Nel nostro precedente articolo abbiamo evidenziato l’importanza di ridurre la perdita d’acqua nel territorio, sottolineando le criticità rilevate e la necessità di preservare un bene prezioso per noi e per le generazioni future.
Oggi introduciamo il concetto di tecnologie NO-DIG (senza scavo), utili a supportare istituzioni ed enti preposti nella riqualificazione delle infrastrutture obsolete della rete idrica.
Queste soluzioni permettono di ridurre i tempi di intervento e di contenere i costi.
Cos’è la tecnologia NO-DIG (Trenchless)?
Il concetto NO-DIG si riferisce all’insieme delle tecnologie e tecniche disponibili per installare, riparare o sostituire infrastrutture sotterranee, come tubazioni e condotte, senza dover aprire scavi o trincee. L’eliminazione o la riduzione degli scavi a cielo aperto consente di abbattere drasticamente l’impatto ambientale e il consumo di risorse. Queste tecnologie offrono soluzioni innovative per la tutela dell’ambiente e meritano di essere conosciute e applicate. Puoi approfondire sul portale Wikipedia dedicato alle tecnologie NO-DIG.
Tecnologia NO-DIG T.O.C. (Trivellazione Orizzontale Controllata)
Quando è necessario ampliare la rete delle infrastrutture con nuove condotte, il sistema T.O.C. svolge un ruolo cruciale. In Italia, il sistema è arrivato a metà degli anni Ottanta grazie ai tecnici della SNAM che, assistendo a una dimostrazione per la realizzazione di un attraversamento del fiume Po da parte di una società americana, hanno qualificato il sistema per l’utilizzo in Italia, ribattezzandolo T.O.C. Tale tecnologia ha consentito la posa di una condotta idrica da una sponda all’altra del fiume senza dover effettuare scavi a cielo aperto. Per lo sviluppo sociale e industriale, fu come allargare i propri orizzonti e aprire a nuove applicazioni che, in passato, erano state accantonate a causa dell’impossibilità di eseguire scavi. La possibilità di realizzare nuove tubazioni o far passare cavi dove, fino a quel momento, era molto impegnativo e per questo accantonato, ha significato molto per lo sviluppo delle infrastrutture idriche. In quell’occasione, fu subito evidente la riduzione dell’impatto ambientale del sistema che non richiedeva scavi a cielo aperto, non interferiva con il traffico veicolare e manteneva intatto il manto bituminoso, senza generare rifiuti.
Tecnologia NO-DIG T.O.C.: le tre fasi operative
La prima fase di applicazione prevede l’esecuzione di un foro pilota (Pilot Bore), che crea il percorso per la nuova installazione.
Tramite aste rigide, dotate all’estremità di una testa di perforazione, si realizza un foro di piccole dimensioni. Una sonda trasmette in tempo reale dati come profondità, inclinazione e direzione, consentendo all’operatore di correggere e guidare l’avanzamento.
Dalla testa di perforazione vengono inoltre erogati getti d’acqua e fanghi ad alta pressione, utili a lubrificare, raffreddare e rimuovere i detriti, mantenendo il foro pulito.
Raggiunto il punto di uscita, la testa viene sostituita da un alesatore (Back Reaming), strumento che porta il foro alla dimensione necessaria per accogliere la nuova tubazione. La scelta dell’alesatore dipende dal tipo di terreno (sabbia, roccia, argilla) e riveste un ruolo fondamentale per la riuscita dell’intervento.
Dopo aver individuato il tipo di alesatore, si definisce la misura, calcolata in genere pari a 1,5 volte il diametro della tubazione. Più grande è il tubo, più fasi sono necessarie: si procede infatti con alesature progressive, ampliando il foro gradualmente, senza forzare subito alla dimensione finale.
Ricapitolando, è stato crato il foro pilota per tracciare il cammino, poi alesato fino a portarlo alla giusta dimensione. Ora non rimane che inserire la nuova tubazione (Product Pullback). La tubazione viene agganciata alla colonna di trivellazione e, tirata all’indietro, viene fatta scorrere nel cammino precedentemente preparato, fino ad attraversare l’intero foro realizzato.
Quando usare la tecnologia NO-DIG T.O.C. e per cosa
Questa tecnologia è idonea per la realizzazione di nuove infrastrutture e per la posa di condotte idriche, fognarie, cavidotti per telecomunicazioni, fibra ottica, tubazioni del gas e in generale, per qualunque nuova tubazione.
Consente inoltre di evitare situazioni come quelle illustrate nelle foto sottostanti.
In particolare, in zone altamente trafficate o edificate, la sua applicazione assume un ruolo molto importante, proprio perché evita l’apertura di scavi a cielo aperto. Lo stesso vale per attraversamenti di ferrovie, fiumi e autostrade, per zone di difficile accesso o per aree in presenza, comprese quelle geologicamente instabili.
Spingitubo: tecnologia NO-DIG per nuove condotte
Tra le tecnologie Trenchless per la realizzazione di nuove condotte, non possiamo non citare la tecnica dello “spingitubo”. Si tratta di un sistema di perforazione orizzontale per la realizzazione di micro-gallerie con posa di nuova tubazione (idrica, fognaria, ecc.), senza effettuare scavi a cielo aperto.
Sviluppate nel XX secolo come metodologia NO-DIG per la posa di tubazioni destinate alla realizzazione di nuove infrastrutture, senza dover interrompere il traffico, trovano applicazione grazie allo sviluppo di adeguati macchinari che consentono la spinta controllata, idraulicamente (pipe jacking) o pneumaticamente (pipe ramming), di tubazioni. Questa tecnica, abbastanza recente, si è evoluta nel tempo in microtunneling.
La differenza tra spingitubo e microtunneling consiste nell’assenza di una testa di perforazione. Inoltre, nel sistema spingitubo, non è possibile controllare la direzione, pertanto non è idoneo alla posa di tubazioni fognarie, in quanto, non essendo in pressione, la pendenza diventa fondamentale per il normale deflusso dei reflui. Il campo di applicazione varia con tubazioni che vanno dai 200 mm ai 3.500 mm e la messa in posa viene normalmente completata con la realizzazione di due camere di ispezione in cemento armato (partenza e arrivo). Vorremmo precisare che l’inserimento della tubazione non è la tubazione stessa, ma un tubo camicia, ovvero un alloggiamento in cui inserire le tubazioni necessarie. Per i tubi camicia vengono principalmente usati materiali come l’acciaio (privo di protezione interna ed esterna, ma dotato di sistema di protezione catodica per contrastare la corrosione), il calcestruzzo armato (dotato di armatura resistente al peso di spinta assiale e di manicotto idoneo) e la vetroresina (dotata di manicotto capace di resistere alla pressione di spinta).
Tecnologia NO-DIG spingitubo: approfondimento operativo
Prima di avviare le operazioni di spinta, vengono realizzati due pozzi: uno di inserimento e uno di arrivo, dimensionati per consentire l’inserimento del tubo camicia e per garantire la profondità necessaria alla posa della nuova tubazione.
Il pozzo di partenza, o cameretta di ispezione, deve essere progettato in base al materiale della tubazione: nel caso di tubi in acciaio, ad esempio, occorre considerare lo spazio necessario per la saldatura dei tronchi durante la spinta.
All’interno della cameretta di spinta viene posizionata l’attrezzatura, composta da:
- carrello di spinta dotato di martinetti (parte mobile del sistema idraulico)
- scudo di testata con strumenti per lo scavo sul fronte e pistoncini direzionali
- laser autolivellante per il controllo plano-altimetrico del fronte di scavo
Completata la predisposizione, la tubazione viene spinta dal pozzo di inserimento tramite una centrale idraulica, che agisce sui martinetti e permette l’avanzamento step by step della tubazione camicia. Man mano che lo scavo procede, i martinetti si ritirano, consentendo l’inserimento progressivo dei tronchi fino al raggiungimento del pozzo di arrivo.
I limiti della tecnologia derivano principalmente dall’impossibilità di superare i 60 m di inserimento, salvo nei casi in cui sia l’unica soluzione NO-DIG disponibile; in tal caso è possibile realizzare pozzi intermedi per tratti più lunghi.
L’evoluzione della tecnologia “spingitubi” ha portato all’introduzione di ulteriori tecniche NO-DIG, ampliando le possibilità di applicazione.
Microtunneling: tecnologia NO-DIG ad alta precisione
La tecnologia del microtunneling è arrivata in Italia nei primi anni ’90, con la realizzazione di un sottopasso stradale in acciaio in Molise. Negli Stati Uniti, invece, il sistema ha visto la luce tra la fine degli anni ’70 e l’inizio degli anni ’80, in risposta alla crescente domanda di nuove infrastrutture, con l’obiettivo di ridurre l’impatto ambientale e i tempi di realizzazione.
Si tratta di una tecnologia a spinta per la posa di nuove tubazioni, utilizzata per attraversamenti stradali, ferroviari, fiumi, zone archeologiche e costiere. Anche in questo caso, consente di evitare gli scavi a cielo aperto.
Il microtunneling rappresenta l’evoluzione della tecnologia “spingitubo” ed è una derivazione della TBM (Tunnel Boring Machine), che prevede la meccanizzazione completa dello scavo e del rivestimento delle gallerie. La differenza principale consiste nella scala: si passa da grandi perforazioni (TBM) a perforazioni più piccole, adatte a tubazioni di dimensioni ridotte.
Oltre agli scopi già citati, la tecnologia microtunneling è preferita per la realizzazione di impianti che richiedono elevata precisione, come le reti fognarie, dove la corretta pendenza è fondamentale per garantire il normale deflusso dei reflui.
Microtunneling NO-DIG: applicazioni e componenti
L’applicazione prevede la costruzione delle camerette di inserimento e di arrivo e la spinta dei tronchi di tubazione nel terreno, preceduta da una testa fresante. I tronchi vengono assemblati a bicchiere durante l’inserimento.
La tecnologia può essere utilizzata per tubazioni di diametro variabile tra 250 e 3.000 mm, con perforazioni leggermente superiori al diametro della tubazione. La lunghezza dei tratti può variare da 50 a 1.600 m o più, a seconda del diametro della tubazione, e può essere aumentata mediante stazioni di spinta intermedie.
Componenti di un sistema di microtunneling:
- Microtunneller o scudo: telecomandato, con fresa rotante a piena sezione che disgrega il materiale per compressione e taglio durante l’avanzamento. Dotato di tre cilindri direzionali che consentono di guidare la fresa lungo l’asse di perforazione. La fresa è equipaggiata con utensili di taglio variabili in base alle condizioni geologiche del terreno.
In base al terreno si utilizzano teste fresanti diverse:
- teste per argilla
- teste per ghiaia
- teste per roccia
- teste per terra
È possibile combinare le varie soluzioni per ottenere teste “miste”, adatte a terreni con stratigrafie diverse.
- Cabina di comando e guida: collegata ai sistemi di scavo, spinta e controllo direzionale tramite circuiti idraulici o elettrici.
- Stazione di spinta principale: dotata di cilindri di spinta e centrale oleodinamica; lunghezza standard di spinta circa 3 m.
- Stazioni di spinta intermedie (Interjack Station): lunghezza standard da 800 a 1.000 mm.
- Tubazioni di rivestimento dello scavo.
- Sistema di controllo direzionale laser: costituito da una sorgente, un bersaglio e eventuali bersagli intermedi.
- Sistema di lubrificazione in avanzamento: inietta lubrificante (generalmente bentonite) tra tubi di rivestimento e terreno.
- Sistema di smaltimento dei detriti: include una tubazione di alimentazione dell’acqua verso la testa fresante e un tubo di smarino con pompa per l’allontanamento del materiale di scavo.
Come funziona il microtunneling NO-DIG
La procedura può essere riassunta nei seguenti passaggi:
- Predisposizione dei pozzi di partenza e arrivo
- Posizionamento del carrello idraulico di spinta (stazione di spinta)
- Perforazione tramite lo scudo
- Avanzamento del fronte di scavo con innesto dei tronchi di tubazione
- Guida dell’inserimento dei tronchi tramite una stazione di comando esterna, che consente di controllare e variare i parametri di avanzamento in base alla risposta del terreno
- Controllo e monitoraggio della testa fresante mediante puntamento laser
- Inserimento dei tronchi fino al raggiungimento del pozzo di arrivo
Il microtunneling è considerato una tecnologia NO-DIG di grande precisione.
Siamo giunti al termine del nostro viaggio alla scoperta delle tecnologie NO-DIG impiegate per la realizzazione di nuove infrastrutture.
Il viaggio continuerà con l’analisi delle tecnologie NO-DIG utilizzate per la riparazione delle infrastrutture esistenti, e vi assicuro che ci porterà in un mondo altrettanto affascinante.
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