funzione della progressiva planimetrica, della velocità di perforazione e delle caratteristiche del terreno. I fanghi provenienti dalla perforazione vengono dapprima convogliati nel dissabbiatore, dove viene separata la frazione solida da quella liquida mediante vibrovagli e cicloni.
Quando la densità raggiunge valori prossimi a 1,3 tonn/m³ si procede alla sostituzione del fango carico con miscela nuova; il fango carico da trattare viene convogliato all?interno di vasconi di accumulo e sarà trattato mediante l?impianto filtropressa.
Questa unità ha lo scopo di ridurre volumetricamente i fanghi, ottenendo un prodotto di consistenza paragonabile ad un argilla, con un contenuto di secco del 70 - 75%; l?acqua proveniente dal processo di filtropressatura viene poi riutilizzata nel circuito di perforazione.
- Anello di tenuta
Per contenere i fluidi presenti all?esterno della condotta (fluido di perforazione, lubrificazione, falda) viene montato un anello di tenuta idraulica composto da un anello in acciaio sul quale è montata una o più guarnizioni con profilo a doppio labbro.
- Tipo e caratteristiche delle teste di perforazione
Le teste utilizzate sono progettate per perforare qualsiasi tipo di terreno. Per questo vengono applicati coltelli, rame, dischi ed altri elementi taglianti od abradenti. La loro geometria è studiata per convogliare il terreno fresato all?interno del cono di frantumazione in modo tale da ottimizzare l?efficienza dei taglianti ed evitare fenomeni d?intasamento all?interno del cono stesso.
- Intasamento tra la parete esterna del tubo in c.a. ed il terreno circostante
Al termine della perforazione l?intercapedine realizzata a causa del maggior diametro del foro di perforazione rispetto a quello della tubazione, viene riempita mediante iniezione di miscela cementizia attraverso le valvole predisposte nei tubi e già utilizzate per la lubrificazione durante la spinta. La quantità di cemento iniettata sarà determinata dalle caratteristiche dei terreni attraversati e dai diametri della fresa e delle tubazioni.


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