La nuova tecnologia denominata “Cutter soil mixing” (C.S.M.) si basa sul concetto della mescolazione meccanica in sito del terreno con apporto di miscela cementizia. La disgregazione del terreno e la sua contemporanea mescolazione vengono ottenute tramite una testata di idrofresa per diaframmi montata su asta guidata. La sezione fresante ha una dimensione in pianta pari a 2,40 x 0,80 metri; il risultato a fine trattamento sarà di una paratia continua avente spessore di 80 cm ottenuta mediante pannelli compenetrati.

La sequenza operativa può essere riassunta come di seguito:

• Produzione del latte di bentonite (con eventuale aggiunta di additivi) e relativa agitazione mediante mescolatore ad elevata turbolenza;
• stoccaggio entro vasche nelle quali viene prolungata l’agitazione, in modo da uniformare le caratteristiche della sospensione, ed evitarne la decantazione (maturazione del latte di bentonite);
• produzione della miscela ternaria di acqua- cemento e bentonite con aggiunta di cemento nel latte di bentonite (con eventuale aggiunta di additivi) entro mescolatori ad elevata turbolenza;
• iniezione e mescolazione nello scavo con agitazione garantita dal movimento delle ruote dell’utensile di scavo.

La moderna tecnologia esecutiva, ha permesso il sempre più frequente ricorso ad opere di fondazione e di contenimento costituite da pareti gettate direttamente nel terreno. Queste paratie, chiamate comunemente diaframmi, sono sostanzialmente dei muri di cemento armato scavati nel terreno con appositi macchinari muniti di benne a comando idraulico o meccanico, in grado di praticare nel sottosuolo uno scavo a facce parallele di dimensioni variabili. Il sostentamento delle pareti con fanghi bentonitici, la posa del calcestruzzo e dell’armatura, vengono effettuati in modo del tutto analogo ai pali trivellati.

Gli infilaggi consistono in perforazioni suborizzontali eseguite con lo scopo di sostenere il terreno durante le fasi di scavo di una galleria . In genere si eseguono perforazioni di lunghezza 12 ÷ 24 m per consentire un avanzamento dello scavo di 9 ÷ 16 m le perforazioni vengono poi armate con tubi metallici ed iniettate anche in pressione.

L’andamento di tali perforazioni segue un profilo a campana per consentire l’inserimento, durante lo scavo, di centine metalliche a raggio variabile. Per l’esecuzione di tali opere si usano normalmente delle macchine operatrici chiamate “Posizionatori” a uno o più bracci che permettono il trattamento anche della sezione completa della galleria.

Il consolidamento di solito viene integrato con un brandeggio del fronte di scavo mediante l’utilizzo di tubi in vetroresina valvolati e la realizzazione di drenaggi esterni alla sezione di scavo per il convogliamento delle acque e l’abbattimento delle pressioni.

Tra le metodologie di consolidamento del terreno il «jet grouting» costituisce una alternativa molto flessibile ai tradizionali metodi utilizzabili per consolidare fondazioni esistenti, per bonificare terreni destinati a supporto di rilevati, per la formazione di blocchi di fondo, per trincee con funzione antisollevamento e antisifonamento e per la realizzazione di schermi impermeabili.

Le caratteristiche dei terreni dopo il trattamento sono ovviamente in funzione della natura del terreno stesso e della quantità di miscela iniettata per unità di volume. La resistenza a compressione ad esansione libera dei terreni trattati assume valori medi di 2/4 MPa in argille plastiche e valori anche superiori a 20 MPa in terreni ghiaiosi-sabbiosi.

Le applicazioni dei micropali trovano attualmente un largo impiego nel campo delle costruzioni. Realizzati con attrezzature di limitato ingombro e tecnologie particolari, offrono soluzioni razionali ed economiche ai problemi dell’ingegneria del terreno. In particolare essi vengono impiegati con successo nelle sottofondazioni di costruzioni esistenti, nella costruzione di nuove fondazioni in spazi operativi limitati, nel consolidamento temporaneo o definitivo per le fondazioni di ponti e viadotti, nell’esecuzione di paratie anche in fregio ad altre costruzioni e nella stabilizzazione di frane e scoscendimenti.

In linea di principio è necessario operare a rotopercussione e circolazione d’aria e/o acqua nelle rocce o nei terreni consistenti, ghiaie e ciottoli in matrice sabbiosa compatta, mentre si opera con sola rotazione e circolazione di fluido (acqua-sosp. di bentonite o di polimeri) con terreni sciolti. Il rivestimento è necessario quando si è in presenza di falda o formazioni che all’atto della perforazione non consentono la stabilità del foro con pericolo di occlusione del foro stesso.

Oggi, con l’ausilio di miscele di aria, polimeri e schiumogeni, si riesce spesso a stabilizzare le pareti del foro ed evitare l’uso del rivestimento, che rappresenta un onere sensibile. Si noti che l’uso della tecnologia di perforazione è da valutare in relazione al contesto in cui si opera. In particolare nel caso di ristrutturazioni, in situazioni particolarmente critiche, la rotopercussione potrebbe essere sconsigliata in quanto dà luogo a vibrazioni.

L’impiego di pali eseguiti con il metodo ad elica continua trova attualmente sempre più larga applicazione, tanto che in alcuni paesi dell’Europa occidentale rappresenta il sistema principale per l’esecuzione dei pali trivellati e gettati in opera.

Questa tecnologia presenta indiscutibili vantaggi, quali la possibilità esecuzione in quasi tutti i tipi di terreno, l’assenza di vibrazioni e la limitata rumorosità durante l’esecuzione. Il metodo è quindi particolarmente indicato in zone urbanizzate o qualora gli spazi a disposizione per il cantiere sono limitati.

Grazie alle moderne tecnologie che consentono il monitoraggio continuo dei parametri caratteristici in tutte le fasi di esecuzione e ad un sistema completamente automatizzato e computerizzato, in grado di sincronizzare e regolare tutti i processi, è possibile garantire la perfetta esecuzione ed ottenere pali con diametro compreso tra 400 mm e 1200 mm e lunghezze anche superiori a 30 m.

I pali secanti tubati (Cased Secant Piles o CSP) sono uno sviluppo dei pali CFA. Sono pali secanti, installati in una sequenza di pali primari e secondari, per creare una struttura di contenimento. Si usa generalmente una perforatrice idraulica automontante, con l’utilizzo di due rotary sovrapposte e contro-rotanti. I diametri sono quelli dei pali CFA e le profondità d’installazione arrivano fino a 28 m.

Il Full Displacement Pile (FDP) è una tecnica di consolidamento del terreno in alternativa ad i classici pali trivellati o CFA. In sostanza si sfrutta un apposito utensile, che può presentare differenti diametri, il quale viene inserito nel terreno per rotazione e spinta. I vantaggi nell’utilizzo di tale tecnologia sono principalmente:

• Elevata capacità portante
• La redistribuzione del suolo nell’intorno dello scavo crea un notevole addensamento del suolo stesso.
• L’area di carico (dovuta al volume del suolo addensato) viene incrementata di circa il 30%.
• L’attrito laterale del palo acquisisce un incremento del 30% e quella alla base tra il 50 ed il 70% (in relazione al diametro nominale del palo).
• Processo di installazione senza vibrazioni.
• L’utilizzo di un utensile di questo tipo unito alla tecnica di perforazione a rotazione garantisce l’assenza di vibrazioni o urti verso le strutture adiacenti il sito di lavoro.
• Nessuna quantità di materiale di risulta dovuta allo scavo.
• Il terreno viene totalmente costipato all’intorno del palo.
• L’evitare di asportare materiale dal terreno è ideale, ad esempio, per i lavori in aree contaminate.
• Comunque, nessun onere di carico e trasporto del materiale di scavo.

Negli ultimi anni si è andato affermando l”uso del palo a sezione mista acciaio-calcestruzzo, soprattutto nelle costruzioni “near-shore and off-shore”, come soluzione efficiente e vantaggiosa capace di imporsi per le sue caratteristiche peculiari ed economiche in rapporto alle elevate prestazioni rese. In particolare detto palo trova il suo razionale ed economico impiego in assetti stratigrafici che necessitano di pali di grandi profondità (oltre i 30m) ed elevata portata in rapporto ai diametri (350÷600mm). Il palo Ultratons è un palo di fondazione battuto e gettato in opera; è costituito da un tubo di acciaio chiuso sul fondo, infisso con adeguato battipalo ad alta energia e riempito successivamente da calcestruzzo avente generalmente caratteristiche di resistenza da 25 a 35 Mpa.
In relazione alla profondità da raggiungere e delle caratteristiche strutturali la sezione del palo può essere costante o con diametri decrescenti dalla sommità verso la base.

CARATTERISTICHE E VANTAGGI

• Rispetto per l’ambiente: Esecuzione in assenza totale di fanghi e materiali di risulta da portare a discarica.
• Grande capacità portante: Viene infisso con elevate energie, gettato con calcestruzzo ad alta resistenza; il tubo in acciaio costituisce effetto di cerchiatura sulla sezione di calcestruzzo.
• Garanzia di qualità: è verificabile con assoluta sicurezza in tutte le fasi operative e nelle sue caratteristiche geometriche e strutturali con misure e controlli semplici, diretti e immediati.
• Elasticità e praticità progettuali: I tubi in acciaio, nella scelta dei diametri e degli spessori ed il calcestruzzo delle classi più idonee permettono un’ampia disponibilità di portate.
• Elasticità e praticità esecutive
• Garantisce un cantiere assolutamente pulito, sempre transitabile e senza fanghi.
• Rapidità: Risulta vantaggioso in termini di tempi esecutivi che risultano contenuti grazie alle ottime caratteristiche di penetrabilità e per l’indipendenza delle singole fasi operative.
• Economia: Un palo economico se rapportato alla sua elevata capacità portante e alle economie associate alla sua realizzazione..

Il palo vibro è del tipo battuto e gettato in opera con l’uso di tubo-forma estraibile a vibrazione e fondello metallico a perdere. Le ns. attrezzature standard permettono di raggiungere la profondità di 25 m sotto piano campagna con portate massime di 190 ton ed inclinazione massima di 18°. In casi particolari la tecnologia VIPPELL permette la costruzione di pali aventi una lunghezza di 40 m. L’infissione del tubo-forma viene eseguita con magli diesel, ad aria od oleodinamici, che consentono di adeguare l’energia di infissione alle caratteristiche del terreno ed alla portata da affidare al palo. In particolare i vantaggi della battitura consistono nel costipamento del terreno interessato dalla palificata e nel controllo della capacità portante attraverso il rilievo del rifiuto. Quest’ultimo è un vantaggio non trascurabile e rende certi della sicurezza della palificata laddove sia rilevante, come spesso accade, la mobilizzazione della resistenza alla punta.

L’impiego del tubo forma e del fondello rendono ragione della pulizia e della integrità del getto, anche se in presenza di falde acquifere. Il fondello risulta di diametro superiore al tubo forma, in tal modo le vibrazioni prodotte durante l’infissione vengono trasmesse dal fondo ed il disturbo in superficie ne risulta attutito. Ciò consente l’impiego del palo vibro anche in vicinanza di strutture esistenti.

La speciale morsa vibrante impiegata per l’estrazione ed il recupero del tubo forma offre il vantaggio della vibrazione del calcestruzzo. Tale vibrazione, eseguita in risalita, consente al calcestruzzo di costiparsi ed adattarsi al terreno circostante, in modo da sostenerne la spinta, permettendo inoltre un corretto sfruttamento dell’attrito laterale del palo in esercizio. Quest’ultima caratteristica consente un razionale impiego come palo in trazione. Numerose esperienze con lavori eseguiti e prove di carico testimoniano la assoluta affidabilità del palo tipo vibro.

DEFINIZIONE

Lo scopo fondamentale della tecnica del “soil-nailing” consiste nel rinforzare e consolidare il terreno (“soil”) esistente attraverso ravvicinate inclusioni armate con barre di acciaio chiamate “chiodi” (“nails”), al fine di creare in-situ una struttura coerente capace di incrementare il totale sforzo di taglio del terreno e limitare i suoi spostamenti. Le barre sono quindi passive e sviluppano la loro azione dirinforzo attraverso le interazioni con il terreno stesso. I chiodi lavorano prevalentemente in tensione, ma entro certi limiti sono in grado di resistere anche a sforzi di flessione e taglio. I chiodi infine fanno generalmente riscontro su una parete realizzata in calcestruzzo o più comunemente in spritz-beton armata con adeguata rete elettrosaldata.

APPLICAZIONI

• stabilizzazione di pendii tagliati da strade e linee ferroviarie;
• muri di sostegno temporanei o permanenti all’interno di scavi in aree urbane per edifici multi piano;
• stabilizzazione di portali di tunnel in pendii ripidi e instabili;
• costruzione e riadeguamento delle spalle di ponti con confini complessi che implicano muri di supporto sotto le pile di fondazione;

COMPONENTI PARETE CHIODATA

• terreno in-situ;
• resistenza dei chiodi alla tensione;
• rivestimento o elemento strutturale di trattenimento.

I chiodi impiegati nella tecnica delle pareti chiodate sono generalmente barre di acciaio o altri elementi metallici (tubi in acciaio, angolari di acciaio) capaci di resistere a sforzi di tensione, taglio e momenti flettenti. Esse sono generalmente inserite nei fori praticati dalla sonda e riempiti con boiacca per tutta la lunghezza o spinti direttamente nel terreno.
I chiodi non vengono pretesi ma sono distribuiti nella parete (es. per chiodi infissi direttamente nel terreno uno per metro quadrato, per chiodi inseriti con malta liquida uno per 3.5 , 16.5 metri quadrati) per garantire una apparente coesione anisotropa nel terreno esistente. Il rivestimento della parete di sostegno non è la parte più importante, tuttavia assicura la stabilità locale del terreno tra gli strati rinforzati e protegge il terreno dall’erosione superficiale e dagli effetti degli eventi meteorologici. Esso generalmente consiste in uno sottile strato di spritz-beton (10-15cm di spessore) realizzato per strati dall’alto verso il basso.

La tecnologia “Soil Mixing” si inserisce nel settore del consolidamento dei terreni coesivi teneri mediante una miscelazione meccanica. Il terreno viene disgregato, in fase di perforazione, da un apposito utensile rotante e viene miscelato con il cemento in polvere, iniettato a bassa pressione mediante un getto di aria, durante la risalita dell’utensile stesso.

Il terreno e il cemento, miscelati tra loro in presenza di acqua, formano un ammasso stabile a seguito della reazione pozzolanica di idratazione del cemento. Questa tecnica consente di ottenere colonne di terreno consolidato di diametro 800-1000 mm per profondità superiori ai 25 metri.

L’impiego dei tiranti nei terreni e nelle rocce trova, di giorno in giorno, sempre più larga applicazione. La stesura delle norme esecutive sia a livello nazionale che internazionale ha inoltre contribuito ad aumentare la loro affidabilità sia come impiego a carattere provvisorio che definitivo. Di seguito, a scopo orientativo, si espone una descrizione delle tipologie di maggior impiego e dei principi generali di applicazione. Il nostro ufficio tecnico, orientato specialmente verso l’ingegneria geotecnica rimane a disposizione per la soluzione di tutti i problemi generali e particolari dei propri clienti.

Il tirante, sia esso ad armatura lenta o pretesa, quando è in opera si compone di:

• parte di ammarro definita bulbo di ancoraggio;
• parte libera dove l’armatura può scorrere liberamente senza trasmettere tensione tangenziale apprezzabile al terreno circostante in cui è sigillata;
• testata di ancoraggio.

Dal punto di vista dell’impiego si possono distinguere in:

• provvisori, quando il servizio è previsto per un periodo variabile da alcuni mesi a qualche anno (es. sostegno di paratie per eseguire interrati);
• definitivi (es. per consolidamenti di frane o muri di sostegno).