Tecnologia di realizzazione delle infrastrutture interrate a basso impatto ambientale - Sistemi di perforazione guidata: Trivellazione Orizzontale Controllata (TOC)

Low environmental impact underground infrastructure technology - Directional Drilling Systems: Horizontal Directional Drilling (HDD)

Il documento definisce i criteri progettuali per la posa di infrastrutture dei servizi a rete impiegando la tecnologia Trivellazione Orizzontale Controllata (TOC), per ogni soggetto pubblico e/o privato, al fine di una corretta gestione degli interventi nel sottosuolo, attraverso l’applicazione di una serie di accorgimenti, sia in fase preventiva sia in corso d’opera e in chiusura cantiere.

ICS 93.020Pubblicata il 2 febbraio 2017 e corretta il 21 marzo 2017

PRASSI DI RIFERIMENTO UNI/PdR 26.3:2017

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This document is distributed by UNI free of charge.

La presente prassi di riferimento UNI/PdR 26:2017 è pubblicata con testo inglese e italiano.

UNI/PdR 26.3:2017

FOREWORD

The UNI/PdR 26:2017 does not have the status of a UNI technical standard, it is, instead, a document published by UNI, as provided for in Regulation (EU) No 1025/2012, and adopting the requirements related to practices shared by the following proposers who have signed an agreement of collaboration with UNI:

IATT – Italian Association for Trenchless Technology Via Ruggero Fiore, 41 00136 Roma

UNINDUSTRIA – Unione degli Industriali e delle Imprese Roma, Frosinone, Latina, Rieti, Viterbo Via Andrea Noale, 206 00155 Roma

This UNI/PdR has been developed by the working group “Trenchless technology”, led by UNI and constituted by the following experts of the “HDD” group:

PAOLO TROMBETTI - Project Leader (TELECOM ITALIA SpA / IATT)

MARCO BOCCA (CIG)

CLAUDIO COLACE (TELECOM ITALIA SpA/IATT)

FELICIANO ESPOSTO (IATT)

GIANMARIO GIURLANI (SNAM RETE GAS SpA/IATT)

FRANCO GIUSSANI (CIG)

ALESSANDRO GIUSTO (SAINT GOBAIN PAM ITALIA SpA/IATT)

ANGELO MACCARONE (FASTWEB SpA/IATT)

ALESSANDRO OLCESE (LMR DRILLING GMBH/IATT)

FLAVIO PADOVANI (VERMEER ITALIA Srl/IATT)

ANTONIO TRUGLIO (UNINDUSTRIA)

MARCELLO VITI (ANESE Srl/IATT)

This UNI/PdR has been ratified by UNI President on 31 January 2017 and has been amended as to the notes reported at page 6.

UNI/PdRs, adopted exclusively on a national level, are part of the “European standardisation delivelirables”, as provided for in Regulation (EU) No 1025/2012, and they are documents introducing technical requirements that are developed through a fast track process reflecting the consensus of the participants only, under the operational direction of UNI.

UNI/PdRs are valid for a limited duration of 5 years or until its transformation into another deliverable (UNI, UNI/TS, UNI/TR) whichever is the sooner. When 5 years have passed, the UNI/PdR shall be withdrawn if it is not transformed into another deliverable.

Further to the application of this UNI/PdR, anyone interested in providing suggestions for its improvement is requested to send their own contributions to UNI, Italian Organization for Standardization, which shall take them into account.

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PREMESSA

La presente prassi di riferimento UNI/PdR 26:2017 non è una norma nazionale, ma è un documento pubblicato da UNI, come previsto dal Regolamento UE n.1025/2012, che raccoglie prescrizioni relative a prassi condivise all’interno del seguente soggetto firmatario di un accordo di collaborazione con UNI:

IATT – Italian Association for Trenchless Technology Via R. Fiore 41 00136 Roma

UNINDUSTRIA – Unione degli Industriali e delle Imprese Roma, Frosinone, Latina, Rieti e Viterbo Via Andrea Noale, 206 00136 Roma

La presente prassi di riferimento è stata elaborata dal Tavolo “Trenchless technology”, condotto da UNI, costituito dai seguenti esperti del gruppo “TOC”:

PAOLO TROMBETTI - Project Leader (TELECOM ITALIA SpA / IATT)

MARCO BOCCA (CIG)

CLAUDIO COLACE (TELECOM ITALIA SpA/IATT)

FELICIANO ESPOSTO (IATT)

GIANMARIO GIURLANI (SNAM RETE GAS SpA/IATT)

FRANCO GIUSSANI (CIG)

ALESSANDRO GIUSTO (SAINT GOBAIN PAM ITALIA SpA/IATT)

ANGELO MACCARONE (FASTWEB SpA/IATT)

ALESSANDRO OLCESE (LMR DRILLING GMBH/IATT)

FLAVIO PADOVANI (VERMEER ITALIA Srl/IATT)

ANTONIO TRUGLIO (UNINDUSTRIA)

MARCELLO VITI (ANESE Srl/IATT)

La presente prassi di riferimento è stata ratificata dal Presidente dell’UNI il 31 gennaio 2017 ed è stata corretta secondo le note riportate a pagina 10.

Le prassi di riferimento, adottate esclusivamente in ambito nazionale, rientrano fra i “prodotti della normazione europea”, come previsti dal Regolamento UE n.1025/2012, e sono documenti che introducono prescrizioni tecniche, elaborati sulla base di un rapido processo ristretto ai soli autori, sotto la conduzione operativa di UNI.

Le prassi di riferimento sono disponibili per un periodo non superiore a 5 anni, tempo massimo dalla loro pubblicazione entro il quale possono essere trasformate in un documento normativo (UNI, UNI/TS, UNI/TR) oppure devono essere ritirate.

Chiunque ritenesse, a seguito dell’applicazione della presente prassi di riferimento, di poter fornire suggerimenti per un suo miglioramento è pregato di inviare i propri contributi all’UNI, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, che li terrà in considerazione.

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CONTENTS

INTRODUCTION ........................................................................................................................................................ 11

0.1 OVERVIEW OF TRENCHLESS TECHNOLOGY .......................................................................................... 11

0.2 HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING (HDD) SYSTEMS ......................................................................... 13

1 SCOPE ........................................................................................................................................................... 15

2 NORMATIVE REFERENCES ........................................................................................................................ 15

3 TERMS AND DEFINITIONS .......................................................................................................................... 17

4 PRINCIPLE ..................................................................................................................................................... 23

5 PRELIMINARY INVESTIGATION .................................................................................................................. 23

5.1 GENERAL ...................................................................................................................................................... 23

5.2 TOPOGRAPHY .............................................................................................................................................. 25

5.3 GEOLOGY AND SUBSOIL ............................................................................................................................ 25

5.4 CLASSIFICATION AND EVALUATION OF EXISTING DOCUMENTS ........................................................ 25

5.5 SURVEYS BY CONTINUOUS CORE BORING ............................................................................................ 25

5.6 PENETROMETRIC TESTS ............................................................................................................................ 27

5.7 GEOPHYSICAL INVESTIGATIONS .............................................................................................................. 29

5.8 LABORATORY TESTS .................................................................................................................................. 35

5.9 GEOTECHNICAL REPORT ........................................................................................................................... 41

5.10 FURTHER MEASURES ................................................................................................................................. 41

5.11 ENVIRONMENTAL PARAMETERS .............................................................................................................. 41

5.12 EXISTING CABLES, PIPELINES, DUCTING AND UNDERGROUND UTILITIES ....................................... 43

5.13 UNDERGROUND OBJECTS ......................................................................................................................... 43

6 HDD – HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING ........................................................................................ 43

6.1 GENERAL ...................................................................................................................................................... 43

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6.2 PLANNING A HDD PROCEDURE ................................................................................................................ 47

6.2.1 ANGLE OF ENTRY AND EXIT ...................................................................................................................... 47

6.2.2 SECTIONS OF ENTRY AND EXIT ................................................................................................................ 47

6.2.3 RADIUD OF CURVATURE ............................................................................................................................ 47

6.2.4 OVERBEND ................................................................................................................................................... 51

6.2.5 COMBINED RADIUS ..................................................................................................................................... 53

6.2.6 OTHER DESIGN FACTORS .......................................................................................................................... 53

6.2.7 DESIGN OVERVIEW ...................................................................................................................................... 55

6.3 DESIGN CALCULATIONS............................................................................................................................. 55

6.3.1 CONSTRUCTION CONDITIONS – PIPELINES IN CONSTRUCTION ......................................................... 55

6.3.2 OPERATING CONDITIONS ........................................................................................................................... 61

6.4 CONSTRUCTION SCHEDULE ...................................................................................................................... 61

6.5 TYPES OF PIPES OR DUCTS ...................................................................................................................... 61

6.5.1 THERMOPLASTICS PIPELINES .................................................................................................................. 63

6.5.2 METAL PIPELINES ........................................................................................................................................ 65

6.5.3 HDD IN URBAN ENVIRONMENTS ............................................................................................................... 69

7 DRILLING WORKS ........................................................................................................................................ 75

7.1 GENERAL ...................................................................................................................................................... 75

7.2 PILOT HOLE DRILLING PHASE ................................................................................................................... 75

7.2.1 DIRECTIONAL CONTROL ............................................................................................................................ 77

7.2.2 REQUIRED PRECISION ................................................................................................................................ 79

7.3 REAMING PHASE ......................................................................................................................................... 81

7.4 PULL-BACKPHASE ...................................................................................................................................... 83

7.5 DRILLING FLUID ........................................................................................................................................... 85

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7.6 DRILLING SPECIFICATIONS ....................................................................................................................... 89

7.6.1 PRECAUTIONS DURING DRILLING ............................................................................................................ 89

7.7 DRILLING SYSTEMS ..................................................................................................................................... 91

7.7.1 RIG .................................................................................................................................................................. 93

7.7.2 CONTROL STATION ..................................................................................................................................... 95

7.7.3 POWER UNIT ................................................................................................................................................. 95

7.7.4 FLUID MIXING UNITS .................................................................................................................................... 97

7.7.5 VIBRATING SCREEN UNIT .......................................................................................................................... 97

7.7.6 WATER SUPPLY UNIT .................................................................................................................................. 99

7.7.7 WORKSHOP AND SPARE PART UNITS ..................................................................................................... 99

7.7.8 DRILLING HEADS – DRILL STRING – TOOL FACE ................................................................................... 99

7.7.9 DRILL RODS ................................................................................................................................................ 101

7.7.10 REAMING AND PULL-BACK EQUIPMENT ............................................................................................... 103

8 SAFETY AT THE WORK PLACE ................................................................................................................ 105

8.1 MACHINE SAFETY ...................................................................................................................................... 107

8.2 DRILLING TOOL SAFETY........................................................................................................................... 107

8.3 ENVIRONMENTAL PROTECTION .............................................................................................................. 107

ANNEX – MAIN LEGISLATIVE REFERENCES ..................................................................................................... 109

BIBLIOGRAPHY ...................................................................................................................................................... 111

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NOTES ON THE AMENDMENTS INTRODUCED

This document has been amended at page 49 in the design radius formula, at page 53 in the combined radius formula and at page 93 in the figures reported in Table 12.

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SOMMARIO

0 INTRODUZIONE ............................................................................................................................................ 12

0.1 GENERALITÀ SULLE TRENCHLESS TECHNOLOGY ............................................................................... 12

0.2 SISTEMI DI TRIVELLAZIONE ORIZZONTALE CONTROLLATA (TOC) ..................................................... 14

1 SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE ........................................................................................................ 16

2 RIFERIMENTI NORMATIVI............................................................................................................................ 16

3 TERMINI E DEFINIZIONI ............................................................................................................................... 18

4 PRINCIPIO ..................................................................................................................................................... 24

5 INDAGINI PRELIMINARI ............................................................................................................................... 24

5.1 GENERALITÀ ................................................................................................................................................ 24

5.2 TOPOGRAFIA ................................................................................................................................................ 26

5.3 GEOLOGIA E SOTTOSUOLO ....................................................................................................................... 26

5.4 CLASSIFICAZIONE E VALUTAZIONE DEI DOCUMENTI ESISTENTI ....................................................... 26

5.5 SONDAGGI A CAROTAGGIO CONTINUO .................................................................................................. 26

5.6 PROVE PENETROMETRICHE ...................................................................................................................... 28

5.7 INDAGINI GEOFISICHE ................................................................................................................................ 30

5.8 PROVE DI LABORATORIO ........................................................................................................................... 36

5.9 RELAZIONE GEOTECNICA .......................................................................................................................... 42

5.10 ULTERIORI ACCERTAMENTI ...................................................................................................................... 42

5.11 PARAMETRI AMBIENTALI ........................................................................................................................... 42

5.12 CAVI, TUBAZIONI, CONDOTTE E SOTTOSERVIZI ESISTENTI................................................................. 44

5.13 MANUFATTI ................................................................................................................................................... 44

6 TRIVELLAZIONE ORIZZONTALE CONTROLLATA - TOC ......................................................................... 44

6.1 GENERALITÀ ................................................................................................................................................ 44

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6.2 PROGETTAZIONE DI UNA TOC ................................................................................................................... 48

6.2.1 ANGOLO DI ENTRATA E DI USCITA ........................................................................................................... 48

6.2.2 SEZIONI DI ENTRATA E DI USCITA ............................................................................................................ 48

6.2.3 RAGGIO DI CURVATURA ............................................................................................................................. 48

6.2.4 OVERBEND ................................................................................................................................................... 52

6.2.5 RAGGIO COMBINATO .................................................................................................................................. 54

6.2.6 ALTRI FATTORI DI PROGETTAZIONE ........................................................................................................ 54

6.2.7 COMPENDIO DELLA PROGETTAZIONE .................................................................................................... 56

6.3 CALCOLI DI PROGETTAZIONE ................................................................................................................... 56

6.3.1 CONDIZIONI DI COSTRUZIONE – TUBAZIONI IN COSTRUZIONE ........................................................... 56

6.3.2 CONDIZIONI OPERATIVE ............................................................................................................................. 62

6.4 PROGRAMMA DI COSTRUZIONE ............................................................................................................... 62

6.5 TIPI DI TUBI O CONDOTTE .......................................................................................................................... 62

6.5.1 CONDUTTURE TERMOPLASTICHE ............................................................................................................ 64

6.5.2 CONDUTTURE IN METALLO ....................................................................................................................... 66

6.5.3 TOC IN AMBITO URBANO............................................................................................................................ 70

7 LAVORI DI TRIVELLAZIONE ........................................................................................................................ 76

7.1 GENERALITÀ ................................................................................................................................................ 76

7.2 FASE DI TRIVELLAZIONE FORO PILOTA .................................................................................................. 76

7.2.1 CONTROLLO DIREZIONALE........................................................................................................................ 78

7.2.2 PRECISIONI RICHIESTE ............................................................................................................................... 80

7.3 FASE DI ALESAGGIO ................................................................................................................................... 82

7.4 FASE DI TIRO-POSA ..................................................................................................................................... 84

7.5 FLUIDI DI PERFORAZIONE .......................................................................................................................... 86

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7.6 CARATTERISTICHE DELLA TRIVELLAZIONE ........................................................................................... 90

7.6.1 PRECAUZIONI DURANTE LA TRIVELLAZIONE ......................................................................................... 90

7.7 IMPIANTI DI PERFORAZIONE ...................................................................................................................... 92

7.7.1 RIG .................................................................................................................................................................. 94

7.7.2 POSTAZIONE DI MANOVRA ........................................................................................................................ 96

7.7.3 UNITÀ DI POTENZA ..................................................................................................................................... 96

7.7.4 UNITÀ MISCELAZIONE FLUIDI .................................................................................................................... 98

7.7.5 UNITÀ VIBROVAGLIO ................................................................................................................................... 98

7.7.6 UNITÀ APPROVVIGIONAMENTO IDRICO................................................................................................. 100

7.7.7 UNITÀ OFFICINA E RICAMBI ..................................................................................................................... 100

7.7.8 TESTE DI TRIVELLAZIONE – LANCIA DI PERFORAZIONE – SCARPA DIREZIONALE ....................... 100

7.7.9 ASTE DI PERFORAZIONE .......................................................................................................................... 102

7.7.10 ATTREZZATURE DI ALESAGGIO E TIRO-POSA ..................................................................................... 104

8 SICUREZZA SUL SITO DI LAVORO .......................................................................................................... 106

8.1 SICUREZZA DELLE MACCHINE ................................................................................................................ 108

8.2 SICUREZZA DEGLI STRUMENTI PER LA TRIVELLAZIONE ................................................................... 108

8.3 PROTEZIONE DELL’AMBIENTE ................................................................................................................ 108

APPENDICE - PRINCIPALI RIFERIMENTI LEGISLATIVI ...................................................................................... 110

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................................................ 112

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NOTE SULLE MODIFICHE INTRODOTTE Il documento è stato corretto a pagina 50 nella formula del raggio di progetto, a pagina 54 nella formula del raggio combinato e a pagina 94 nei valori riportati alla Tabella 12.

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0 INTRODUCTION

0.1 OVERVIEW OF TRENCHLESS TECHNOLOGY

As its name suggests, “no-dig” or trenchless technology refers to technology which allows the laying, usage and maintenance of sub-soil networks (pipelines, aqueducts, telecommunications, energy networks, sewers) whilst reducing open trenches to a minimum or completely eliminating them. Internationally these technologies may be subdivided into five groups:

− surveying tecnologies;

− steerable horizontal drilling;

− non steerable horizontal drilling;

− reclaiming and exploitation of existing infrastructures;

− associated technologies.

Each group includes a number of technical solutions, all of which are characterized by limited social and environmental impact. In fact, compared to traditional excavation techniques they greatly reduce damage to roads, handling of the land, disruption to the community (-80% social and environmental costs1), increase safety at construction sites (-70% injuries2) and enable considerable savings in terms of energy (-45%3), whilst also reducing the times and costs of realization. Italian legislation already provides for the use of laying systems using trenchless technology, particularly through:

− Ministerial Decree dated 4 April 2014: Technical standards for crossings and parallelisms of pipes and channels used to transport liquids and gases by rail and other transport lines;

− Art. 66, paragraph 1 of Presidential Decree 495/1992: Regulation for implementing the Highway Code, Legislative Decree 285/1992 which provides that underground cross-crossings should be realized using thrust systems in the structure of the road, where possible;

− Directive of the Presidency of the Ministry Council dated 3 March 1999, which refers to these technologies by indicating "innovative systems, without demolition of the surfaces" (Art. 5) - one of the purposes (Art. 2) is to promote the selection of interventions that do not involve a decrease in the flow of traffic and which minimize damage to roadways, the excavations, disposal of waste materials and roadways restoration, as far as possible;

1 L. Giacomello, P. Trombetti, per Telecom Italia, Valutazione dei costi socio ambientali delle tecniche di scavo, Anno 2000; Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con IATT, Analisi dell’impatto socio-ambientale delle tecnologie no dig per la posa di infrastrutture, Anno 2013. 2 Osservatorio INAIL, Tecnologie trenchless e riduzione dei rischi, in “Ambiente e Sicurezza” del Il Sole 24 Ore, Anno 2011. 3 Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con Telecom Italia, Efficienza energetica nella posa di infrastrutture di rete, Anno 2013.

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0 INTRODUZIONE

0.1 GENERALITÀ SULLE TRENCHLESS TECHNOLOGY

Con il termine “tecnologie trenchless”, o “no-dig”, si intende una serie di sistemi e tecniche che permettono la posa, il risanamento e la sostituzione delle reti dei sottoservizi (gasdotti, acquedotti, telecomunicazioni, energia, fognature) con un limitato o nullo ricorso agli scavi a cielo aperto.

In ambito internazionale queste tecnologie vengono raggruppate in cinque macro famiglie:

− tecnologie per indagini conoscitive;

− tecnologie di perforazione orizzontale guidata;

− tecnologie di perforazione orizzontale non guidata;

− tecnologie per il riutilizzo o sfruttamento di infrastrutture esistenti;

− tecnologie associate.

Ogni famiglia tecnologica raggruppa numerose soluzioni di intervento, caratterizzate tutte dal limitato impatto socio ambientale. Infatti, rispetto alle tecniche di scavo tradizionale riducono notevolmente il danneggiamento delle strade, la movimentazione dei terreni, i disagi alla collettività (-80% costi socio-ambientali1), aumentano la sicurezza nei cantieri (-70% degli infortuni42) e permettono un sensibile risparmio in termini energetici (-45%3), oltre che dei tempi e dei costi di realizzazione. La normativa italiana già prevede il ricorso ai sistemi di posa con tecnologie trenchless, in particolare attraverso:

- Decreto 4 aprile 2014 Norme Tecniche per gli attraversamenti ed i parallelismi di condotte e canali convoglianti liquidi e gas con ferrovie ed altre linee di trasporto;

- Art. 66, Comma 1 del DPR 495/1992 - Regolamento di attuazione del Codice della Strada Decreto legislativo 285/1992, prevede che gli attraversamenti trasversali in sotterraneo siano realizzati, ove possibile, con sistemi a spinta degli impianti nel corpo stradale;

- Direttiva della Presidenza del Consiglio dei Ministri del 3 marzo 1999 - che si riferisce a queste tecnologie indicandole “sistemi innovativi, non effrattivi” (Art. 5) - tra le finalità (Art. 2) si pone quella di promuovere la scelta di interventi che non comportino la diminuzione della fluidità del traffico e che riducano al minimo, per quanto possibile, lo smantellamento delle sedi stradali, gli scavi, lo smaltimento dei materiali di risulta e i ripristini delle sedi stradali;

1 L. Giacomello, P. Trombetti, per Telecom Italia, Valutazione dei costi socio ambientali delle tecniche di scavo, Anno 2000; Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con IATT, Analisi dell’impatto socio-ambientale delle tecnologie no dig per la posa di infrastrutture, Anno 2013. 2 Osservatorio INAIL, Tecnologie trenchless e riduzione dei rischi, in “Ambiente e Sicurezza” del Il Sole 24 Ore, Anno 2011. 3 Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con Telecom Italia, Efficienza energetica nella posa di infrastrutture di rete, Anno 2013.

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− Law no. 221/2012 provides a guide aimed at "promoting the installation of digital networks using excavation methods with low environmental impact", providing for the subsequent adoption - by the Ministry of Economic Development together with the Ministry of Infrastructure and Transport - of a specific "regulation for excavations";

− Legislative Decree 33/2016 which adopts European Directive 61/2014, laying down measures to reduce the costs of installation of high-speed electronic communication networks, contains a number of provisions that are intended to speed up the installation time of optical fiber and the use of innovative technologies in the field of excavation that are less invasive and costly.

These technologies have a high technological content and therefore require a high level of professionalism by those using it. Moreover, evaluating which of the techniques is the most appropriate requires high technical skills and the choice depends on the characteristics of the soil, on the site of the intervention, on the type of conduct to be installed/restored and on the service it delivers.

The UNI/PdRs "Low environmental impact underground infrastructure technology" are therefore aimed at providing useful elements on these aspects as well as standardize the use thereof.

In extra-urban areas, it is now a fact that the laying of pipes to cross natural (rivers, hills and respect areas, landslide slopes, etc.) or artificial (highways, railways, etc.) obstacles is more economic with the use of trenchless technologies which, among other things, also reduces the subsequent costs of maintenance and recovery of the areas affected by the work.

In urban areas, however, the ability to limit excavations so to decrease direct costs (such as, the movement of soil, excavation protection and the restoration of pavements) and indirect costs (social costs caused by traffic congestion in the presence of extended roadworks) is particularly appreciated.

0.2 HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING (HDD) SYSTEMS

Within the family of “Horizontal directional drilling technologies”, this document aims at providing descriptive specifications of the Horizontal Directional Drilling systems, defining guidelines for the installation of underground infrastructures of utilities (gas, sewage networks, water, energy, telecommunications), using this type of trenchless technology.

HDD consists in controlled and directional drilling from a remote station, enabling machinery to cross through natural and artificial obstacles for the laying of pipelines and cables, or simply to avoid open trench excavations for the installation of any type of underground utility.

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UNI/PdR 26.3:2017

- Legge n. 221/2012 fornisce indicazioni tese a “favorire l’installazione delle reti digitali attraverso metodologie di scavo a limitato impatto ambientale”, prevedendo l’emanazione successiva - a cura del Ministero dello Sviluppo Economico di concerto con il Ministero delle Infrastrutture e Trasporti - di uno specifico “regolamento scavi”;

- Decreto legislativo 33/2016 che recepisce la Direttiva europea 61/2014 recante misure volte a ridurre i costi dell'installazione di reti di comunicazione elettronica ad alta velocità, contiene una serie di disposizioni che hanno come scopo l'accelerazione dei tempi di posa della fibra ottica e l'utilizzo di tecnologie innovative in materia di scavo che siano meno invasive e onerose.

Tali tecnologie hanno un elevato contenuto tecnologico e richiedono pertanto un alto livello di professionalità da parte di chi le utilizza. Inoltre, valutare quale tra le tecniche di intervento senza scavo sia la più appropriata richiede competenze tecniche a tutto tondo, dipendendo la scelta dalle caratteristiche del terreno, dal luogo di intervento, dalla tipologia della condotta da installare/risanare e dal servizio che essa trasporta.

Le UNI/PdR “Tecnologia di realizzazione delle infrastrutture interrate a basso impatto ambientale” si pongono, pertanto, l’obiettivo di fornire elementi utili su questi aspetti oltre che standardizzarne l’utilizzo.

In ambiente extraurbano è ormai un dato di fatto che la posa di tubazioni per l’attraversamento di ostacoli naturali (fiumi, colline e aree di rispetto, versanti franosi, ecc.) o artificiali (nodi autostradali, ferrovie, ecc.) sia più economica con tecnologie trenchless, che, tra l’altro, abbattono decisamente anche i successivi costi di manutenzione e di ripristino degli ambiti interessati dai lavori.

In ambiente urbano, invece, si apprezza soprattutto la possibilità di limitare gli scavi quindi di diminuire i costi diretti (come ad esempio la movimentazione dei terreni, la protezione degli scavi, il ripristino delle pavimentazioni) e quelli indiretti (costi sociali indotti dalla congestione del traffico in presenza di cantieri stradali estesi).

0.2 SISTEMI DI TRIVELLAZIONE ORIZZONTALE CONTROLLATA (TOC)

Nell’ambito della famiglia “Tecnologie di perforazione orizzontale guidata”, il presente documento intende fornire specificazione descrittiva dei sistemi di Horizontal Directional Drilling - in italiano liberamente tradotto come Trivellazione Orizzontale Controllata (TOC) - andando a definire le linee guida per la posa delle reti delle infrastrutture interrate dei sottoservizi (gas, fognature, acqua, energia, telecomunicazioni), impiegando tale tipologia di tecnologia trenchless.

La TOC consiste in perforazioni guidabili e direzionabili da una postazione remota, che consentono di superare ostacoli naturali ed artificiali nella posa di tubazioni e cavi o semplicemente di evitare lo scavo a cielo aperto per la posa di servizi interrati di qualsiasi genere.

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UNI/PdR 26.3:2017

1 SCOPE

This UNI/PdR 26.3:2017 section defines the design criteria for installing network service infrastructures using Horizontal Directional Drilling (HDD) technology, for each public and/or private party, in order to ensure correct management of interventions in the sub-soil, through the application of a series of provisions, both in the estimate phase and during the works and completion on site.

This document describes the actions to be implemented for the optimal definition of the project to be carried out, the operations to be performed with HDD, the guide systems, sludge management, materials making up the pipelines with relative specifications, and the safety criteria to be adopted on the various sites.

The following is excluded from the scope of this UNI/PdR section:

− consolidation of landslide slopes;

− foundation work such as consolidation (low pressure injections, jet-grouting, compensation grouting, etc.);

− clearance of contaminated sites;

− installation of district heating networks.

2 NORMATIVE REFERENCES

This UNI/PdR makes reference, by dated and undated references, to provisions contained in other publications. These normative references are cited at the appropriate points in the text and listed below. For dated references, subsequent amendments or revisions made to any of these publications apply only when cited in the present document as update or review. For undated references, the latest edition of the referenced publication applies.

UNI EN 545 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale e loro assemblaggi per condotte d'acqua - Requisiti e metodi di prova

UNI 598 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale e loro giunti per fognatura - Requisiti e metodi di prova

UNI EN 1555 Sistemi di tubazioni di materia plastica per la distribuzione di gas combustibili - Polietilene (PE)

UNI EN ISO 3183 Industrie del petrolio e del gas naturale - Tubi di acciaio per i sistemi di trasporto per mezzo di condotte

UNI 10576 Protezione delle tubazioni gas durante i lavori nel sottosuolo.

UNI EN 14628 Tubi, raccordi ed accessori di ghisa sferoidale - Rivestimento esterno di polietilene per tubi - Requisiti e metodi di prova

UNI EN 15189 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale - Rivestimento esterno di poliuretano dei tubi - Requisiti e metodi di prova

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UNI/PdR 26.3:2017

1 SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente sezione di prassi di riferimento UNI/PdR 26.3:2017 definisce i criteri progettuali per la posa di infrastrutture dei servizi a rete impiegando la tecnologia Trivellazione Orizzontale Controllata (TOC), per ogni soggetto pubblico e/o privato, al fine di una corretta gestione degli interventi nel sottosuolo, attraverso l’applicazione di una serie di accorgimenti, sia in fase preventiva sia in corso d’opera e in chiusura cantiere.

Il presente documento descrive le azioni da attuare per la migliore definizione del progetto da realizzare, le operazioni da eseguire con la TOC, i sistemi di guida, la gestione dei fanghi, i materiali che costituiscono i tubi con le loro caratteristiche, i criteri di sicurezza da adottare nei cantieri.

Sono esclusi dal campo di applicazione della presente sezione di prassi di riferimento:

− il consolidamento dei versanti franosi;

− le operazioni di fondazione quali i consolidamenti (iniezioni a bassa pressione, jet-grouting, compensation grouting, ecc.);

− la bonifica dei siti inquinati;

− la posa di reti di teleriscaldamento.

2 RIFERIMENTI NORMATIVI

La presente prassi di riferimento rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi e legislativi sono citati nei punti appropriati del testo e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nel presente documento come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento.

UNI EN 545 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale e loro assemblaggi per condotte d'acqua - Requisiti e metodi di prova

UNI 598 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale e loro giunti per fognatura - Requisiti e metodi di prova

UNI EN 1555 Sistemi di tubazioni di materia plastica per la distribuzione di gas combustibili - Polietilene (PE)

UNI EN ISO 3183 Industrie del petrolio e del gas naturale - Tubi di acciaio per i sistemi di trasporto per mezzo di condotte

UNI 10576 Protezione delle tubazioni gas durante i lavori nel sottosuolo.

UNI EN 14628 Tubi, raccordi ed accessori di ghisa sferoidale - Rivestimento esterno di polietilene per tubi - Requisiti e metodi di prova

UNI EN 15189 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale - Rivestimento esterno di poliuretano dei tubi - Requisiti e metodi di prova

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UNI/PdR 26.3:2017

UNI EN 15542 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale - Rivestimento esterno di malta cementizia per tubi - Requisiti e metodi di prova

UNI EN ISO 22476-1:2012 Indagini e prove geotecniche - Prove in sito - Parte 1: Prova penetrometrica con cono elettrico e piezocono

UNI EN ISO 22476-3 Indagini e prove geotecniche - Prove in sito - Parte 3: Prova penetrometrica dinamica tipo SPT (Standard Penetration Test)

UNI CEI 70030 Impianti tecnologici sotterranei - Criteri generali di posa

UNI/PdR 7:2014 Tecnologia di realizzazione delle infrastrutture interrate a basso impatto ambientale - Sistemi di minitrincea

UNI/PdR 26.1:2017 Tecnologia di realizzazione delle infrastrutture interrate a basso impatto ambientale - Sistemi per la localizzazione e mappatura delle infrastrutture nel sottosuolo

3 TERMS AND DEFINITIONS

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

3.1 abrasiveness: Property of the rock which causes wear in cutting tools during excavation. It is also calculated using the CERCHAR index in laboratory testing.

3.2 stickiness, potential of: The tendency of soils, especially clay, to stick and/or adhere to pipes and excavation equipment.

3.3 finish boring: Final operation of finishing a cylindrical hole, consisting of milling until the desired diameter is achieved.

3.4 boring machine / reamer: Boring tool.

3.5 rock mass: In situ rock mass, when considered together with the structural discontinuities of its own natural condition.

3.6 angle of entry and exit: Angle between the horizontal plane and the direction on entry and exit of the drilling profile.

3.7 drill rods: Steel rods that follow the drill head and maintain continuity of the hole throughout all phases of HDD.

3.8 crossing: Refers to the specific field. Pipeline installation constructed for the purpose of crossing beneath a rail line, waterway, road, or any other infrastructure.

3.9 advancement: Term used to indicate the length of drilling which has been completed.

3.10 bentonite: A type of clay produced from the decomposition of volcanic ash, with high water absorption properties.

3.11 casing: Casing tube that can be set/positioned on entry to or exit from the drilling area to overcome special terrain.

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UNI EN 15542 Tubi, raccordi e accessori di ghisa sferoidale - Rivestimento esterno di malta cementizia per tubi - Requisiti e metodi di prova

UNI EN ISO 22476-1:2012 Indagini e prove geotecniche - Prove in sito - Parte 1: Prova penetrometrica con cono elettrico e piezocono

UNI EN ISO 22476-3 Indagini e prove geotecniche - Prove in sito - Parte 3: Prova penetrometrica dinamica tipo SPT (Standard Penetration Test)

UNI CEI 70030 Impianti tecnologici sotterranei - Criteri generali di posa

UNI/PdR 7:2014 Tecnologia di realizzazione delle infrastrutture interrate a basso impatto ambientale - Sistemi di minitrincea

UNI/PdR 26.1:2017 Tecnologia di realizzazione delle infrastrutture interrate a basso impatto ambientale - Sistemi per la localizzazione e mappatura delle infrastrutture nel sottosuolo

3 TERMINI E DEFINIZIONI

Ai fini del presente documento valgono i termini e le definizioni seguenti.

3.1 abrasività: Proprietà della roccia che causa usura degli utensili di taglio durante lo scavo. Viene valutata anche attraverso il test di laboratorio metodo CERCHAR.

3.2 adesione, potenziale di: Tendenza dei terreni soprattutto argillosi ad incollare e/o aderire ai tubi e alle attrezzature di scavo.

3.3 alesatura: Operazione di finitura di un foro cilindrico, consistente nella fresatura fino al raggiungimento del diametro desiderato.

3.4 alesatore / reamer: Utensile per alesare.

3.5 ammasso roccioso: Roccia in sede, considerata assieme alle discontinuità strutturali proprie delle condizioni naturali.

3.6 angolo d’entrata e di uscita: Inclinazione tra il piano orizzontale e la direzione in entrata ed in uscita del profilo di trivellazione.

3.7 aste di trivellazione: Tubi in acciaio che seguono la testa di trivellazione e mantengono la continuità del foro in tutte le fasi della TOC.

3.8 attraversamento: Riferito al campo specifico. Opera edile realizzata per attraversare una strada, un asse ferroviario, un corso d'acqua o una qualsiasi infrastruttura.

3.9 avanzamento: Termine usato per indicare la lunghezza della perforazione già realizzata.

3.10 bentonite: Tipo di argilla generata dalla decomposizione della cenere vulcanica, con alte proprietà di assorbimento dell’acqua.

3.11 casing: Tubo guaina che può essere infisso/posizionato all’entrata o all’uscita della trivellazione per superare terreni particolari.

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3.12 pipe string: The pipe string is made up of pre-welded pipes or the cable duct installed in one or more sections starting from the drilling point of exit.

3.13 Cone Penetration Test (CPT): test aimed at determining the resistance to penetration of a special cone-shaped tool applying constant advancement.

[UNI EN ISO 22476-1:2012, definition 3.1.3]

3.14 directional control: System to control the drilling head and direct it according to the design profile.

3.15 Standard Penetration Test (SPT): Test aimed at determining the resistance of soil in a bore hole to the dynamic penetration of a special tool, calculating the number of blows necessary to reach a pre-set advancement.

3.16 diameter: Dimension of the pipe, measured from the two ends and passing to the centre. “OD” indicates the outer diameter measured at the extrados of the pipe. “ID” indicates the inner diameter measured at the intrados of the pipe. “DN” is a dimensionless designator of pipe size. It indicates standard pipe size when followed by the specific size designation number.

3.17 drilling diameter: The diameter of drilling within which the pipe string is pulled.

3.18 direction: Progress of the elevation plane of the design gradients and/or the excavation.

3.19 slurry: Mixture of excavated solid materials and the fluid circulated for its removal.

3.20 filter-press: A device to extract liquid (water) from sludge which otherwise cannot be removed using the separator.

3.21 drilling fluids: Fluids normally with a betonite and/or polymer content required in the various HDD phases. These are referred to as "slurry" when they come into contact with the soil.

3.22 pilot hole: This consists in drilling along the pre-set profile, starting from the point of entry and ending at the point of exit, establishing the continuity of rods between the two points that act as a guide for all subsequent phases of HDD.

3.23 tensile force: The force required to overcome friction in the hole and drill the pipeline.

3.24 GPR: Abbreviation of Ground Probing Radar. Also referred to as ground inspection radar.

NOTE A synonym is also the term Georadar.

3.25 georadar: Geological radar. See 3.24 GPR.

3.26 anti-rotation joint Rotary joint inserted between the reamer and pullback head to prevent rotation of the pipe string to be laid.

3.27 soilliquefaction: when the soil completely loses resistance to the cutter as a result of applied stress.

3.28 lubrication: An action to reduce the skin friction between the pipe and soil.

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3.12 colonna di varo: La colonna di varo è costituita dai tubi presaldati o dal cavidotto predisposto in una o più tratte a partire dal punto di uscita della trivellazione.

3.13 Cone Penetration Test (CPT – prova penetrometrica statica): Prova finalizzata a determinare la resistenza a penetrazione di un apposito utensile di forma conica applicando un avanzamento costante

[UNI EN ISO 22476-1:2012, definizione 3.1.3]

3.14 controllo direzionale: Sistema di controllo della testa di perforazione per direzionarla secondo il profilo di progetto.

3.15 Standard Penetration Test (SPT – prova penetrometrica standard): Prova finalizzata a determinare la resistenza del suolo a fondo foro alla penetrazione dinamica di un apposito utensile calcolando il numero di colpi necessari per raggiungere un avanzamento prestabilito.

3.16 diametro: Dimensione della tubazione, misurata dalle due estremità passando per il centro. “De” indica il diametro esterno misurato all’estradosso della tubazione, “Di” indica il diametro interno misurato all’intradosso della tubazione. “DN” diametro nominale è il diametro convenzionale con cui si caratterizzano le tubazioni.

3.17 diametro di perforazione: Il diametro della perforazione entro cui viene tirata la colonna di varo.

3.18 direzione: Andamento plano altimetrico delle livellette di progetto e/o di perforazione.

3.19 fanghi: Miscela costituita dal materiale fresato e dal fluido di perforazione messo in circolazione per l’asportazione dello stesso.

3.20 filtropressa: Apparecchiatura per estrarre dai fanghi la parte liquida (acqua) che non è stato possibile dividere con il separatore.

3.21 fluidi di perforazione: Fluidi solitamente bentonitici e/o polimerici necessari nelle varie fasi della TOC. Sono denominati “fanghi” quando entrano in contatto con il terreno.

3.22 foro pilota: Si tratta della perforazione lungo il profilo prestabilito che parte dal punto di entrata e termina al punto di uscita, stabilendo la continuità di aste tra i due punti che fa da guida a tutte le fasi successive della TOC.

3.23 forza di trazione: La forza necessaria per superare l’attrito nel foro e varare la condotta.

3.24 GPR: Abbreviazione di Ground Probing Radar. Alla lettera significa “radar per il sondaggio del suolo”, ma può essere tradotto come “radar per l’introspezione del suolo”.

NOTA Come sinonimo è usato anche il termine Georadar.

3.25 georadar: Geological radar, ossia radar geologico. Si veda 3.24 GPR.

3.26 giunto antirotazionale Giunto girevole che viene inserito tra l’alesatore e la testata di tiro per evitare la rotazione della colonna di varo da posare.

3.27 liquefazione del terreno: Completa perdita della resistenza al taglio del terreno come conseguenza di sollecitazioni dinamiche.

3.28 lubrificazione: Azione tendente alla riduzione dell'attrito tubo-terreno.

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3.29 pipe string length: Assembly length of the pre-welded pipe string for insertion by pullback.

3.30 torque: The torque required to overcome rotation forces during the boring phase.

3.31 mud motor: Turbine drilling head activated by the hydro-mechanical action of the fluids.

3.32 overbend: A section of the pipeline from the drilling point of exit to the point of return to parallel alignment with the land surface. The amplitude of the overbend depends on the drilling exit angle and mechanical properties of the pipeline to be inserted.

3.33 drive station: Drilling drive position which may be located directly on the RIG or in the special cab, or simply separate from the RIG.

3.34 radius of curvature Radius of the drilling profile, which shall be compatible with the mechanical properties of the drill rods and pipelines to be installed.

3.35 combined radius: Radius obtained from the combination of a horizontal and vertical curvature.

3.36 RIG: Machine used for drilling.

3.37 RQD-Index (Rock Quality Designation): Index used to describe the quality of rock based on the percentage of whole elements with a length <10 cm extracted from a core sample.

3.38 directional drill bit: Typical tool used in HDD and essential to direct drilling.

3.39 separator: System which separates the coarse solid fraction from the slurry.

3.40 stratigraphic section: Reconstruction of the sequence of layers along the drilling profile.

3.41 entry and exit sections: Straight section normally made for medium to large diameter drilling, both on entry and exit.

3.42 gravel replacement-clearance: Operation that may be performed on the HDD point of entry and exit for overcome gravel deposits: it consists in replacing the gravel with sand or fine soil or cementing off the gravel to enable subsequent drilling.

3.43 trenchless (no dig) technologies: Technologies with low environmental impact that enable the reclaiming, re-use and construction of new service networks, limiting the need for open trench excavations.

[UNI/PdR 7:2014, definition 3.5]

3.44 pullback head: Tool connected to the pipeline to enable pulling action to lay the pipe in the prepared hole.

3.45 slurry mixer unit: Equipment with tank for preparation of drilling fluids.

3.46 vibrating screen unit Equipment used to convey residual slurry to separate the drilling fluid from excavated soil.

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3.29 lunghezza colonna di varo: Lunghezza di assemblaggio della colonna di tubazioni presaldate per l’inserimento mediante tiro posa.

3.30 momento torcente: La coppia necessaria per vincere gli sforzi di rotazione durante la fase di alesatura.

3.31 motore a fanghi: Testata di perforazione a turbina attivata dall’azione idromeccanica dei fluidi.

3.32 overbend: Tratto della colonna di varo dal punto di uscita della trivellazione fino al ritorno al parallelismo con la superficie topografica. L’ampiezza dell’overbend dipende dall’angolo di uscita della trivellazione e dalle caratteristiche meccaniche della tubazione da inserire.

3.33 postazione di manovra: Posizione di guida della trivellazione che può essere posizionata direttamente sul RIG o in apposita cabina o semplicemente separata dal RIG.

3.34 raggio di curvatura Raggio del profilo di trivellazione che deve essere compatibile con le caratteristiche meccaniche delle aste di trivellazione e delle tubazioni da installare.

3.35 raggio combinato: Raggio derivante dalla combinazione di una curvatura orizzontale e verticale.

3.36 RIG: Macchina per eseguire la perforazione.

3.37 RQD-Index (Rock Quality Designation): Indice utilizzato per descrivere la qualità della roccia basata dalla percentuale di elementi interi di lunghezza < 10 cm estratti da un carotaggio.

3.38 scarpa direzionale (bit): Utensile caratteristico delle TOC indispensabile per direzionare la trivellazione.

3.39 separatore: Impianto per separare la frazione solida grossolana dai fanghi risultanti dalla lavorazione.

3.40 sezione stratigrafica: Ricostruzione della successione di strati lungo il profilo della trivellazione.

3.41 sezioni di entrata ed uscita Tratto rettilineo solitamente realizzato per le perforazioni di medio – grande diametro sia in entrata sia in uscita trivellazione.

3.42 sostituzione-bonifica delle ghiaie: Operazione che può essere realizzata nel tratto di entrata e uscita TOC per superare depositi ghiaiosi: consiste nel sostituire la ghiaia con sabbia o terreni fini o provvedere alla cementazione delle ghiaie rendendole trivellabili.

3.43 tecnologie trenchless (no dig): Tecnologie a basso impatto ambientale che consentono il rinnovo, il risanamento e la realizzazione di nuove reti di servizi limitando gli scavi a cielo aperto.

[UNI/PdR 7:2014, definizione 3.5]

3.44 testata di tiro: Utensile che viene collegato alla colonna di varo per consentirne il tiro posa nel foro predisposto.

3.45 unità di miscellazione fanghi: Attrezzatura con serbatoio per la preparazione dei fluidi di perforazione.

3.46 unità di vibrovaglio: Attrezzatura in cui si convoglia il fango di risulta per separare il fluido di trivellazione dal terreno scavato.

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3.47 pipe string / pull-back phase: Final phase of HDD consisting in the pull-back of the set of pre-welded pipes or cable duct or pipes in general into the previously drilled hole.

4 PRINCIPLE

This UNI/PdR section has been drawn up according to the logical principle of the design and construction of the works. For the purpose of providing the correct information on the technique of laying pipe using Horizontal Directional Drilling, a report on the preliminary investigations which shall be performed to ascertain the possibility of using HDD technology shall be drafted, followed by a detailed explanation of this technology and the specifications of the pipes used. The specifications of the project design are described, with particular reference to the construction documents necessary to achieve the executive design. Lastly, the aspects linked to the work site are dealt with, with the description of the areas of operation and the manufactured components typically used in HDD technology. The use of HDD in urban environments is dealt with in a specific clause (see 6.5.3) of the document to illustrate this particular operating context. 5 PRELIMINARY INVESTIGATION

5.1 GENERAL

The preliminary investigation serves to evaluate the feasibility of Horizontal Directional Drilling in order to define the executive project. The entity and quality of the preliminary investigations depend on the environmental context of the new infrastructure and the type of underground utility to be installed. It is evident that for horizontal directional drilling in urban environments, preliminary investigations, while not neglecting a geological characterisation of the sub-soil, shall focus above all on georadar investigations to ensure correct surfaces of the underground utilities already present in the subsoil (see 5.12), while for the installation of a new infrastructure in an extra-urban environment or at greater depths in urban environments, more attention is paid to the geological, geotechnical and geomechanical aspects of the terrain to be crossed through. In any event the preliminary investigations required shall be defined by a qualified professional, who has the knowledge of directional drilling technologies and issues in crossing through complex environments and terrains. In general, preliminary investigations to define the feasibility and design of a directional drilling project shall take into account various basic documents. This information regards the topography of the intervention area, the geology and stratigraphic and geotechnical characteristics of the entire sector affected by the drilling and a survey of possible underground utilities already present in situ.

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3.47 varo / fase di tiro-posa: Fase finale della TOC che comprende il tiro dentro il foro già eseguito della colonna di tubazioni presaldate o di cavidotti o di tubi in genere.

4 PRINCIPIO

La presente sezione di prassi di riferimento è stata elaborata secondo il principio logico della progettazione e della realizzazione dell'opera.

Al fine di fornire la corretta informazione sull'utilizzo della tecnologia di posa mediante Trivellazione Orizzontale Controllata sono descritte le indagini che devono essere eseguite preliminarmente per accertare la possibilità di impiego della Tecnologia TOC, passando poi alla descrizione dettagliata della tecnologia, proseguendo nella caratterizzazione delle tubazioni impiegate. Si sono poi descritti gli aspetti specifici della progettazione, con riferimento particolare agli elaborati progettuali necessari per giungere alla progettazione esecutiva. Infine sono stati affrontati gli aspetti legati al cantiere con la descrizione degli spazi operativi e dei manufatti tipici impiegati nell'utilizzo della Tecnologia TOC. L’impiego delle TOC in ambito urbano è trattato in uno specifico punto (vedere 6.5.3) del documento per illustrarne meglio le peculiarità operative.

5 INDAGINI PRELIMINARI

5.1 GENERALITÀ

Le indagini preliminari sono propedeutiche a valutare la fattibilità di una perforazione orizzontale guidata e per definirne il progetto esecutivo. L’entità e la qualità delle indagini preliminari dipendono dal contesto ambientale in cui la nuova infrastruttura deve inserirsi e dalla tipologia stessa del sottoservizio da posare. È del tutto evidente che per la posa con perforazione guidata in ambito urbano le indagini preliminari, non trascurando una caratterizzazione geotecnica del sottosuolo, si debbano incentrare soprattutto su indagini georadar per la corretta rilevazione dei sottoservizi già presenti nel sottosuolo (vedere 5.12), mentre per la realizzazione di una nuova infrastruttura in ambito extraurbano o a elevata profondità in ambito urbano viene data maggiore enfasi agli aspetti geologici, geotecnici e geomeccanici dei terreni da attraversare. In ogni caso l’indagine preliminare da eseguire deve essere definita da un professionista abilitato, che abbia le necessarie conoscenze delle tecnologie di perforazione guidata e delle problematiche di attraversamento di ambiti e terreni complessi. In generale, le indagini preliminari per definire la fattibilità e la progettazione di un progetto di perforazione guidata devono prendere in considerazione vari documenti di base. Tali informazioni sono relative alla topografia dell’area oggetto di intervento, alla geologia e alle caratteristiche stratigrafiche e geotecniche di tutto il settore sotteso dalla trivellazione e del rilievo di possibili sottoservizi già presenti in sito.

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5.2 TOPOGRAPHY

On an adequate scale, the drilling points of entry and exit shall be surveyed, in order to define the positions of equipment, access points, pipeline assembly areas etc. The topographic profile along the possible drilling axis shall also be measured.

5.3 GEOLOGY AND SUBSOIL

To perform directional drilling, adequate and comprehensive investigations shall be completed on the soil along the entire route of the planned drilling operation. This will enable an evaluation of project feasibility and can reduce risks related to geology and interference with other underground services. Planning of the necessary investigations, professional monitoring of the site and laboratory activities, as well as preparation of the draft report of investigations on the soil, shall be conducted by a geotechnical/geological consultant, familiar with the processing methods and particular aspects of directional drilling technologies. Clauses 5.4 to 5.12 list the investigations to be performed according to the characteristics of the project concerned. 5.4 CLASSIFICATION AND EVALUATION OF EXISTING DOCUMENTS It is also advisable to examine, as far as possible, the geological maps related to the site in question, as well as thematic maps, and all possible geotechnical studies conducted in the area, even if for other purposes (building foundations, systems, laying of infrastructures, etc.). This preliminary operation enables optimal planning of subsequent geognostic surveys. 5.5 SURVEYS BY CONTINUOUS CORE BORING Core boring surveys shall enable a stratigraphic reconstruction that is as accurate as possible; the number and location will be defined according to the work concerned. The depth of these surveys shall be several metres more than the possible depth of the drilling profile. It is particularly important that surveys are not carried out on an axis with the profile of possible boring and that at the end they are adequately sealed to avoid a preferential outlet for drilling mud or siphoning during the boring phase. The cores retrieved during the surveys are to be placed in cataloguing cases, photographed and left at the disposal of the Client and the Company that has been appointed to carry out the boring, until the end of the work. During the surveys, samples of undisturbed and/or rehandled soil may be taken for submission to subsequent geotechnical laboratory tests. If gravel is present, at least some of the surveys should use a core bore with a larger diameter (> 150 mm), to improve evaluation of the diameter of the clasts.

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5.2 TOPOGRAFIA

Deve essere rilevata, in scala adeguata, l’area di entrata ed uscita trivellazione in modo da poter definire il posizionamento delle attrezzature, gli accessi, l’area di assemblaggio delle tubazioni, ecc. Deve essere inoltre rilevato il profilo topografico in asse con la possibile trivellazione.

5.3 GEOLOGIA E SOTTOSUOLO

Per realizzare una perforazione guidata devono essere effettuate delle indagini adeguate e complete del suolo lungo tutto il tragitto di trivellazione pianificato. Ciò consente di valutare la fattibilità del progetto e ridurre i rischi geologici e di interferenza con altri servizi interrati. La pianificazione delle indagini necessarie, il monitoraggio professionale del sito e le attività di laboratorio, nonché la stesura della bozza del report delle indagini sul suolo, devono essere effettuati da un consulente geotecnico/geologo, che conosca i metodi di lavorazione e le particolarità delle tecnologie di perforazione guidata. Nei punti da 5.4 a 5.12 si elencano le indagini da utilizzare in funzione, delle caratteristiche del progetto da porre in essere.

5.4 CLASSIFICAZIONE E VALUTAZIONE DEI DOCUMENTI ESISTENTI

È opportuno esaminare, per quanto possibile, sia le carte geologiche relative al sito in questione, sia le carte tematiche, sia tutti i possibili studi geotecnici eseguiti in zona, anche per scopi diversi (fondazioni di edifici, impianti, posa infrastrutture, etc.). Questa operazione preliminare consente di pianificare al meglio le successive indagini geognostiche.

5.5 SONDAGGI A CAROTAGGIO CONTINUO

I sondaggi a carotaggio debbono consentire una ricostruzione stratigrafica il più possibile accurata; il numero e la posizione andranno definiti in funzione dell’opera. La profondità dei sondaggi deve superare di alcuni metri la possibile profondità del profilo di trivellazione. È opportuno che i sondaggi vengano eseguiti non in asse con il profilo di possibile trivellazione e al termine vengano adeguatamente sigillati per evitare che, in fase di trivellazione, si creino vie di uscita preferenziale per i fanghi di perforazione o sifonamenti. Le carote recuperate nel corso dei sondaggi devono essere collocate in cassette catalogatrici, fotografate e lasciate a disposizione della Committente e dell’Impresa che sarà incaricata di eseguire la trivellazione, fino al termine dei lavori. Nel corso dei sondaggi possono essere recuperati campioni di terreno indisturbati e/o rimaneggiati che sono da sottoporre a successive indagini di laboratorio geotecnico. Nel caso di presenza di ghiaie è bene che almeno qualcuno dei sondaggi abbia un diametro maggiorato di carotaggio (> 150 mm), in modo da poter valutare meglio il diametro dei clasti.

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During the surveys, the presence of the phreatic surface shall be registered and, upon specific request, the permeability situated in the various registered layers shall be measured with Lugeon or similar tests. If required, samples of phreatic water and possible supply water should be taken, which can provide essential information in the processing of drilling fluids.

5.6 PENETROMETRIC TESTS

To determine fundamental parameters of the soil, such as the compactness of low cohesive soil and the consistency of high cohesive soil, or to identify the borders within the structure of the layer, the following penetration tests may be used:

− Cone Penetration Test (CPT);

− Standard Penetration Test (SPT).

The CPT (Cone Penetration Test) serves to determine a number of geotechnical characteristics of the terrain by measuring the resistance to penetration of a special cone-shaped tool, applying constant advancement, as specified in UNI EN ISO 22476-1. The SPT (Standard Penetration Test) serves to determine a number of geotechnical characteristics of the terrain by measuring the resistance to penetration of a special tool, calculating the number of blows required to reach a set advancement value, as specified in UNI EN ISO 22476-3. Table 1 states the evaluation of relative density on the basis of the NSPT data. Table 1 bis shows the density values of loose soils according to the CPT and NSPT with relative Modules of Elasticity. Furthermore, on the basis of the above values, constant C is specified, for use when calculating the minimum curvature radius of the pipelines to be laid using HDD.

DENSITY EVALUATION OF GRANULAR SOIL

SAND/GRAVEL N.S.P.T. (blows/30 cm)

VERY LOOSE < 4

LOOSE 4 ÷ 10

MEDIUM DENSITY 10 ÷ 30

DENSE 30 ÷ 50

VERY DENSE > 50

Table 1 - Evaluation of granular soil density

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Nel corso dei sondaggi deve essere rilevata la presenza della falda freatica e su richiesta specifica, misurata la permeabilità in sito dei vari strati rilevati con prove Lugeon o similari. Vanno inoltre recuperati, se richiesto, campioni di acqua di falda e delle acque di possibile approvvigionamento la cui conoscenza può essere di notevole importanza per l’elaborazione dei fluidi di perforazione. .

5.6 PROVE PENETROMETRICHE

Per determinare parametri fondamentali relativi al suolo, quali la compattezza di suoli a bassa coesione e la consistenza di suoli ad alta coesione, o per identificare i confini entro la struttura dello strato, possono essere utilizzati i seguenti test di penetrazione:

− Cone Penetration Test (CPT – prove penetrometriche statiche);

− Standard Penetration Test (SPT – prove penetrometriche standard).

La prova CPT ( Cone Penetration Test ) serve a determinare alcune caratteristiche geotecniche dei terreni per mezzo della resistenza a penetrazione di un apposito utensile di forma conica applicando un avanzamento costante, secondo quanto indicato dalla UNI EN ISO 22476-1. La prova SPT ( Standard Penetration Test ) serve a determinare alcune caratteristiche geotecniche dei terreni per mezzo della resistenza del suolo alla penetrazione dinamica di un apposito utensile calcolando il numero di colpi necessari per raggiungere un avanzamento prestabilito, come definito dalla UNI EN ISO 22476-3. Nella tabella 1 è riportata la valutazione della densità relativa in base ai dati NSPT. Nella tabella 1 bis sono riportati i valori di densità dei terreni sciolti in funzione di CPT e NSPT con i relativi Moduli di Elasticità. Inoltre, sulla base di detti valori è indicata la costante C da utilizzare nei calcoli del raggio di curvatura minimo delle condotte da posare tramite TOC.

VALUTAZIONE DELLA DENSITA’ DI TERRENI GRANULARI

SABBIE/GHIAIE N.S.P.T. (colpi/30 cm)

MOLTO SCIOLTO < 4

SCIOLTO 4 ÷ 10

MEDIAMENTE ADDENSATO 10 ÷ 30

ADDENSATO 30 ÷ 50

MOLTO ADDENSATO > 50

Tabella 1 - Valutazione della densità di terreni granulari

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UNI/PdR 26.3:2017

Soil conditions

Cone Penetration Test (CPT)

Standard Penetration Test

(SPT)

Module of Elasticity

Es

Subsoil factor C

qc [MPa] N30 [blows/30 cm]

[MPa] [-]

Sand, very dense >20 >50 100-200 8,500

Sand, medium density 10-20 25-50 50-100 9,400

Sand, low density 5-10 10-25 20-50 10,200

Clay, dense >2.0 >8 10-25 10,500

Clay, medium density 1.0-2.0 2-8 5-10 11,500

Soft clay, lime <1.0 <2 0-5 12,500

Table 1 bis – Loose soil density/CPT – NSPT. Module of Elasticity– Subsoil factor Constant for calculation of curvature radius

5.7 GEOPHYSICAL INVESTIGATIONS

Geophysical investigations serve to verify results and data obtained from geotechnical survey holes. Geophysical data are calibrated according to the results of the survey holes. The type, necessity and capacity of the geophysical investigations depend on the stratigraphic situation reconstructed on the basis of core boring surveys. To obtain the basic geophysical results needed for drilling, the following technologies may be used:

− georadar;

− geoelectric;

− geoseismic.

Georadar is particularly suitable to determine the borders of layers as well as isolated objects (e.g. pebbles, other underground utilities, obstacles etc.). Short electromagnetic pulses are sent into the soil from a source positioned on ground level. The electromagnetic waves are reflected inter alia at the limits of the layers and recorded by the receivers on ground level. This therefore records the duration and amplitude of the pulse reflections. The results of the electromagnetic survey depend significantly on the geology. The constraints of the GPR method are related to layers with higher levels of conductivity, e.g. clay, which can disturb the signal due to the relatively high capacity for absorption of the signals. This constitutes a non-destructive method to map underground services and structures, processing plans containing all information on positions, depth and dimensions of the surveyed areas. The georadar method is thus an essential means to prepare a preliminary design of a underground utility in an urban environment (gas, telecommunications, electrical, water and sewage networks). For operating aspects related to the georadar method, refer to section 1 of UNI/PdR 26:2017.

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UNI/PdR 26.3:2017

Tabella 1 bis – Densità terreni sciolti/CPT – NSPT. Modulo Elastico – Fattore sottosuolo Costante per calcolo raggi di curvatura

5.7 INDAGINI GEOFISICHE

Le indagini geofisiche servono per verificare i risultati e i dati ottenuti dai fori di sondaggio geotecnici. I dati geofisici sono calibrati in base ai risultati dei fori di sondaggio. Il tipo, la necessità e la portata delle indagini geofisiche è funzione della situazione stratigrafica ricostruita sulla base dei sondaggi a carotaggio. Per ottenere i risultati geofisici di base necessari per le trivellazioni si possono applicare le seguenti tecnologie:

− georadar;

− geoelettrica;

− geosismica.

Il georadar è particolarmente adatto per determinare i confini degli strati nonché gli oggetti isolati (es. ciottoli, altri sottoservizi, ostacoli etc). Gli impulsi elettromagnetici brevi sono inviati nel suolo da una fonte posizionata al livello del terreno. Le onde elettromagnetiche vengono riflesse inter alia in corrispondenza dei limiti degli strati e registrate da ricevitori al livello del terreno. Si registrano quindi la durata e l’ampiezza delle riflessioni degli impulsi. Il risultato dell’indagine elettromagnetica dipende fortemente dalla geologia. Le restrizioni del metodo GPR sono legate a strati con conduttività più elevata, es. argilla, che possono disturbare il segnale, a causa della loro capacità di assorbimento relativamente alta dei segnali stessi. Consente in maniera non distruttiva la mappatura di servizi e strutture interrate, elaborando planimetrie contenenti informazioni su posizioni, profondità e dimensione di quanto rilevato. Il metodo del georadar risulta indispensabile come strumento propedeutico alla progettazione di un tracciato di un sottoservizio in ambito urbano (gas, telecomunicazioni, reti elettriche, idriche e fognature). Per gli aspetti operativi relativi al metodo del georadar si rimanda alla sezione 1 della UNI/PDR 26:2017.

Condizioni del suolo

Prova penetrometrica statica (CPT)

Prova penetrometrica standard (SPT)

Modulo elastico Es

Fattore sottosuolo

C qc [MPa] N30

[colpi/30 cm] [MPa] [-]

Sabbia, molto densa >20 >50 100-200 8.500

Sabbia, di media densità 10-20 25-50 50-100 9.400

Sabbia, di bassa densità 5-10 10-25 20-50 10.200

Argilla, densa >2.0 >8 10-25 10.500

Argilla, media densità 1.0-2.0 2-8 5-10 11.500

Argilla morbida, limo <1.0 <2 0-5 12.500

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The application of geoelectrical measurement methods can also facilitate investigations of of sub-soil layer structures. It is assumed that the various layers differ to a measurable extent in terms of their respective electrical resistivity. When applying geoelectrical measurement, a row of probes and electrodes is positioned in a straight line in the subsoil. The electrodes are positioned outside, while the probes are positioned inside. Then an electrical current in the subsoil is powered via electrodes, with which the probes measure and record the electric voltage. The apparent resistance can be calculated from the current and voltage measured for each individual layer. The conclusions on the structure of the layer can be processed by comparison with the reference data. The seismic measurement methods are to some extent similar to the GPR method. While the GPR method uses electromagnetic pulses, seismic measurements use sound waves. The receivers (geophones) record the reflections of the sound waves emitted by the subsoil. Thanks to this method it is possible to distinguish the layers of terrain that show distinct verified borders, and to locate single objects, notwithstanding the fact that layers show marked transitions with regard to porosity, density, etc. Table 2 lists various geophysical methods to be taken into consideration, with their areas of application and relative advantages and disadvantages.

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L’applicazione dei metodi di misurazione geoelettrici può anche agevolare la determinazione della struttura dello strato nel sottosuolo. Si presuppone che i vari strati differiscano in modo misurabile per quanto riguarda la loro rispettiva resistività elettrica. Quando si applica la misurazione geoelettrica, una fila di sonde e di elettrodi viene posizionata in una linea diritta nel sottosuolo. Gli elettrodi sono posizionati all’esterno, mentre le sonde sono posizionate all’interno. Successivamente, una corrente elettrica nel sottosuolo viene alimentata da elettrodi tramite i quali le sonde registrano il voltaggio elettrico. La resistenza apparente può essere calcolata dalla corrente e dal voltaggio misurato per ogni strato individuale. Le conclusioni sulla struttura dello stato possono essere tratte confrontando i dati di riferimento. I metodi di misurazione sismica sono in una certa misura simili al metodo GPR. Dove tale metodo utilizza impulsi elettromagnetici, la misurazione sismica utilizza onde sonore. I ricevitori (geofoni) registrano le riflessioni delle onde sonore emesse dal sottosuolo. Grazie a questo metodo è possibile distinguere gli strati del terreno che presentano confini distinti accertati e localizzare singoli oggetti, fermo restando che gli strati presentino transizioni nette relativamente alla porosità, densità, ecc. Nella Tabella 2 sono elencati i vari metodi geofisici da prendere in considerazione con le loro aree di applicazione e relativi vantaggi e svantaggi.

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METHOD BASIC PRINCIPLE

AREAS OF APPLICATION Adv. = main advantages DEFECTS

Geological radar Reflection of electromagnetic waves on the interfaces

Detection of interfaces, various networks and obstacles (metal or non-metal) Adv.: rapid, not very difficult Continuous high resolution profile

Difficult to implement and interpret (by specialists). Absent in clay soils or in water table, max. depth 5-10 m. Penetration < 2 m if mesh diameter is 20 mm

RMT (radio-magneto-tellury) Measurement of resistivity by means of disturbance to the electromagnetic field of a radio transmitter

Geological identification of the soil and buried objects (metal or non-metal). Adv.: continuous profiles, very quick, economical, good lateral resolution. No negative geological guide.

Inspected depth not well controlled. Disturbed by metal mesh (but could be an advantage) Not very suitable for urban areas (strong interference due to signals)

Electromagnetic methods with transmitter close by Creation of Foucault currents, measurement of induced field

Geological identification of the soil. Detection and position of metal mesh. Adv.: easy to implement and efficient.

Penetration depth: - EM 31: 3-4 m, - EM 34: 10 m, Discontinuous profiles, frequent interference in urban areas.

Electrical method Measurement of apparent resistivity by the injection of direct current and measurement of the potential difference

Geological identification of the soil Adv. = control of depth and lateral and vertical resolution Suitable for all types of soil

Discontinuous profiles. In urban areas, guaranteeing the correct electric contact with the soil.

Electrostatic quadrupole Same as electrical method (current from 10 to 50 kHz)

Same as electrical method, but: - continuous profiles and faster - usable for road surfaces

Limited experience

Electrical method in aquatic sites Measurement of resistivity from current injection, measurement of ΔP by means of electrodes dragged across bed

Geological identification of the soil Adv. = control of depth and lateral and vertical resolution. Continuous profiles. Low cost, suitable for all types of soil.

Seismic refraction Refraction of seismic waves on layers at increasing speeds with the Depth

Researching dimensions of a substrate. Evaluation of mechanical characteristics of layers.

Presumes a low trough Poor horizontal resolution. In the city: frequent static; requires lightweight sources.

Seismic reflection Reflection of seismic waves on contrasting interfaces

Definition of the geometry of layers, in soil or in aquatic sites Adv.: rapid method that provides a continuous profile.

In this city it is preferable to work at night. Absent underwater if the bed is muddy with gas bubbles

Seismic surface waves (SASW) Analysis of dispersion of superficial seismic waves

Identification of hard points or decompressed points (according to the distribution of the cutting module)

Requires a stratified soil. Usable in the city (light sources) Not common in France

Microgravimetry Local variations in the gravitational field

Localised search of spaces, decompressed and undulating areas of substrate

Poor resolution; Small cavities (dia < 2 m) Not visible if depth > 5 m. Poor efficiency. Requires complex corrections in urban areas.

Table 2 - Geophysical methods

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METODO PRINCIPIO DI BASE

AREE DI APPLICAZIONE Van. = vantaggi principali DIFETTI

Radar geologico Riflesso di onde elettromagnetiche sulle interfacce

Rilevamento di interfacce, varie reti e ostacoli (metallici o non metallici) Van.: rapido, non molto scomodo Profilo continuo ad alta risoluzione

Difficile implementazione e interpretazione (da specialisti). Assente in terreni argillosi o nella falda freatica, prof. max 5-10 m. Penetrazione < 2 m se le reti sono di dia. 20 mm

RMT (radio-magnetomellaturgia) Misurazione della resistività tramitep erturbazioni nel campoelettromagnetico di un trasmettitoreradio

Identificazione geologica del terreno e degli ostacoli sepolti (metallici o non metallici). Van.: profili continui, molto rapido, economico, Buona risoluzione laterale. Nessuna guida negativa geologica.

Profondità ispezionata noncontrollata bene. Disturbata da reti metalliche (ma può essere unvantaggio). Non molto idoneo per aree urbane (forti interferenze per i segnali)

Metodi elettromagnetici contrasmettitore vicino Creazione di correnti di Focault, misurazione del campo indotto

Identificazione geologica del terreno. Rilevamento e posizione delle reti metalliche. Van.: facile da implementare ed efficiente.

Profondità di penetrazione: - EM 31: 3-4 m, - EM 34: 10 m, Profili discontinui, interferenze frequenti nelle aree urbane.

Metodo elettrico Misurazione di resistività apparente mediante iniezione di corrente diretta e misurazione della differenza potenziale

Identificazione geologica del terreno Van. = controllo della profondità e risoluzione laterale e verticale Idoneo per tutti i tipi di terreno

Profili discontinui. Nelle aree urbane, garantire il corretto contatto elettrico con il terreno.

Quadripolo elettrostatico Uguale al metodo elettrico (corrente da 10 a 50 kHz)

Uguale al metodo elettrico, ma: - profili continui e più veloci - utilizzabile per i manti stradali

Esperienza limitata

Metodo elettrico in siti acquatici Misurazione della resistività da iniezione corrente; misurazione ΔP tramite elettrodi trascinati sulfondale

Identificazione geologica del terreno Van. = controllo della profondità e risoluzione laterale e verticale. Profili continui. Basso costo, idoneo a tutti i tipi di terreno

Rifrazione sismica Rifrazione di onde sismiche su strati a velocità in aumento con la Profondità

Ricerca della dimensione di un sostrato. Valutazione delle caratteristiche meccaniche degli strati

Presuppone un basso avallamento. Risoluzione orizzontale scarsa. In città: statico frequ.; richiede fonti leggere.

Riflessione sismica Riflessione di onde sismiche su interfacce contrastanti

Definizione della geometria degli strati, in terreni o in siti acquatici Van.: metodo rapido che fornisce un profilo continuo

In città, è preferibile lavorare di notte Sottacqua assente se la base è fangosa con bolle di gas

Onde di superficie sismiche (SASW) Analisi della dispersione di onde di superficie sismiche

Identificazione di punti duri o decompressi (in base alla distribuzione del modulo di taglio)

Presuppone un suolo stratificato. Utilizzabile in città (fonti leggere) Non diffuso in Francia

Microgravimetria Variazioni locali del campo gravitazionale

Ricerca localizzata di spazi, aree decompresse e ondulanti del sostrato

Scarsa risoluzione; Piccole cavità (dia < 2 m) Non visibile se la prof. > 5 m. Scarsa efficienza. Richiede correzioni complesse nelle aree urbane.

Tabella 2 – Metodi geofisici

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5.8 LABORATORY TESTS

The samples obtained during the investigations in situ shall be examined in a laboratory. Laboratory tests shall provide the following data:

- granulometric and condensing curves of inconsistent material: to evaluate stability of the hole over time;

- Atterberg limits in cohesive materials: to evaluate risks of blockage both during the drilling phase and in the pipeline pull-back phase;

- unconfined compression tests in the presence of rock (possibly with abrasion and hardness tests): to evaluate the capacity of cutters and reaming tools in handling this material.

- permeability of fine soil.

Table 3 summarises the laboratory tests required, while Tables 4, 5, 6 and 7 show the average evaluations of the geotechnical properties of the soils and geomechanical properties of the rocks. In the case of rocks it is always advisable to consider not only the tests on laboratory samples but also conditions in situ of the rock, the presence of fracturing systems and their frequency. The R.Q.D. (Rock Quality Designation) or R.M.R. (Rock Mass Rating) is normally measured on rock cores, which then together with other parameters enables a characterisation of the rock mass to be crossed through.

Chemical and physical tests shall be conducted on the samples of water taken during the investigations in situ, aimed at measuring: conductivity, pH factor, content of organic matter, levels of calcium, magnesium, potassium, sulphate and chloride, descriptions and methods to be followed are provided in national and European standards.

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5.8 PROVE DI LABORATORIO

I campioni ottenuti durante le indagini sul sito devono essere esaminati in laboratorio. Le prove di laboratorio da eseguire devono fornire i seguenti dati:

- curve granulometriche e addensamento dei materiali incoerenti: per valutare la tenuta del foro nel tempo;

- limiti di Atterberg nei materiali coesivi: per valutare rischi di bloccaggio sia in fase di perforazione che in fase di tiro della condotta da posare;

- prove di compressione non confinata in presenza di roccia (eventualmente prove di abrasione e di durezza): per valutare la capacità degli scalpelli e degli alesatori nell’affrontare tale materiale.

- permeabilità dei terreni fini.

Nella Tabella 3 sono sintetizzate le prove di laboratorio necessarie, mentre nelle Tabelle 4, 5, 6 e 7 vengono riportate le valutazioni medie delle caratteristiche geotecniche dei terreni e geomeccaniche delle rocce. Per le rocce è sempre opportuno considerare non solo le prove su campioni di laboratorio, ma anche le condizioni in situ della roccia, la presenza di sistemi di fratturazione e la loro frequenza. Solitamente sulle carote in roccia si misura l’R.Q.D. (Rock Quality Designation) o R.M.R. (Rock Mass Rating), che poi, unitamente ad altri parametri, permette di caratterizzare l’ammasso roccioso da attraversare.

Sui campioni di acqua prelevati nel corso della campagna di indagini in situ devono essere effettuati test fisico-chimici che devono misurarne: la conduttività, il pH, il contenuto di materia organica, i livelli di calcio, magnesio, potassio, i livelli di solfato e cloruro; descrizioni e metodi da seguire sono forniti dagli standard nazionali ed europei.

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LABORATORY TESTS

GEOTECHNICAL

PARAMETERS ROCK SOIL

IDENTIFICATION

ANALYSIS

PETROGRAPHIC

GRANULOMETRY: SCREENING-AEROMETRY

CONSISTENCY LIMITS (ATTERBERG)

RESISTANCE TO COMPRESSION

COMPRESSION MONO-AXIAL

POINT LOAD

STRENGTH TEST

TRI-AXIAL TEST U.U.

PERMEABILITY OEDOMETRIC TESTS WITH PERMEABILITY

Table 3 – Geotechnical parameters required

CONSISTENCY EVALUATION OF COHESIVE SOIL

CONSISTENCY OF CLAY/LIME Cu (kPa)

No consistency < 25

Slightly consistent 25 ÷ 50

Moderately consistent 50 ÷ 100

Consistent 100 ÷ 200

Very consistent > 200

Table 4 – Consistency of cohesive soil

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PROVE DI LABORATORIO

PARAMETRI

GEOTECNICI ROCCIA TERRENO

IDENTIFICAZIONE

ANALISI

PETROGRAFICHE

GRANULOMETRIA: VAGLIATURA-AEROMETRIA

LIMITI DI CONSISTENZA (ATTERBERG)

RESISTENZA A COMPRESSIONE

COMPRESSIONE MONOASSIALE

POINT LOAD

STRENGHT TEST

PROVA TRIASSIALE U.U.

PERMEABILITÀ PROVE EDOMETRICHE CON PERMEABILITÀ

Tabella 3 – Parametri geotecnici necessari

VALUTAZIONE DELLA CONSISTENZA DI TERRENI COESIVI

CONSISTENZA ARGILLE/LIMI Cu (kPa)

Privo di consistenza < 25

Poco consistente 25 ÷ 50

Moderatamente consistenza 50 ÷ 100

Consistente 100 ÷ 200

Molto consistente > 200

Tabella 4 – Consistenza terreni coesivi

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CLASSIFICATION OF ROCKS ON BASIS OF RESISTANCE

RESISTANCE CLASS qu (MPa) EXAMPLES

A Very high > 200 Quarzites, some basalts

B High 100 ÷ 200 Many igneous rocks, metamorphic rocks many limestone and dolomite stone, well cemented sandstone

C Medium 50 ÷ 100 Shale rocks, sandstone and porous limestone

D Low 25 ÷ 50 Sandstone, tufa, saline rocks, rocks altered or deteriorated of various lithological types

E Very low < 25 Sandstone, tufa, saline rocks, rocks altered or deteriorated of various lithological types

Table 5 – Classification of Rocks

Table 6 – Parameters of Rocks

Parameters Field of values

Resistance to compression [MPa]

> 250

100 ÷ 250

50 ÷ 100

25 ÷ 50

10 ÷

25

10 ÷ 0.3

0.3 ÷ 0.1

Index 15 12 7 4 2 1 0

RQD [%] 90 ÷ 100 75 ÷ 90 75 ÷ 50 50 ÷ 25 < 25

Index 20 17 13 8 3

Joint spacing [m] > 2 0.6 ÷ 2 0.2 ÷ 0.6 0.06 ÷ 0.2 < 0, 06

Index 20 15 10 8 5

Joint condition

Surface very uneven and

discontinuous. Fresh rock

faces

Uneven surfaces Opening < 1 mm. Slightly altered

rock faces

Uneven surfaces Opening < 1 mm. Altered

rock faces

Surface smooth or laminated Opening

1 ÷ 5 mm. Continuous

joints

Earth filling 5 mm. Open joints > 5 mm

Continuous joints

Index 30 25 20 10 0

Hydraulic condition Completely dry

Humid

Very humid

Water under slight

pressure

Severe hydraulic problems

Index 15 10 7 4 0

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CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE IN BASE ALLA RESISTENZA

CLASSE RESISTENZA qu (MPa) ESEMPI

A Molto alta > 200 Quarziti, alcuni basalti

B Alta 100 ÷ 200 Molte rocce ignee, rocce metamorifiche molti calcari e dolomie, arenarie ben cementate

C Media 50 ÷ 100 Rocce scistose, arenarie e calcari porosi

D Bassa 25 ÷ 50 Arenarie, tufi, rocce saline, rocce alterate o degradate di diverso tipo litologico

E Molto bassa < 25 Arenarie, tufi, rocce saline, rocce alterate o degradate di diverso tipo litologico

Tabella 5 – Classificazione delle Rocce

Parametri Campo valori

Resistena a compressione [MPa]

> 250

100 ÷ 250

50 ÷ 100

25 ÷ 50

10 ÷ 25

10 ÷ 0,3

0,3 ÷ 0,1

Indice 15 12 7 4 2 1 0

RQD [%] 90 ÷ 100 75 ÷ 90 75 ÷ 50 50 ÷ 25 < 25

Indice 20 17 13 8 3

Spaziatura giunti [m] > 2 0,6 ÷ 2 0,2 ÷ 0,6 0,06 ÷ 0,2 < 0, 06

Indice 20 15 10 8 5

Condizione giunti

Superfici molto

scabre non continue.

Pareti roccia fresca

Superfici scabre

Apertura < 1 mm. Pareti roccia

lievemente alterata

Superfici scabre

Apertura < 1 mm. Pareti roccia

alterata

Superfici lisce o

laminate Apertura

1 ÷ 5 mm. Giunti

continui

Riempimento terreno 5 mm. Giunti aperti > 5 mm

Giunti continui

Indice 30 25 20 10 0

Condizione idraulica Completamente

asciutta

Umida

Molto umida

Acqua in debole

pressione

Severi problemi idraulici

Indice 15 10 7 4 0

Tabella 6 – Parametri delle Rocce

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Class I II III IV V

Quality Optimal Good Satisfactory Poor Very poor

RMR 100 ÷ 81 81 ÷ 61 61 ÷ 41 41 ÷ 21 < 20

Table 7 – Classification of Rocks on basis of RMR

5.9 GEOTECHNICAL REPORT

The geotechnical report, drawn up by a qualified professional, shall gather all relevant data collected during the investigation, describing the geotechnical or geomechanical characteristics of the various layers that need to be crossed through. Stratigraphic sections would also enable a reconstruction of the history of layers, form, division and succession of the soils.

Figure 1 – Example of complex stratigraphic section with identification of drilling profiles

The geotechnical report shall compare the characteristics of the terrain to be drilled with possible specifications of the drill rig to be used, and above all shall adequately state the potential difficulties that drilling may face, such as the presence of gravel/pebbles, fracturing, lines of weakness, cavities or other, with possible design solutions. 5.10 FURTHER MEASURES Depending on the complexity of the drilling project, additional data may be required to evaluate the feasibility of the project. Among others, these data may include the following: 5.11 ENVIRONMENTAL PARAMETERS The importance of these parameters in correlation with geotechnical conditions, is highly variable according to the situations in hand. In all cases, at least the following points should be examined:

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Classe I II III IV V

Qualità ottima Buona discreta scadente molto scadente

RMR 100 ÷ 81 81 ÷ 61 61 ÷ 41 41 ÷ 21 < 20

Tabella 7 – Classificazione Rocce sulla Base RMR

5.9 RELAZIONE GEOTECNICA

La relazione geotecnica, eseguita da professionista abilitato, deve compendiare adeguatamente tutti i dati rilevati nel corso dell’indagine eseguita, descrivendo le caratteristiche geotecniche o geomeccaniche del vari strati che debbono essere attraversati. Eventuali sezioni stratigrafiche permettono di ricostruire la storia degli strati, forma, divisione e successione dei terreni.

Figura 1 – Esempio di sezione stratigrafica complessa con l’individuazione del profili di perforazione

La relazione geotecnica deve confrontare le caratteristiche dei terreni da trivellare con le possibili caratteristiche del RIG di perforazione da utilizzare e soprattutto deve riportare adeguatamente le possibili difficoltà che la trivellazione può incontrare, ad esempio la presenza di terreni ghiaioso-ciottolosi, di fratturazione, di linee di debolezza, di cavità o altro, e le possibili soluzioni progettuali.

5.10 ULTERIORI ACCERTAMENTI

A seconda della particolarità del progetto di trivellazione, possono essere richiesti dati aggiuntivi per valutare la fattibilità del progetto. Tra gli altri, tali dati sono i seguenti:

5.11 PARAMETRI AMBIENTALI

L’importanza di questi parametri correlati alle condizioni geotecniche, è estremamente variabile in funzione delle situazioni. In tutti i casi, è appropriato esaminare almeno i seguenti punti:

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− initial soil pollution conditions, concerning possible interactions with circulation slurry and its additives, as well as any limitations that may derive from this pollution by the accumulation of soil (release into a storage area significantly increases the cost of the structures);

− soil storage: identification of possible locations for soil storage, considering possible initial pollution and the drilling fluids used;

− condition of existing soil and nearby underground structures, in terms of sensitivity to possible movements caused by horizontal drilling (compaction and jacking);

5.12 EXISTING CABLES, PIPELINES, DUCTING AND UNDERGROUND UTILITIES

In planning HDD, a survey shall be conducted to check for the presence of cables, pipelines, ducting and underground utilities in the identified intervention area, taking into account their precise position, the characteristics of the materials and the service transported. It is essential to conductpreliminary investigations of the subsoil, in order to check for the presence of underground utility networks and adopt suitable preventive measures. For this purpose, UNI 10576 is used as a reference, concerning the protection of gas pipelines during works in the subsoil. In general it is important to take into account the intersecting infrastructures and those parallel to drilling, and their relative characteristics, in order to guarantee the distances from the latter as envisaged in current standards, according to the drilling diameter used and the dynamics of the subsoil (see also UNI CEI 70030). 5.13 UNDERGROUND OBJECTS If civil engineering works are located in the vicinity of the intersection, or residuals of these works in the form of old tunnels, foundations or other building works, their exact position and dimensions shall be established and identified. Safety distances from sheet piles, piled support walls etc. shall be checked with the local authorities. The distances shall comply with existing standards, taking into account the drilling diameter used and characteristics of existing underground utilities.

6 HDD - HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING

6.1 GENERAL The procedure for the execution, after the design process (see 6.2), of an HDD project is made up of three main phases:

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− condizioni iniziali di inquinamento del suolo, concernente possibili interazioni con i fanghi di circolazione e i loro additivi, oltre le limitazioni che potrebbero derivare da questo inquinamento tramite accumulo del terreno (l’evacuazione in un’area di stoccaggio aumenta notevolmente il costo della strutture);

− stoccaggio del terreno: identificazione di possibili posizioni per l’accumulo di terreno, considerando un possibile inquinamento iniziale e i fluidi di trivellazione usati;

− condizione del terreno esistente e delle strutture sotterranee vicine, dal punto di vista della loro sensibilità a possibili movimenti causati dalla trivellazione orizzontale (compattazione e sollevamento);

5.12 CAVI, TUBAZIONI, CONDOTTE E SOTTOSERVIZI ESISTENTI

Ai fini della progettazione della TOC si deve verificare la presenza di cavi, tubazioni, condotte e sottoservizi nell’area individuata per l’intervento tenendo conto della loro esatta posizione, delle caratteristiche del materiale e del servizio trasportato. È indispensabile effettuare le indagini preventive del sottosuolo, in modo da verificare l’eventuale presenza di reti di sottoservizi e adottare gli opportuni accorgimenti preventivi. A tale proposito, è di riferimento la UNI 10576 in materia di protezione delle tubazioni gas durante i lavori nel sottosuolo. In generale, si deve tenere conto delle infrastrutture intersecanti e di quelle parallele alla perforazione e delle loro caratteristiche al fine di garantire le distanze da esse previste dalle normative vigenti, in funzione del diametro di trivellazione da eseguire e delle dinamiche del sottosuolo (vedere anche UNI CEI 70030).

5.13 MANUFATTI

Nel caso in cui siano presenti lavori di ingegneria civile in prossimità dell’intersezione o residui di tali lavori nella forma di vecchie gallerie, fondazioni o altri lavori edili, si deve determinare e identificare la loro esatta posizione e le loro dimensioni. Le distanze di sicurezza da palancole, muri di sostegno palancolati, ecc. devono essere controllate con le autorità locali. Le distanze devono essere nel rispetto dalle normative esistenti tenendo conto del diametro della trivellazione da eseguire e delle caratteristiche del sottoservizio esistente.

6 TRIVELLAZIONE ORIZZONTALE CONTROLLATA - TOC

6.1 GENERALITÀ

Il procedimento per l’esecuzione, successiva ala attività di progettazione (vedere 6.2), di una TOC consta di tre fasi principali:

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− execution of a pilot hole of a small diameter along a previously set profile;

− enlargement of the pilot hole to a diameter that can accommodate the pipeline;

− launch of the pipeline into the hole.

Figure 2 – The three main phases of HDD

This procedure is similar for all HDD applications, from those to lay cable ducts to those for laying large pipelines. The only difference is at point II to the extent that the hole needs to be enlarged to accommodate the new infrastructure.

The operating sequences shown in figure 2 provide a schematic overview of the three main phases.

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− esecuzione di un foro pilota di piccolo diametro lungo un profilo prestabilito;

− allargamento del foro pilota fino ad un diametro tale da permettere l’alloggiamento della tubazione;

− varo della tubazione all’interno del foro.

Figura 2 – Le tre fasi principali della TOC

Tale procedura è simile per tutte le TOC, da quelle per la posa di cavidotti a quelle per la posa di grandi tubazioni. A variare è solamente il punto II in funzione di quanto il foro deve essere allargato per alloggiare la nuova infrastruttura.

Le sequenze operative riportate alla figura 2 mostrano schematicamente le tre fasi principali.

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6.2 PLANNING A HDD PROCEDURE

When planning a HDD procedure, one essential factor is to determine the drilling profile from the point of entry to the point of exit, which involves the appropriate choice of the drilling entry and exit angles, calculation of the curvature radius and the "overbend" required for pipeline insertion and pull-back. 6.2.1 ANGLE OF ENTRY AND EXIT The angle of entry and exit for horizontal drilling shall be based on the diameter and specifications of the materials of the pipeline to be laid. The entry angle normally ranges from 6° to 15°. Therefore, the generally accepted rule is that the angle is the closest to a flat angle, in proportion to the increase in pipeline diameter. The entry and exit angles should be calculated considering: the space available, the mechanical characteristics of the drill rods, the pipelines to be installed, the terrain to be drilled and the pipe pull-back conditions for alignment of the HDD.

6.2.2 SECTIONS OF ENTRY AND EXIT

The first or last drilling sections in alignment of the HDD shall be straight. There is minimal coverage depth in these areas and the soil is therefore less compact. Unstable soil is often unsuitable to drill a bend in the sections of entry and exit. The length of these straight sections varies according to the dimensions of the drilling hole, as well as the rigidity of Bottom Hole Assembly (BHA). The wider the drilling hole and heavier and more rigid these components, the longer the straight sections need to be. The first section of the drilling line shall be as long as possible with a minimum length equal to at least 2 units of drilling tubes. If terrain is found along the drilling profile that hinders execution of HDD, adequate interventions should be envisaged to enable construction nonetheless. These issues arise more frequently at the sections of entry and exit of HDD: in fact it may be a question of crossing alluvial or gravel/stony deposits in layers above soil or rocks that are more suitable for directional drilling. In these cases the planner shall indicate which interventions are most suited to completing the HDD procedure. A wide range of interventions are possible, such as casing installation, the use of jet-grouting, replacement of the gravel and so on. 6.2.3 RADIUS OF CURVATURE When planning a drilling profile, the minimum admissible radius of curvature plays a fundamental role. It is necessary to differentiate the minimum admissible radius of curvature of the drill rods and the minimum admissible radius of curvature for the pipelines to be installed.

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6.2 PROGETTAZIONE DI UNA TOC

Durante la pianificazione progettuale delle TOC, un elemento essenziale è rappresentato dalla determinazione del profilo di trivellazione tra il punto di entrata e di uscita, che implica la scelta adeguata degli angoli di entrata ed uscita della trivellazione, la determinazione del raggio di curvatura e della “overbend” necessaria per l’infilaggio e il tiro-posa della tubazione.

6.2.1 ANGOLO DI ENTRATA E DI USCITA

L’angolo di entrata e di uscita delle trivellazioni orizzontali deve essere correlato al diametro e alle specifiche dei materiali della tubazione da installare. Solitamente, l’angolo di entrata dovrebbe essere compreso tra 6° e 15°. Pertanto, la regola generalmente riconosciuta prevede che tale angolo sia quello più prossimo a un angolo piatto, quanto più aumenta il diametro della tubazione. Gli angoli di entrata e di uscita devono essere determinati considerando: lo spazio disponibile, le caratteristiche meccaniche delle aste di perforazione, delle tubazioni da installare, dei terreni da perforare e le condizioni di tiro dei tubi per l’allineamento della TOC.

6.2.2 SEZIONI DI ENTRATA E DI USCITA

Le prime o le ultime sezioni di trivellazione dell’allineamento della TOC devono essere diritte. Tali aree presentano una scarsa profondità di copertura e risultano meno compatte. Il suolo non stabile è spesso non adatto per trivellare una curva nelle sezioni di entrata e di uscita. La lunghezza di tali sezioni diritte varia in funzione delle dimensioni del foro di perforazione, nonché della rigidità dei componenti accessori di testa del sistema di trivellazione (Bottom Hole Assembly - BHA). Più largo è il foro di trivellazione e più pesanti e rigidi sono tali componenti, più lunghe devono essere le sezioni diritte. La prima sezione della linea di trivellazione deve essere più lunga possibile e avere una lunghezza minima pari ad almeno 2 unità di tubi di trivellazione. Nel caso che lungo il profilo di trivellazione si incontrino terreni sfavorevoli all’esecuzione di una TOC bisogna prevedere adeguati interventi che ne consentano comunque la costruzione. Tali inconvenienti sono più frequenti in corrispondenza della sezione di entrata ed uscita di una TOC: si possono infatti dover attraversare depositi alluvionali ghiaioso – ciottolosi stratigraficamente soprastanti a terreni o rocce più idonee alla perforazione guidata. In questi casi il progettista deve indicare quali interventi ritiene necessari al successo della TOC. Gli interventi possono essere svariati, ad esempio: infissione di casing, uso di jet grouting, sostituzione delle ghiaie o altro ancora.

6.2.3 RAGGIO DI CURVATURA

Durante la progettazione del profilo di trivellazione, il raggio di curvatura minimo consentito gioca un ruolo fondamentale. È necessario differenziare il raggio di curvatura minimo consentito delle aste di trivellazione e il raggio di curvatura minimo consentito della tubazione da installare.

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In any event, the radius of the pilot hole shall be greater than or equal to:

- the minimum bending radius of the pipeline;

- the minimum bending radius of the drill rods.

In general, the minimum radius envisaged in planning small drilling operations and polyethylene pipes is determined by the corresponding radius of the drill rods. Larger drilling operations and pipes in steel depend on the minimum radius of the steel pipes to be installed (insert ductile iron). In the case in which the drill rods require a specific radius, the drilling profile can be simply calculated by using the recommended values supplied by the rod manufacturer. As a general rule, the radius ranges from 30 m to 250 m.

The specified radius for HDD when installing a pipe in ductile cast iron depends on the following factors:

− outer diameter of the pipe socket;

− angular deviation of the joint between each pipe and consequent admissible radius of curvature;

− geological conditions of the subsoil.

The specified radius for HDD when installing a pipe in steel depends on the following factors:

− outer diameter of the pipe;

− thickness of the pipe wall;

− geological conditions of the subsoil.

An adequate radius specification is important for the process of pipe installation, in order to avoid damage to both the pipe and covering. The following formula applies for the hole radius specifications:

Rdesign = C∗ √𝐷𝐷𝑎𝑎 ∗ 𝑠𝑠

Rdesign = design radius (m) C = constant of soil characteristics (see also table 1 bis) Da = outer pipe diameter [m] s = thickness of the pipe wall [m] In general, the data obtained can be compared with the values stated in table 8, which defines the recommended minimum radius values.

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In ogni caso, il raggio del foro pilota deve essere maggiore o uguale a:

- il raggio di flessione minimo della tubazione;

- il raggio di flessione minimo delle aste di perforazione.

Generalmente, il raggio minimo previsto nella pianificazione di piccole trivellazioni e di tubi in polietilene è determinato dal raggio corrispondente delle aste di trivellazione. Le trivellazioni più grandi e i tubi in acciaio sono correlati al raggio minimo della tubazione in acciaio da installare (inserire ghisa). Nel caso in cui le aste di trivellazione impongano un determinato raggio, il profilo di trivellazione si può determinare facilmente utilizzando i valori consigliati forniti dal produttore delle aste. In linea generale, si può presumere un raggio compreso tra 30 m e 250 m. Il raggio di progetto della TOC per l’installazione di un tubo in ghisa sferoidale dipende dai seguenti fattori:

− diametro esterno del bicchiere del tubo;

− deviazione angolare del giunto tra ogni tubo e conseguente raggio di curvatura ammesso;

− condizioni geologiche del sottosuolo.

Il raggio di progetto della TOC per l’installazione di un tubo in acciaio dipende dai seguenti fattori:

− diametro esterno del tubo;

− spessore della parete del tubo;

− condizioni geologiche del sottosuolo.

Il raggio di progetto adeguato è importante per il processo di installazione del tubo, al fine di evitare danni al tubo stesso e al rivestimento. Per il raggio di progetto del foro di trivellazione si applica la formula seguente:

Rdesign = C∗ √𝐷𝐷𝑎𝑎 ∗ 𝑠𝑠

Rdesign = raggio di progetto (m) C = costante delle caratteristiche del suolo (vedere anche tabella 1 bis) Da = diametro esterno del tubo [m] s = spessore della parete del tubo [m] In generale si può confrontare il dato ottenuto con i valori riportati in tabella 8, che definisce i valori consigliati come raggio minimo.

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RECOMMENDED VALUES FOR DRILLING PROFILE DIMENSIONS

PIPELINE DIAMETER (mm) MINIMUM RADIUS (m) MAXIMUM ANGLE OF

ENTRY MAXIMUM ANGLE OF

EXIT

< 200 250 18° 16° 250 ÷ 300 350 ÷ 400 18° 14° 350 ÷ 400 450 ÷ 500 14° 12° 450 ÷ 500 550 ÷ 600 12° 10° 550 ÷ 600 650 ÷ 700 12° 8° 650 ÷ 700 800 ÷ 850 10° 8° 750 ÷ 800 850 ÷ 950 8° 6° 850 ÷ 900 900 ÷ 1000 8° 6°

950 ÷ 1000 1000 ÷ 1100 6° 4° 1050 ÷ 1100 1100 ÷ 1200 6° 4° 1200 ÷ 1400 > 1400 6° 4°

Table 8 - Recommended minimum radius values for steel pipelines

6.2.4 OVERBEND

When performing pull-back of the welded pipeline into the drilling hole, the line itself should be routed in as straight a line as possible inside the drilled hole. Therefore the pipeline, moving away from the point of insertion, tends to reposition itself on the soil through a slight elastic curve known as the "overbend". Given that the pressure in the overbend is zero (when pull-back is performed in the hole), the safety correction value can be reduced to S = 1.3 and the minimum overbend radius during the pull-back process can be obtained by replacing the generally applied formula according to the theory of Mohr, as follows:

𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 134 ∗𝐷𝐷𝑎𝑎𝐾𝐾

Rmin = minimum admissible bending radius [m] Da = outer pipe diameter [mm] K = minimum yield point [N/mm2]

Figure 3 – Pipeline profile with overbend

-3,00-2,00-1,00

,001,002,003,00

-20 0 20 40 60 80 100

Distances in m

Pipeline profile

Hei

ght i

n m

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VALORI CONSIGLIATI PER IL DIMENSIONAMENTO DEL PROFILO DELLA PERFORAZIONE

DIAMETRO CONDOTTA (mm) RAGGIO MINIMO (m) ANGOLO D'INGRESSO

MASSIMO ANGOLO D'USCITA

MASSIMO

< 200 250 18° 16° 250 ÷ 300 350 ÷ 400 18° 14° 350 ÷ 400 450 ÷ 500 14° 12° 450 ÷ 500 550 ÷ 600 12° 10° 550 ÷ 600 650 ÷ 700 12° 8° 650 ÷ 700 800 ÷ 850 10° 8° 750 ÷ 800 850 ÷ 950 8° 6° 850 ÷ 900 900 ÷ 1000 8° 6°

950 ÷ 1000 1000 ÷ 1100 6° 4° 1050 ÷ 1100 1100 ÷ 1200 6° 4° 1200 ÷ 1400 > 1400 6° 4°

Tabella 8 – Valori di raggio minimo consigliati per condotte in acciaio

6.2.4 OVERBEND

Quando si esegue il tiro della colonna saldata di tubazioni nel foro di trivellazione, la colonna stessa deve essere indirizzata in maniera rettilinea entro il foro predisposto dalla trivellazione. Ne consegue che la colonna di varo, allontanandosi dal punto di infilaggio, tende a riadagiarsi sul terreno attraverso una blanda curva elastica, detta “overbend”. Dato che la pressione nell’overbend è pari a zero (quando si esegue il tiro della tubazione nel foro), il valore di correzione di sicurezza può essere ridotto a S = 1,3 e il raggio minimo dell’overbend durante il processo di tiro-posa può essere dato dalla relativa sostituzione dell’equazione generalmente valida secondo la teoria di Mohr, come segue:

𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 134 ∗𝐷𝐷𝑎𝑎𝐾𝐾

Rmin = raggio di flessione minimo consentito [m] Da = diametro esterno tubo [mm] K = punto di snervamento minimo [N/mm2]

Figura 3 – Profilo di varo con overbend

-3,00-2,00-1,00

,001,002,003,00

-20 0 20 40 60 80 100

Distanze in m

Profilo di varo

Alte

zza

in m

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Figure 4 - Overbend with curve also on horizontal plane

However, for practical reasons (rigidity of the pipeline), especially in the case of diameters of large pipes, a larger radius should be selected for the overbend. As a reference value, a ratio can be presumed where the metres are equal to the diameter of the pipeline in millimetres, multiplied by a factor of at least 0.8.

6.2.5 COMBINED RADIUS

The radius values in Table 8 are minimum reference values. If there is no horizontal curve, the minimum radius is equal to the minimum vertical radius. If there is a supplementary horizontal curve, the combined radius shall be less than the horizontal or vertical radius. When planning and drilling, this means that the calculated minimum radius corresponds to the minimum admissible combined radius. The above information shows how to obtain the minimum admissible radius for the envisaged drilling profile. However this should be checked to ensure that the combined radius remains larger than the minimum admissible requirements, using the following formula:

𝑅𝑅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑚𝑚𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐 =�𝑅𝑅ℎ2∗𝑅𝑅𝑣𝑣2

�𝑅𝑅ℎ2+𝑅𝑅𝑣𝑣2

Rcombined = combined radius [m] Rh = horizontal radius [m] Rv = vertical radius [m]

6.2.6 OTHER DESIGN FACTORS

One important parameter in the design of a HDD project is the covering, in other words the extrados, intended as the distance between the upper part of the holes and the surface, of whatever type (natural land surface, bed of a river or road surface).

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Figura 4 - Overbend con curva anche sul piano orizzontale

Tuttavia, per ragioni pratiche (rigidità della tubazione), specialmente per i diametri di tubo grandi, si dovrebbe scegliere un raggio più grande nell’overbend. Come valore di riferimento, si può presumere un raggio i cui metri equivalgano al diametro della tubazione in millimetri, moltiplicato per un fattore di almeno 0,8.

6.2.5 RAGGIO COMBINATO

I raggi di cui in Tabella 8 rappresentano i riferimenti minimi. Nel caso in cui non vi sia una curva orizzontale, il raggio minimo è pari al raggio minimo verticale. Nel caso in cui vi sia una curva orizzontale supplementare, il raggio combinato deve essere inferiore al raggio orizzontale o verticale. Per la pianificazione e la trivellazione, ciò vuol dire che il raggio minimo calcolato corrisponde al raggio minimo combinato consentito. Le informazioni precedenti mostrano come ottenere il raggio minimo consentito per il profilo di trivellazione previsto. Tuttavia è necessario effettuare un controllo per garantire che il raggio combinato resti più grande del requisito minimo consentito utilizzando la formula seguente:

𝑅𝑅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑚𝑚𝑐𝑐𝑚𝑚𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐 =�𝑅𝑅ℎ2∗𝑅𝑅𝑣𝑣2

�𝑅𝑅ℎ2+𝑅𝑅𝑣𝑣2

Rcombined = raggio combinato [m] Rh = raggio orizzontale [m] Rv = raggio verticale [m]

6.2.6 ALTRI FATTORI DI PROGETTAZIONE

Un parametro importante nella progettazione di una TOC è dato dalla copertura ovvero dall’estradosso, inteso come distanza tra la parte superiore del foro e la superficie qualsiasi essa sia (piano di campagna, letto di un corso d’ acqua o asfalto stradale).

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The extrados depth required for drilling pipelines located under lakes or rivers shall be able to safeguard the pipeline with respect to potential sinking by erosion, taking into account the maximum envisaged high water level with a sufficiently generous return period. The extrados value is essential to safety of the pipeline and to minimise the risk of releasing drilling slurry, the pressure of which may break the soil above if the extrados value is too low. Another value that needs to be taken into consideration is the final boring diameter, i.e. the "overcut" which shall exceed the diameter of the pipeline to be installed. The factors generally acceptable to calculate the appropriate overcut for bore hole diameters are between (20%) in stable soils with low friction and 50% in unstable soils.

6.2.7 DESIGN OVERVIEW

The contents described in clauses 6.2.1 - 6.2.6 shall be accurately stated in the graphic diagrams attached to the design. The layout plans of the drilling entry and exit areas, the longitudinal profile and the transverse sections shall always refer to clearly defined topographic coordinates, easily identifiable on site before starting the drilling work.

6.3 DESIGN CALCULATIONS

An additional element when planning horizontal directional drilling consists in the preparation of fundamental calculations. When laying a pipeline using horizontal directional drilling, the following shall be checked:

− that the stress generated on the pipeline by the pull-back operation remains within the admissible levels;

− that the machine and equipment are able to supply sufficient power required to install the pipeline in conformity with the latter.

6.3.1 CONSTRUCTION CONDITIONS - PIPELINES IN CONSTRUCTION

To meet these conditions, it is necessary to calculate the maximum tensile force envisaged during the pull-back operation. Also in this case there is a distinction between the tensile force required directly on the tensile head in order to overcome the friction forces on the pipeline and tensile forces used by the drilling system. The latter are in both cases the highest, as the force needs to overcome additional friction forces resulting from alignment of the drilling, from the bit and from the reamer.

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La profondità di copertura richiesta per tubazioni di trivellazione ubicate sotto laghi o fiumi deve essere tale da garantire la tubazione rispetto al possibile approfondimento erosivo definito in funzione della massima piena attesa con periodo di ritorno sufficientemente ampio. Il valore di copertura è importante per la sicurezza della condotta e per minimizzare il rischio di fuoriuscita dei fanghi di perforazione, la cui pressione può rompere il terreno soprastante se il valore della copertura è troppo basso. Altro valore che deve essere tenuto in considerazione è il diametro finale di alesatura, in termine tecnico “overcut”, che deve eccedere il diametro della condotta da posare. I fattori generalmente accettabili per calcolare l’overcut appropriato per i diametri dei fori di alesaggio sono compresi tra il (20%) in suoli stabili a basso attrito al 50% in suoli instabili.

6.2.7 COMPENDIO DELLA PROGETTAZIONE

Quanto descritto nei punti 6.2.1 - 6.2.6 deve essere accuratamente riportato nelle tavole grafiche allegate al progetto. Le planimetrie dell’area di ingresso ed uscita trivellazione, il profilo longitudinale e le sezioni trasversali, debbono sempre essere riferite a coordinate topografiche ben definite e facilmente ritrovabili in sito prima di iniziare il lavoro di trivellazione.

6.3 CALCOLI DI PROGETTAZIONE

Un ulteriore elemento nella pianificazione di una trivellazione orizzontale è costituito dalla preparazione di calcoli fondamentali.

6.3.1 CONDIZIONI DI COSTRUZIONE – TUBAZIONI IN COSTRUZIONE

Al momento della posa di una tubazione utilizzando la tecnologia della trivellazione orizzontale, si deve verificare che:

− le sollecitazioni indotte alla tubazione dall’operazione di tiro-posa rientrino nei livelli di sollecitazione consentiti;

− la macchina e l’attrezzatura siano in grado di fornire la potenza sufficiente necessaria per l’installazione della tubazione in conformità con quest’ultima.

Per rispondere a tali verifiche, si deve determinare la forza di trazione massima prevista durante l’operazione di tiro-posa. Anche in questo caso si opera una distinzione tra le forze di trazione richieste direttamente alla testa di trazione al fine di superare le forze d’attrito sulla tubazione e le forze di trazione che il sistema di trivellazione deve operare. Queste ultime sono in entrambi i casi più elevate, in quanto devono superare le forze d’attrito supplementari risultanti dall’allineamento della trivellazione, dal perno e dall’alesatore.

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6.3.1.1 TENSILE FORCE ON PULL-BACK HEAD

During the main phase of the pull-back operation, a section of the pipeline is already inside the bore hole, while the remaining part is still located on the roller track outside the bore hole. The force required to overcome the friction on the roller track depends on:

− Weight of the pipe, including the covering, casing, alignment and the ballast system (hydrostatic thrust with water);

− Type and geometry of rollers;

− Type and conditions of roller track surface;

− Overbend radius;

− Length of pipeline on rollers;

− Condition of the roller supports (lubrication, etc.).

The force required to overcome the friction in the bore hole depends on:

− Friction between the pipeline surface and drilling fluid;

− Friction between the pipeline surface and bore hole wall;

− Combined radius of the inspection hole.

The friction between the pipeline surfaces and drilling fluid depends mainly on the type of covering and fluid parameters such as density, viscosity, suspended debris of the bore hole and fluid flow rate (laminar, turbulent etc.) in the anular chamber between the pipeline and the bore hole wall. The friction between the pipeline and bore hole wall is particularly influenced by the soil parameters (friction coefficient), the conditions of the surface of the pipe covering in the line or cathode protection accessories and the resulting hydrostatic thrust, whether positive or negative, of the pipeline once submerged in the bore hole, and the general geometry of the bore hole (radius of curvature).

6.3.1.2 TENSILE FORCE OF THE DRILLING MACHINE

The force that the drilling machine needs to generate is greater than the force present on the pull-back head, as also the drilling alignment and drill head accessory system (BHA) create friction in the bore hole. The intensity of the friction force required depends on the technical parameters of the machine and auxiliary equipment (joining accessories, weight of drill rods, formation and weight of pull-back assembly components, slurry pressure, etc.). In the same way as with the friction components of the pipeline outlined above, also the geometry of the bore hole plays a decisive role in friction on the drill rods. The larger the bore hole radius and the smaller the angles of entry and exit, the lower the pull-back force will be.

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6.3.1.1 FORZA DI TRAZIONE ALLA TESTA DI TIRO

Durante la parte principale dell’operazione di tiro-posa, una sezione della tubazione è già situata nel foro di trivellazione, mentre la parte restante si trova ancora sulla rotaia del rullo fuori dal foro di trivellazione. La forza necessaria per superare l’attrito sulla rotaia del rullo dipende da:

− Peso del tubo, includendo il rivestimento, la guaina, l’allineamento e il sistema di zavorre (spinta idrostatica con l’acqua);

− Tipo e geometria dei rulli;

− Tipo e condizioni della superficie della rotaia del rullo;

− Raggio dell’overbend;

− Lunghezza della tubazione sui rulli;

− Condizione dei supporti dei rulli (lubrificazione, ecc.).

Le forze necessarie per superare l’attrito nel foro di trivellazione dipendono da:

− Attrito tra la superficie della tubazione e il fluido di trivellazione;

− Attrito tra la superficie della tubazione e la parete del foro di sondaggio;

− Raggio combinato del foro di sondaggio.

L’attrito tra la superficie della tubazione e il fluido di trivellazione dipende principalmente dal tipo di rivestimento e dai parametri del fluido come la densità, la viscosità, i detriti in sospensione del fondo foro e la portata di flusso del fluido (laminare, turbolento, ecc.) nella camera anulare tra la tubazione e la parete del foro di sondaggio. L’attrito tra la superficie della tubazione e la parete del foro di sondaggio è condizionato in modo particolare dai parametri del suolo (coefficiente d’attrito), dalle condizioni della superficie del rivestimento del tubo della linea o dagli accessori di protezione catodica e dalla spinta idrostatica risultante, positiva o negativa, della tubazione una volta sommersa nel foro di sondaggio e dalla geometria generale del foro di trivellazione (raggio di curvatura).

6.3.1.2 FORZA DI TRAZIONE DELLA MACCHINA DI TRIVELLAZIONE Le forze che la macchina di trivellazione deve sviluppare sono maggiori delle forze presenti alla testa di tiro, in quanto anche l’allineamento della trivellazione e i componenti accessori di testa del sistema di trivellazione (BHA) creano attrito nel foro di sondaggio. L’intensità delle forze d’attrito occorrenti dipende dai parametri tecnici della macchina e dell’attrezzatura ausiliaria (accessori di giunzione, massa delle aste di trivellazione, formazione e peso dei componenti di assemblaggio del tiro, pressione del fango, ecc.). Allo stesso modo dei componenti d’attrito della tubazione precedentemente citati, anche la geometria del foro di trivellazione gioca un ruolo decisivo per l’attrito sulle aste di trivellazione. Più grande è il raggio del foro di trivellazione e più piccoli sono gli angoli di entrata e di uscita, più basse sono le forze di tiro-posa.

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6.3.1.3 CALCULATING THE DRILLING MACHINE DIMENSIONS AND ANCHORING

To establish adequate characteristics of the drilling machine (maximum tensile strength and torque) there is still no widely accepted calculation model. However it is important to take into account that during the pull-back operation, long interruptions or a collapse of the bore hole can cause considerably higher tensile forces and torque with respect to those calculated with the models mentioned above. Therefore, depending on the lithology of the drilling area, it is recommended to use a machine with performance ratings that are 20-30% higher than the value calculated. The unit of measurement for torque will naturally be that of mechanical moment, and therefore the international unit of measurement Newton metre (Nm). On the basis of the calculated tensile forces, the drilling machines shall be secured by means of an adequate anchoring system, included in the RIG or comprising a dead weight in concrete or sheet piling.

6.3.1.4 PIPELINE STRESS

At the same time as calculating the tensile forces for the drilling machine and anchoring system, the stress on the pipeline during installation shall also be calculated. The stress values to be calculated are the longitudinal values, bending (in conformity with the bore hole radius) and torsional stress. In the particular case of PE, it normally needs to be demonstrated that the pipeline to be installed is intact (internal pressures and bending). It is possible to compensate for high pressure of fluids using a reamer and an open pull head, thereby enabling fluids to enter the pipeline. Another option is to fill the pipeline with water. To calculate the stress on PE pipelines, the short term module of elasticity can be used, as supplied by the pipeline manufacturer. To calculate the stress on pipelines in ductile iron, the mechanical characteristics of the material shall be taken into account (provided below), as well as the maximum angular deviation and maximum tensile force admissible on the pipeline joints as stated by the manufacturers.

6.3.1.5 PROTECTION AGAINST DEFORMATION BY COMPRESSION

It is necessary to demonstrate, above all in the case of PE pipes, that the safety factor is sufficient to protect the pipelines against the risk of deformation by compression during installation and bending caused by pressure of the drilling fluid. The drilling fluid may, if necessary and on prior agreement with the client, be compensated by applying a reamer and open pull head, which enables flow of the drilling fluid into the pipe being pulled, or alternatively, by filling the pipeline.

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6.3.1.3 DETERMINAZIONE DELLE DIMENSIONI DELLA MACCHINA DI TRIVELLAZIONE E SUO ANCORAGGIO

Per determinare le caratteristiche adeguate della macchina di trivellazione (massima potenza di trazione e momento torcente) non esiste ancora un modello di calcolo largamente accettato. Bisogna tuttavia tenere in considerazione che, durante l’operazione di tiro, lunghe interruzioni o crolli del foro di perforazione possono determinare forze di trazione e momento torcente considerevolmente più elevate rispetto a quelle calcolate con i modelli prima citati. Pertanto a seconda della litologia sulla quale deve essere effettuata la trivellazione, si consiglia l’utilizzo di una macchina con prestazioni superiori del 20 - 30% rispetto a quanto calcolato. L'unità di misura del momento torcente naturalmente sarà quella del momento meccanico, quindi nel Sistema internazionale di unità di misura il newton metro (N·m). In base alle forze di trazione calcolate le macchine di trivellazione devono essere assicurate tramite la costruzione di un sistema di ancoraggio adeguato, incluse nel RIG o rappresentato da un corpo morto in calcestruzzo o da un palancolato.

6.3.1.4 SOLLECITAZIONI DELLE TUBAZIONI Contemporaneamente al calcolo dei requisiti della forza di trazione per la macchina di trivellazione e il sistema di ancoraggio, si devono calcolare le sollecitazioni della tubazione durante l’installazione. Le sollecitazioni da calcolare sono quelle longitudinali, di piegatura (in conformità con il raggio del foro di sondaggio) e sollecitazione torsionale. Per i tubi in PE in particolare, generalmente si deve dimostrare l’integrità della conduttura da installare (pressioni e piegamento interno). È possibile compensare l’alta pressione dei fluidi di perforazione con un alesatore ed una testa di traino aperta, consentendo ai fluidi di entrare nella conduttura. Un’altra opzione è riempire la conduttura di acqua. Per il calcolo delle sollecitazioni su tubazioni in PE è possibile usare il modulo di elasticità a breve termine del PE, fornito dai produttori della conduttura. Per il calcolo delle sollecitazioni su tubazioni in ghisa sferoidale si devono considerare le caratteristiche meccaniche del materiale (riportate in seguito), la massima deviazione angolare e il massimo sforzo di trazione permessi dai giunti delle tubazioni e dichiarati dai produttori.

6.3.1.5 PROTEZIONE CONTRO LE DEFORMAZIONI DA COMPRESSIONE

Si deve dimostrare, soprattutto in presenza di tubi in polietilene (PE), che il fattore di sicurezza sia sufficiente per proteggere la tubazione dalle deformazioni da compressione durante l’installazione e dalle flessioni causate dalla pressione del fluido di trivellazione. La pressione del fluido di trivellazione può, se necessario e previo accordo con il cliente, essere compensata applicando un alesatore ed una testa di trazione aperta, che consenta l’afflusso del fluido di trivellazione nel tubo che si sta tirando oppure, in alternativa, riempiendo il tubo d’acqua.

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6.3.2 OPERATING CONDITIONS

The calculations regarding the operating conditions of the pipelines to be laid do not directly regard design of a HDD process, but shall be produced by the planner to guarantee durability over time of the installation.

6.4 CONSTRUCTION SCHEDULE

A HDD construction schedule shall include, in sufficient detail, all operating phases starting from the preparation of the work areas, mobilisation of the drilling equipment through to decommissioning of the work site and final remediation of the areas.

6.5 TYPE OF PIPES OR DUCTS

The pipes used for HDD are:

- thermoplastic pipes or ducts (PE) (see UNI EN 1555);

- steel pipes or ducts (PE) (see UNI EN ISO 3183);

- ductile iron pipes or ducts.

Other materials may be used in line with technological innovations. Each has its specific application.

Field of application PE Steel Ductile cast iron Water

X X X

Drainage X X X

Sewage X X X

Gas Low pressure (up to 5 bar)

X X

Medium/high pressure and liquid

hydrocarbons X

Electricity X

Telecommunications X

Drains for pollutant removal

X

Table 9 - Field of application of different types of pipelines in HDD

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6.3.2 CONDIZIONI OPERATIVE

I calcoli riguardanti le condizioni operative delle tubazioni da posare non riguardano direttamente la progettazione di TOC, ma devono essere prodotti dal progettista per garantire la durata nel tempo di quanto si va a realizzare.

6.4 PROGRAMMA DI COSTRUZIONE

Il programma di costruzione di una TOC deve comprendere, con un sufficiente dettaglio, tutte le fasi operative a partire dalla preparazione delle aree di lavoro, alla mobilitazione delle attrezzature di trivellazione fino alla smobilitazione del cantiere e al ripristino finale delle aree.

6.5 TIPI DI TUBI O CONDOTTE

I tubi utilizzati per la TOC sono:

- tubi o condotte termoplastici (PE) (vedere UNI EN 1555);

- tubi o condotte in acciaio (vedere UNI EN ISO 3183);

- tubi o condotte in ghisa sferoidale.

Altri materiali possono essere utilizzati in funzione delle innovazioni tecnologiche. Ciascuno ha un proprio ambito d'utilizzo.

Ambito di utilizzo PE Acciaio Ghisa Sferoidale Acqua

X X X

Drenaggio X X X

Fognatura X X X

Gas Bassa pressione

(fino a 5 bar) X X

Gas Media/alta pressione e

idrocarburi liquidi X

Elettricità X

Telecomunicazioni X

Scarichi per rimozione

inquinamento X

Tabella 9 - Campo di utilizzo di tipi differenti di condutture nella TOC

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6.5.1 THERMOPLASTIC PIPELINES

PE pipes cover all fields of application of HDD with a wide range of diameters and mechanical strengths. The use of thermoplastics guarantees softness and flexibility. Different types of thermoplastics are available, of which the most suitable are those in polyethylene (PE). Only PE pipes are subsequently studied in relation to dimensional specifications, the chemical mechanics of packaging and implementation. As regards the dimensions of pipes, in terms only of their use and not regarding the constraints for implementation with the technique of horizontal directional drilling, the LAME formula may be applied, which expresses the relation between internal pressure and limits within the pipe:

τ = P x ((D – e)/2 e) where:

- P: pressure inside the pipe in MPa,

- D: outer pipe diameter in mm,

- e: thickness of pipe in mm.

For a specific type of material and specified pressure, the ratio of nominal pipe dimensions (diameter and thickness) is constant. This constant is represented by the acronym SDR, which stands for standard dimension ratio: SDR = D/e It is recommended to round off these values to the following numbers (according to the Renard series): 33 – 26 – 21 – 17 (or 17.6) – 13 (or 13.6) – 11 – 9 – 6.

6.5.1.1 POLYETHYLENE PIPES

Dimensional characteristics According to the field of application, the following range of diameters is available:

- gas: up to De (external diameter) 630,

- water: up to De (external diameter ) 630 (or higher),

- drainage: up to De (external diameter) 630 (also higher),

- electricity: up to De (external diameter) 400,

- telecommunications: up to De (external diameter) 400,

- waste: up to De (external diameter) 355.

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6.5.1 CONDUTTURE TERMOPLASTICHE

Le condutture termoplastiche coprono tutti i campi di utilizzo della trivellazione orizzontale con un’ampia gamma di diametri e di resistenze meccaniche. L’uso della termoplastica garantisce morbidezza e flessibilità. Sono disponibili diversi tipi di materiali termoplastici, di cui il più idoneo risulta essere quello in polietilene (PE). Solo i tubi prodotti in PE vengono studiati successivamente in relazione alle caratteristiche dimensioni, la meccanica chimica di packaging e l’implementazione. Per quanto riguarda le dimensioni dei tubi soltanto per il loro uso e non per i vincoli di attuazione relativi alla tecnica di trivellazione orizzontale, è possibile applicare la formula LAME, che esprime la relazione tra la pressione interna e i vincoli all’interno del tubo:

τ = P x ((D – e)/2 e) dove:

- P: pressione all’interno del tubo in MPa,

- D: diametro esterno del tubo in mm,

- e: spessore del tubo in mm.

Per un certa tipologia di materiale e per una pressione specificati, il rapporto delle dimensioni nominali della tubazione (diametro e spessore) è costante. Questa costante viene rappresentata dall’acronimo SDR che indica il rapporto dimensionale standardizzato: SDR = D/e È opportuno arrotondare questi valori ai seguenti numeri (in accordo alle serie di Renard): 33 – 26 – 21 – 17 (o 17.6) – 13 (o 13.6) – 11 – 9 – 6. 6.5.1.1 TUBI IN POLIETILENE

Caratteristiche dimensionali

In funzione del campo di applicazione, la gamma di diametri disponibili è la seguente:

- gas: fino a De (diametro esterno) 630,

- acqua: fino a De (diametro esterno) 630 (od oltre),

- drenaggio: fino a De (diametro esterno) 630 (anche oltre),

- elettricità: fino a De (diametro esterno) 400,

- telecomunicazioni: fino a De (diametro esterno) 400,

- scarico: fino a De (diametro esterno) 355.

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Mechanical properties The main mechanical properties of polyethylene in the case of PE 80 or PE 100 shall be specified by the manufacturer with reference to their relative use. The acceptable pull-back force for pipes in PE used under pressure shall be expressed in conformity with the manufacturer's specifications. NOTE When the pipes are used to convey pressure fluids (water, and in particular gas), the pull-back during installation is a parameter that influences the integrity and durability of the pipeline laid. The managing authorities and manufacturers of pipelines normally establish pull-back limit values based on the characteristics of the pipelines; in any event it is necessary to consider that the tensile values measured on the machine during the pull phase are undoubtedly higher that those effectively withstood by the pipeline, as part of the force is absorbed by the friction generated by the drill rods and reamer.

6.5.1.1.1 INSTALLATION

The choice if polyethylene pipes is essential for correct completion of the works. In general, SDR 11 pipes are recommended, as they offer optimal resistance to stress during installation. If installing small diameter pipes, in the absence of particular working difficulties, it is possible to use SDR 13.6 pipes, excluding the gas sector. In the case of high stress levels, PE 100 pipes are recommended. Two types of joint are possible: by welding. For procedures using the HDD technique, a "head" welding system is used, which guarantees resistance to tensile stress without increasing the external diameter of the pipeline if opting to use welding methods with electro-welded joints.

6.5.2 METAL PIPELINES

The use of metal pipelines with HDD started with the use of steel for conveying gas and liquid hydrocarbons, and later to increase the speed in laying supply lines in the more difficult phases (crossing rivers, a canal etc.). In the water supply line and sewage works fields, in 1995 manufacturers of ductile iron pipes started to offer their pipelines for horizontal directional drilling, and these pipes have now been used in hundreds of sites.

6.5.2.1 STEEL PIPES

Steel pipes are used to convey gas and hydrocarbons, as well as water and wastewater. Steel pipes offer high levels of resistance. They maintain the same external diameter on welded joints. These welded areas are protected externally from corrosion by means of jacket linings. Special care shall be taken to avoid damage to these and the entire external covering during the pipeline pull-back operations.

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Caratteristiche meccaniche Le caratteristiche meccaniche generali di polietilene per PE 80 o PE 100 devono essere indicate dal produttore e ad esse si deve fare riferimento per il loro utilizzo. La forza di tiro-posa accettabile per i tubi PE usata sotto pressione deve essere espressa in conformità alle prescrizioni del produttore. NOTA Quando i tubi vengono usati per trasporto di fluidi sotto pressione (acqua e, in particolare, gas), il tiro-posa durante l’installazione è un parametro che influisce sulla integrità e durevolezza della tubazione posata. Gli enti gestori e le case produttrici delle tubazioni, stabiliscono generalmente dei valori limite di tiro-posa derivanti dalle caratteristiche delle tubazioni; ad ogni modo occorre considerare che i valori di trazione misurati alla macchina durante il tiro sono sicuramente maggiori di quelli effettivamente sopportati dalla tubazione in quanto parte della forza viene assorbita dagli attriti generati dalle aste di perforazione e dall’alesatore. 6.5.1.1.1 POSA IN OPERA

La scelta dei tubi in polietilene è essenziale per la corretta esecuzione dei lavori.Generalmente, sono consigliati i tubi SDR 11 che offrono una buona resistenza alle tensioni durante l’installazione. Per la posa di tubi di piccolo diametro, in assenza di particolari difficoltà operative, è possibile usare i tubi SDR 13.6, ad esclusione del settore del gas. In caso di tensioni elevate, si consigliano i tubi PE 100. Sono presenti due tipi di metodi di giunzione: mediante saldatura. Per la posa in opera con tecnologia TOC viene utilizzato il sistema di saldatura detto “di testa” che garantisce tenuta allo sforzo di trazione senza incrementare il diametro esterno della tubazione qualora si optasse per l’utilizzo di saldatura con giunti elettrosaldati.

6.5.2 CONDUTTURE IN METALLO

L’uso delle condutture in metallo per la TOC è iniziato con l’uso dell’acciaio nel trasporto del gas e degli idrocarburi liquidi e, quindi, per aumentare la velocità di posa di linee di alimentazione nelle fasi più difficili (attraversamento di un fiume, un canale, ecc.). In campo acquedottistico e fognario, a partire dal 1995 anche i produttori di tubi in ghisa sferoidale hanno iniziato a proporre le loro tubazioni per la trivellazione orizzontale controllata realizzando ad oggi diverse centinaia di cantieri.

6.5.2.1 TUBI IN ACCIAIO

I tubi in acciaio vengono utilizzati per trasportare gas e idrocarburi, oltre che per l’acqua e lo scarico di acque di risulta. I tubi in acciaio offrono un’elevata resistenza. Mantengono lo stesso diametro esterno sulle giunzioni tramite la saldatura. Queste aree di saldatura sono protette esternamente dalla corrosione per mezzo di rivestimenti a fodero. Occorre prestare particolare attenzione per evitare di danneggiare sia questi che l’intero rivestimento esterno durante l’operazione di tiro della conduttura.

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Steel pipes used to carry liquid hydrocarbons and gas at medium to high pressures shall comply with currently applicable standards. The choice of covering is dealt with in a specific study in order to meet the criteria for resistance to corrosion. Steel pipes are the most commonly used version (90%). Mechanical properties The diameter of pipes used in HDD generally varies from 100 to 1400 mm, and currently the upper limit tends to be extended up to 1600 mm. These steel pipes are normally constructed by longitudinal or spiral welding with thickness ranging from 3 mm to 30 mm.

6.5.2.2 DUCTILE IRON PIPES

Pipes in ductile iron are used for pipelines supplying and distributing potable water, rain water, irrigation water, reusable water downline of treatment plants and for gravity and pressure type sewage manifolds. Ductile iron pipes for water pipelines shall comply with the standard UNI EN 545. Ductile iron pipes for sewage pipelines shall comply with the standard UNI EN 598.

The following external coverings are recommended for use in HDD to protect the pipeline during the pull-back phase:

- extruded polyethylene compliant with UNI EN 14628;

- polyurethane compliant with UNI EN 15189;

- cement mortar compliant with UNI EN 15542.

For all the above applications involving the use of pressure fluids, these pipelines may be used for laying with HDD processes. Ductile iron pipelines feature the following general characteristics to distinguish them from other pipelines used in HDD, and which shall be duly taken into account:

- lengths may be 5.5, 6, 7, and 8 metres depending on the nominal diameter;

- these pipes are fitted with socket joints, which by means of special ring seals inserted in the socket and a welding bead on the smooth end, act as water seals and ensure non-slip action required during the pull-back phase.

- the socket has a larger external diameter than the pipe shaft and this shall be taken into consideration when establishing the bore hole diameter;

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I tubi in acciaio per il trasporto di idrocarburi liquidi e gas a media – alta pressione devono essere conformi alle norme attualmente in essere. La scelta del rivestimento verrà trattata in uno studio specifico in modo da soddisfare i criteri relativi alla resistenza alla corrosione. L'acciaio è il tipo di conduttura usato più frequentemente (90%). Caratteristiche meccaniche Il diametro dei tubi in acciaio utilizzati nelle TOC varia generalmente da 100 a 1400 mm, attualmente il limite superiore tende ad essere esteso fino a 1600 mm. Tali tubi in acciaio sono solitamente costruiti tramite saldature longitudinali o a spirale e il loro spessore varia generalmente da 3 mm fino a 30 mm.

6.5.2.2 TUBI IN GHISA SFEROIDALE

I tubi in ghisa sferoidale vengono utilizzati per condotte di adduzione e distribuzione di acqua potabile, acque pluviali, acque ad uso irriguo, acque di riuso a valle di impianti di trattamento e per collettori fognari sia a gravità che in pressione. Le tubazioni in ghisa sferoidale per acquedotto devono essere conformi alla UNI EN 545. Le tubazioni in ghisa sferoidale per fognatura devono essere conformi alla UNI EN 598. I seguenti rivestimenti esterni rinforzati sono consigliati per l’impiego nella TOC al fine di proteggere la tubazione durante la fase di tiro:

- polietilene estruso secondo la UNI EN 14628

- poliuretano secondo la UNI EN 15189;

- malta cementizia secondo la UNI EN 15542.

Per tutte le applicazioni di cui sopra che comportano il convogliamento di un fluido in pressione, è possibile utilizzare queste tubazioni per la posa con TOC. Le tubazioni in ghisa sferoidale presentano le seguenti caratteristiche generali che le contraddistinguono dalle altre tubazioni utilizzate per la TOC e di cui occorre tener conto:

- possono avere lunghezze utili pari a 5.5, 6, 7, 8 metri a seconda dei diametri nominali;

- sono dotate di un giunto a bicchiere, che tramite opportune guarnizioni ed anelli da inserire nel bicchiere ed un cordone di saldatura riportato sull’estremità liscia assolve sia alla funzione di tenuta idraulica che alla funzione antisfilamento necessaria per il tiro della condotta;

- il bicchiere ha un diametro esterno maggiore rispetto alla canna del tubo e di questo occorre tener conto nella determinazione dell’alesatura del foro di tiro;

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- each socket of each pipe enables an angular deviation, i.e. a movement in relation to 360° between one pipeline and the next, which depends on the type of joints proposed by the various suppliers and which enables generous radii of curvature without stress on the pipeline material.

- the operation to join one pipe to another does not require welding as it simply consists in inserting a seal and anti-slip ring into the socket of one pipe and pushing smooth end of another inside this socket. Thanks to the minimal time needed for this operation, if geological conditions allow, it is possible to schedule joining of each single pipe to the remaining line immediately before pull-back, without the need to construct the entire pipeline before starting the process, with significant savings in space upline of the pull-back area.

Mechanical properties

The main mechanical properties of ductile iron are specified in the relative standards UNI EN 545 and UNI 598.

The performance ratings of the joints on ductile iron pipes, required for the purposes of HDD shall be provided by the manufacturer, and include:

- admissible angular deviation from each joint;

- consequent radius of curvature admissible for the pipeline;

- tensile stress withstood by the joint in order to calculate the admissible tensile forces according to the pulling length.

6.5.3 HDD IN URBAN ENVIRONMENTS

The use of HDD systems initially came about to cross rivers, canals, estuaries, and airports. The more confidence grew with this system, the technique then extended to longitudinal installations. The increasing demand on the market (services network managers) for solutions able to reduce network installation times, with special reference to utility hook-up, with systems that have low impact on normal vehicle and pedestrian mobility in urban centres, has led to selection of HDD as a system of excellence. Manufacturers have therefore put into operation machinery with more compact dimensions, some of which can be installed in existing enclosures (rooms/pits) or in specially prepared holes. The dimensions of the RIG depend on the diameter of the pipe/pipe pack to be laid, the length required, the type of terrain involved and the site logistics. When adopting Horizontal Directional Drilling in urban environments, the planner shall take into account the prompt identification of underground utilities present, notifying the various managers/providers, with special attention to the networks most exposed to risks (such as gas, electricity, water) conducting preliminary investigations as specified in UNI/PdR 26.1:2017.

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UNI/PdR 26.3:2017

- ogni bicchiere di ogni tubazione permette una deviazione angolare, ovvero uno spostamento relativo sui 360° tra una tubazione e quella successiva, che dipende dalla tipologia dei giunti proposti dai vari fornitori e che permette importanti raggi di curvatura senza sollecitare il materiale costituente le tubazioni;

- l’operazione di giunzione tra una tubazione e l’altra non richiede saldature in quanto consiste semplicemente nell’inserimento di una guarnizione e di un anello antisfilamento all’interno del bicchiere di una tubazione e nella spinta dell’estremità liscia dell’altra dentro di esso; grazie alla rapidità di questa operazione, se le condizioni geologiche lo consentono, è possibile prevedere la giunzione di ogni singola tubazione al resto della condotta subito prima del tiro, senza necessità di costruire tutta la condotta prima dell’inizio dello stesso, con un notevole risparmio di spazio a monte dell’area di tiro.

Caratteristiche meccaniche

Le principali caratteristiche meccaniche della ghisa sferoidale sono indicate dalle rispettive norme UNI EN 545 e UNI 598.

Le caratteristiche prestazionali dei giunti delle tubazioni in ghisa sferoidale che è necessario acquisire ai fini della TOC devono essere fornite dal produttore e sono:

− la deviazione angolare ammessa da ogni giunto;

− il conseguente raggio di curvatura che la condotta può assumere;

− lo sforzo di trazione al quale il giunto resiste al fine di calcolare le forze ammissibili di trazione in base alla lunghezza del tiro.

6.5.3 TOC IN AMBITO URBANO

L’impiego dei sistemi TOC nasce inizialmente per attraversare fiumi, canali, bracci di mare, ferrovie strade di grande percorrenza (autostrade), bracci di mare, aereo porti. Progressivamente, con l’aumentare della confidenza nel sistema, la tecnica si è estesa alle pose longitudinali. La crescente richiesta del mercato (gestori delle reti dei servizi), verso soluzioni capaci di consentire di ridurre i tempi di posa delle reti, con particolare riferimento anche agli allacci di utenza, con sistemi poco impattanti sulla normale viabilità automobilistica e pedonale dei centri urbani, ha eletto le TOC, come il sistema per eccellenza. I costruttori hanno così messo in produzione macchine di dimensioni più contenute, capaci anche di essere posate in manufatti (camerette/pozzetti) esistenti o in buche che andranno ad alloggiare tali manufatti. La dimensione del RIG è funzionale al diametro del tubo/pacco tubi da posare, dalle lunghezze che si vuole raggiungere, dal tipo di terreno presente e dalla logistica del cantiere. L’impiego della Trivellazione Orizzontale Controllata in ambito urbano, il progettista deve tenere conto della puntuale individuazione dei sottoservizi presenti interpellando i vari gestori con particolare attenzione alle reti maggiormente esposte a rischi (quali gas, elettricità, acqua) e svolgendo le indagini conoscitive secondo quanto definito nella UNI/PdR 26.1:2017.

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UNI/PdR 26.3:2017

The collection of this information and relative investigations and inspections are essential procedures to enable the planner to evaluate the space available to position the rig and equipment required to complete a correct drilling plan, also taking into account the maximum angle of entry of the first rod with respect to the terrain (approx. 10°-20°) which influences the positioning of the rig at a set distance from the drilling start position. Furthermore, given the contained dimensions of the machinery, it is possible, when necessary, to start drilling from inside basements, garages, or other residential areas, or inside existing enclosures (chambers or pits) thereby minimising the overall area of the site and consequently reducing the environmental impact, social security charges and costs of the works. All standards defined by the Owner authorities shall be complied with in terms of the depth and type of pipe. Before starting drilling, an evaluation shall be made of the space available to store the equipment used. Special attention shall also be paid to the positioning of the start and end points of drilling, which often depend on existing infrastructures, the admissible radius of curvature of the drill rods and the pipes used. It is preferable to execute the crossing before the excavation works with traditional techniques so that the drilling start and end points, selected appropriately in line with the needs for the crossing, are then connected in the most optimal way by open trench excavation work. Drilling is controlled by means of suitable detection instruments that monitor progress of the drill rods. Where possible, as this involves short sections, it is advisable to position the start and end holes sufficiently distant from the edge of the road or rail, in order to avoid an excessively sharp curvature on the train of rods. In urban environment,s compact (all on board) machines are used to install systems for the distribution of energy, water, gas and telecommunications. These compact machines mount the power unit, the rods, normally with automatic loading, the high pressure water pump and the entire control console with operator station. Only the fluid mixing system, again with compact dimensions, is detached from the machine and connected to the latter with flexible hoses for the supply of fluid to the high pressure pump, which then injects this along the rod train. These compact machines are normally suited for works in urban centres and in zones subject to heavy traffic, precisely because of their reduced size, the relative weight, low noise levels and speed of positioning, as well as the ease of transport for direct access to the relative work area. The compact machines are normally used in conjunction with a "walkover" type ground level data detection system; these devices have recently been updated to enable information on the frequency of active and passive currents along the drilling path and thus selection of the most appropriate drilling frequency.

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Il reperimento di queste informazioni e i relativi sopralluoghi sono condizione necessaria per consentire al progettista di valutare gli spazi a disposizione per il posizionamento del rig e delle attrezzature necessaria ed eseguire un corretto piano di perforazione, tenendo anche in considerazione il massimo angolo di incidenza della prima asta rispetto al terreno (circa 10° - 20°) che condiziona il posizionamento del rig ad una certa distanza dal punto di inizio della perforazione. Inoltre, viste le dimensioni contenute delle macchine è possibile in casi di necessità eseguire la perforazione partendo dall’interno di scantinati, garage, locali idonei di proprietà o all’interno di manufatti esistenti (camerette o pozzetti), limitando al minimo l'ingombro del cantiere e riducendo di conseguenza l'impatto ambientale, gli oneri sociali e i costi di cantiere. Devono essere rispettate le norme definite dagli Enti proprietari riguardo alla profondità e al tipo di tubo. Prima di iniziare la perforazione deve essere fatta una valutazione sugli spazi a disposizione per sistemare l'attrezzatura necessaria. Particolare attenzione deve essere posta sul posizionamento del punto di partenza e di arrivo della perforazione, che risultano spesso vincolati dalle infrastrutture esistenti, e dal raggio di curvatura consentito dalle aste di perforazione e dai tubi utilizzati. È preferibile che l’attraversamento venga eseguito prima dei lavori di scavo con tecnica tradizionale in modo che i punti di arrivo e partenza della trivellazione, scelti nel modo più opportuno per le esigenze dell’attraversamento, vengano poi raccordati nel modo più adatto mediante scavo a cielo aperto. Il controllo della perforazione avviene mediante idonei strumenti di rilevazione dell’andamento delle aste. Dove possibile, trattandosi di tratte brevi, è opportuno posizionare le buche di partenza e di arrivo sufficientemente distanti dal margine della strada o della ferrovia, in modo da non imporre un curvatura troppo accentuata al treno di aste. In ambito urbano sono utilizzate macchine compatte (all on board) per la realizzazione di impianti di distribuzione energia, acqua, gas e telecomunicazioni. Le macchine compatte includono a bordo l’unita di potenza, le aste, generalmente con caricamento automatico, la pompa acqua ad alta pressione e tutta la consolle comando con la postazione operatore. Solo l’impianto per la miscelazione dei fluidi, sempre di dimensioni contenute, è staccato dalla macchina e collegato ad essa con tubazione flessibile per l’immissione del fluido alla pompa ad alta pressione che lo inietta lungo la colonna delle aste. Generalmente, queste macchine compatte sono indicate per i lavori nei centri abitati e nelle zone ad alta densità di traffico proprio per le loro dimensioni contenute, il peso relativo, la bassa rumorosità la tempestività di posizionamento nonché la facilità di trasporto per l’accesso direttamente nei luogo in cui operano. Le macchine compatte di norma vengono utilizzate in abbinamento al sistema di rilevazione dati in superficie tipo walk over (camminando sopra) tali strumenti sono stati ultimamente aggiornati, in modo da permettere di conoscere le frequenze delle correnti attive e passive lungo la tratta di

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This element further simplifies operations in urban environments due to the large number of frequencies present, both active (underground cables etc.) and passive (rail tracks, fencing meshes, underground mesh in concrete etc.). The use of compact machinery significantly improves processes in city centres with the possibility of positioning these unit, ready for operation, in existing spaces without the need for creating embankments with subsequent recovery work.

Figure 5 - Drilling point detection

Figure 6 - Compact works site

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perforazione e poter cosi selezionare una frequenza per la perforazione. Questo elemento facilita ulteriormente le operazioni in ambito urbano proprio per le innumerevoli frequenze presenti sia attive(cavi interrati ecc.) che passive(binari ferroviari, reti di recinzione, reti interrate nel cemento ecc.). Con le macchine compatte si migliora notevolmente le lavorazioni nei centri delle città con la possibilità di posizionare le stesse, pronte ad operare, in spazi esistenti senza necessità di effettuare opere di sbancamento e di successivo ripristino.

Figura 5 - Rilevazione punta di perforazione

Figura 6 - Area di cantiere contenuta

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7 DRILLING WORKS

7.1 GENERAL

The execution of HDD works comprises the three following phases:

− pilot hole drilling;

− reaming;

− pull-back operation.

7.2 PILOT HOLE DRILLING PHASE

The directional capacity, when drilling the pilot hole, is guaranteed by a tubular drill rod with a small diameter, fitted near the head with an asymmetric plane better known as the tool face and housing a directional sensor able to determine at all times the position of the drilling head. The asymmetrical layout of the tool face thus creates an angle between the advancement axis and the drill rod. If a change in direction is necessary, the drill head is rotated and thrust so that the asymmetrical plane coincides with the required change in direction. When changes in direction are not required, the operation is continued by advancing and rotating the drill rod at the same time; in this way the effect of deviation is distributed uniformly along the entire circumference and therefore cancelled out. Depending on difficulties met during the drilling phase, a drill tube is occasionally rotated and moved forward concentrically with respect to the pilot drill rods. The steering tube (also known as the wash pipe) prevents blockage of the pilot rods, while facilitating positioning of the drill rod and transfer of excavation material to the surface. It also keeps the hole open, enabling extraction of the pilot tubes if necessary. The increasingly more common practice is to drill the pilot hole directly, without the guide tube, as the installation times are thus reduced. The pilot hole is considered complete when the pilot tubes exit to the surface, at the opposite end of the crossing, in the vicinity of the set point of exit. The drill is then retrieved, together with the directional control probe, leaving the set of pilot rods inside the hole.

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7 LAVORI DI TRIVELLAZIONE

7.1 GENERALITÀ

L’esecuzione dei lavori di TOC è caratterizzata dalle tre fasi seguenti:

− trivellazione foro pilota;

− alesaggio;

− operazione di tiro-posa.

7.2 FASE DI TRIVELLAZIONE FORO PILOTA

La capacità direzionale, nella fase di realizzazione del foro pilota, è garantita da un’asta di perforazione tubolare di piccolo diametro munita, in prossimità della testa, di un piano asimmetrico meglio noto come scarpa direzionale e contenente al suo interno una sonda direzionale in grado di determinare in ogni momento la posizione della testa di perforazione. Il piano asimmetrico della scarpa direzionale crea pertanto un angolo fra l’asse di avanzamento e l’asta di perforazione. Se è necessario un cambio di direzione, l’asta di perforazione viene ruotata e spinta in modo che il nostro piano asimmetrico coincida con il cambio di direzione desiderato. Quando non sono richiesti cambi di direzione, si procede facendo avanzare e contemporaneamente ruotare l’asta di perforazione; in tal modo l’effetto di deviazione viene ripartito uniformemente su tutta la circonferenza e pertanto si annulla. Di tanto in tanto, in funzione delle difficoltà incontrate in fase di perforazione, un tubo guida viene fatto ruotare ed avanzare in modo concentrico alle aste di perforazione pilota. Il tubo guida (detto anche tubo di lavaggio o wash pipe) evita il bloccaggio delle aste pilota, permette di orientare con facilità l’asta di perforazione e facilita il trasporto verso la superficie dei materiali di scavo. Esso, inoltre, mantiene aperto il foro, nel caso sia necessario ritirare le aste pilota. Sempre più spesso si procede all’esecuzione del foro pilota direttamente, senza tubo guida, in quanto si riducono i tempi di realizzazione. Il foro pilota può ritenersi completato quando le aste pilota escono in superficie, all’estremità opposta dell’attraversamento, in prossimità del punto di uscita predefinito. Quindi viene recuperata la trivella e la sonda per il controllo direzionale, lasciando la batteria di aste pilota all’interno del foro.

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Figure 7 - Disassembly of the drilling head at the exit hole

7.2.1 DIRECTIONAL CONTROL

Horizontal drilling with directional control requires precise knowledge of the drilling head position and relative direction of movement. The selection of suitable tools depends on a number of factors, such as the required precision, speed, classification and quantity of data, cost, etc. After laying, the effective planimetric and altimetric trends of the pipeline laid shall be calculated, in order to define the effective position and effective deformation (if and when necessary). The simplest, most cost effective and commonly used directional control system (“walk over”) is mainly adopted for drill holes performed using small or medium size compact machines, mainly for laying cables, but also pipelines when the need for precision has less priority. A probe positioned in the auger head transmits some data via radio (depth, head position, rod rotation angle, battery charge level, temperature) to a receiver placed on the vertical shaft of the probe itself. The main constraints in this case consist in the need to cover the drill path and depth of signal reception. Directional control instruments (MGS – Magnetic Guidance System), commonly used in long distance crossings (rivers, hills, woodland, sensitive environmental areas etc.) with pipelines are precise and virtually always require a wired connection with the surface and highly qualified personnel for processing the data supplied. There two main systems most commonly used; the first based on the transmission of data via cable and the second on transmission via radio.

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Figura 7 - Smontaggio della testa di perforazione nella buca di arrivo

7.2.1 CONTROLLO DIREZIONALE

La perforazione orizzontale con controllo direzionale richiede una conoscenza esatta della posizione delle testa di perforazione e della relativa direzione. La scelta di una adeguata strumentazione dipende da alcuni fattori, quali la precisione richiesta, la velocità, la classificazione e la quantità dei dati, il costo, ecc. Si deve elaborare, a seguito della posa, la restituzione dell’effettivo andamento plano–altimetrico della condotta posata necessario per definire la reale posizione e la reale deformata (se e quando necessaria). Il più semplice sistema di controllo direzionale (“walk over”), più economico e di comune impiego, viene utilizzato prevalentemente per le perforazioni eseguite con macchine di piccole o medie dimensioni compatte e principalmente per la posa di cavi, ma anche tubazioni ove la necessità di precisione è meno determinante. Una sonda posizionata nella testa di trivellazione, trasmette via radio alcuni dati (profondità, posizione della testa, angolo di rotazione delle aste, livello di carica delle batterie, temperatura) ad un ricevitore posto sulla verticale della sonda stessa. Le principali limitazioni sono dovute alla necessità di percorrere il tratto da perforare e dalla profondità di ricezione del segnale. Gli strumenti per il controllo direzionale (MGS – Magnetic Guidance System), comunemente usati negli attraversamenti di lunghe tratte (fiumi, colline, zone boscose, di rispetto ambientale etc) con condotte, sono, precisi e quasi sempre necessitano di una connessione tramite cavo con la superficie e personale altamente specializzato per il trattamento dei dati da essa forniti. I sistemi più utilizzati sono due, di cui il primo basato sulla trasmissione dei dati via cavo e il secondo sulla trasmissione dei dati via radio.

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Figure 8 - Magnetic guidance system: control panel

7.2.1.1 SYSTEM WITH TRANSMISSION VIA CABLE

This system is made up of a probe, positioned inside the drill rod closest to the drill head, a computer and relative interface. and a connection cable which via the drill rods connects the probe to the computer. The probe contains the electronic detection instruments (inclinometers, gyroscopes, etc.) that detect the azimuth and zenith angle and the position of the tool face. The cable has two functions: to supply power to the probe and to transmit data to the computer. The computer processes the data and compares it with design specifications, to supply the necessary corrections. Very often, as the local magnetic field is subject to high levels of disturbance (electric lines, bridges, rail lines, infrastructures in general etc.) the data readings may not be acceptable. Therefore the system is implemented by creating an artificial magnetic field on the surface (systems such as Trutrack, ParaTrack, Beacon Tracking, etc.). A geo-referenced solenoid or cable forming a geo-referenced quadrilateral is used, and a continuous current is injected around the drilling axis, with variable amperes, depending on the depth of the probe and intensity of the local magnetic disturbance, to take a second reading. We therefore obtain two probe readings; one referred to the natural magnetic field and the other to the artificial field. By comparing the two data the position of the probe is established with extreme precision, normally within the range of one metre. When drilling is performed in areas exposed to high interference local magnetic fields, other instruments with IMU (Inertial Measurement Unit) type systems may be used.

7.2.2 REQUIRED PRECISION

The issue of precision in drilling is strictly related to the execution of the pilot hole and the directional system adopted.

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Figura 8 - Sistema di guida magnetico: quadro di controllo

7.2.1.1 SISTEMA CON TRASMISSIONE VIA CAVO

Il sistema è costituito da una sonda, posizionata all’interno dell’asta di trivellazione il più vicino possibile alla testa, da un computer e dalla relativa interfaccia, e da un cavo di collegamento che, attraverso le aste di perforazione collega la sonda al computer. La sonda contiene gli strumenti elettronici di rilevamento (inclinometri, giroscopi, ecc.) che rilevano l’angolo azimutale, zenitale e la posizione della scarpa direzionale (tool face). Il cavo ha due funzioni, fornisce energia alla sonda e trasmette i dati al computer. Il computer elabora i dati, li confronta con quelli di progetto e fornisce le necessarie correzioni. Molto spesso, essendo il campo magnetico locale molto disturbato (linee elettriche, ponti. linee ferroviarie, infrastrutture in genere, ecc.), i dati rilevati potrebbero essere non accettabili. Si procede allora ad implementare il sistema creando un campo magnetico artificiale in superficie (Sistemi Trutrack, ParaTrack, Beacon Tracking, ecc). Si dispone un solenoide georeferenziato o un cavo formando un quadrilatero georeferenziato in un intorno dell’asse di perforazione, si immette corrente continua con un amperaggio variabile, in funzione della profondità della sonda e dell’intensità dei disturbi magnetici locali, e si effettua una seconda lettura. Avremo pertanto due rilevamenti della sonda, una riferito al campo magnetico naturale e l’altro riferito a quello artificiale. Dal confronto dei dati si ubicherà la posizione della sonda con estrema precisione, normalmente contenuta nel raggio di un metro. Quando le trivellazioni sono eseguite in aree che presentano campi magnetici locali fortemente interferenti, possono essere utilizzate strumentazioni con sistemi di rilevamento di tipo IMU (Inertial Measurement Unit).

7.2.2 PRECISIONI RICHIESTE

Il tema della precisione nella trivellazione è strettamente legato all’esecuzione del foro pilota e al sistema di guida utilizzato.

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Depending on the type of HDD used to lay cables rather than pipelines of various diameters and materials, the Client may allow different tolerance values to reach the envisaged point of exit in HDD and more in general in relation to the design profile. Therefore design shall refer to the specifications for this procedure, which should be drawn up by the Client for each single job. However it should be noted that HDD is not recommended when laying pipelines that require constant gradients with minimal tolerances along the entire path of the design profile. Therefore the installation of sewage pipelines, requiring very low tolerance values, may not be feasible with this method.

7.3 REAMING PHASE

This phase envisages the enlargement of the pilot hole using a reamer with suitable diameter according to the diameter of pipeline to be laid The reaming tool and relative accessories are secured to the pack of pull rods at the point of exit. The reamer is then rotated and at the same time pulled by the drill rig, thus enlarging the pilot hole. As the reamer proceeds, the new pull rods are attached immediately behind it to ensure continuity of connections inside the hole.

Figure 9 - Reamer, joint, pull head and pipe string of 56” Depending on the diameter of the pipeline, the terrain crossed and the length of the crossing, the reaming phase may be repeated several times, progressively increasing the diameter of the reamer, to reach the required hole dimensions.

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In funzione del tipo di TOC eseguita per posa di cavi piuttosto che per posa di tubazioni di vario diametro e materiali possono essere ammesse dai Committenti differenti tolleranze nel raggiungimento del punto previsto per l’uscita della TOC e più in generale per il rispetto del profilo di progetto. Ci si deve pertanto riferire alle specifiche in merito che è opportuno vengano predisposte dal Committente per ogni singolo lavoro. Va però ricordato che le TOC mal si adattano alla posa di tubazioni che richiedano il mantenimento di pendenze costanti con ridottissime tolleranze lungo tutto il tragitto del profilo di progetto. Pertanto la posa di condotti fognari che richiedano ridottissimi valori di tolleranza può risultare difficilmente realizzabile.

7.3 FASE DI ALESAGGIO

Tale fase prevede l’allargamento del foro pilota per mezzo di un alesatore di diametro adeguato alle dimensioni della condotta da posare L’alesatore ed i relativi accessori sono fissati alla batteria di aste di tiro nel punto di uscita. Quindi l’alesatore viene fatto ruotare e contemporaneamente tirato dal rig di perforazione, allargando in questo modo il foro pilota. Man mano che l’alesatore procede vengono assemblate, dietro di esso, nuove aste di tiro per garantire la continuità di collegamento all’interno del foro.

Figura 9 - Alesatore, snodo, testa di tiro e colonna di varo da 56” In funzione del diametro della condotta, dei terreni attraversati e della lunghezza dell’attraversamento, la fase di alesatura può essere ripetuta più volte, aumentando progressivamente il diametro dell’alesatore, sino a raggiungere le dimensioni di foro desiderate.

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Rock-reamer type boring tool Hole opener type boring tool

Fluted type boring tool

Barrel reamer type boring tool Fly cutter type boring tool

Figure 10 – Reamers

7.4 PULL-BACK PHASE

This phase consists in laying the pipeline inside the hole by pulling the line using the relative rods through to the rig. In general, one or more reamers are inserted between the pipeline and pull rods , and an anti-rotation joint, which prevents the pipeline from being subject to torsion during the pull-back phase. At times, in general for smaller diameter pipelines no more than 500 mm, the reaming phase and pull-back phase are performed simultaneously. The decision to combine the two phases is normally

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Alesatore di tipo rock-reamer Alesatore di tipo hole opener

Alesatore di tipo fluted

Alesatore di tipo barrel reamer Alesatore di tipo fly cutter

Figura 10 – Tipi di alesatore

7.4 FASE DI TIRO-POSA

Tale fase consiste nel posare la condotta all’interno del foro mediante tiro della stessa con le apposite aste, fino al rig. Generalmente, fra la condotta e le aste di tiro vengono interposti uno o più alesatori e un giunto reggispinta girevole, che impedisce che la condotta sia sollecitata a torsione durante il tiro-posa. Talvolta, generalmente per condotte di piccolo diametro, non superiori a 500 mm, la fase di alesatura e la fase di tiro-posa, vengono eseguite contemporaneamente. La decisione di riunire le

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taken after completing the pilot hole and strictly depends on the characteristics of the terrain crossed through. In the case of pipelines with larger diameters (over 500 mm), the weight of the main pipeline should be increased by inserting a measured quantity of water or an additional PE pipe suitably filled with water. This provision, which shall be calculated with care, is necessary to counter-balance the floating thrust generated by the slurry in the hole, which acts on the incoming pipeline and would generate a friction resistance when in contact with the extrados of the hole. The pipe string is preferably constructed in a single section, as the break times necessary to make joints between pipeline sections can increase the risk of pipe blockage inside the hole, and laid on a slide way (rollers, trolleys, lifting equipment, etc.). During the launch phase, the entry of the pipeline into the hole is facilitated by following a pre-set path on the basis of the angle of entry to the terrain, the diameter and the pipeline material, as outlined in 6.2.4.

Figure 11 - Single section pipe string with floating section in sea

Figure 12 - String of ductile iron pipes assembled for pulling

7.5 DRILLING FLUID

During the phases of pilot hole boring, reaming and pull-back, drilling fluid is used. When dispensed appropriately according to the soil, this fluid has a variety of functions, such as:

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due fasi viene di norma presa dopo il completamento del foro pilota ed è strettamente connessa con le caratteristiche dei terreni attraversati. Per condotte di grande diametro (oltre i 500 mm), è opportuno prevedere l’appesantimento della condotta principale per mezzo di inserimento nella stessa di quantità misurate di acqua o di un ulteriore tubo in PE che sarà opportunamente riempito di acqua. Questo accorgimento, che deve essere opportunamente calcolato, è necessario per controbilanciare la spinta di galleggiamento generata dai fanghi contenuti in foro, operante sulla condotta in ingresso che generebbe una resistenza di attrito per sfregamento sull’estradosso del foro. La colonna di varo viene preferibilmente costruita in un’unica tratta, in quanto le pause necessarie per eseguire i giunti di tratti di condotta aumentano il rischio di un blocco della tubazione all’interno del foro, e predisposta su una linea di scorrimento (rulli, carrelli, mezzi di sollevamento, ecc.). In fase di varo, l’ingresso della condotta nel foro viene facilitato, facendole assumere una traiettoria predeterminata in base all’angolo d’ingresso nel terreno, al diametro e al materiale della condotta, come indicato a 6.2.4.

Figura 11 - Colonna di varo in unica tratta con parte galleggiante in mare

Figura 12 - Stringa di tubazioni in ghisa sferoidale assemblate per il tiro

7.5 FLUIDI DI PERFORAZIONE

Durante le fasi di perforazione del foro pilota, alesatura e tiro-posa, viene utilizzato un fluido di perforazione. Questo fluido, opportunamente dosato in base al tipo di terreno, ha molteplici funzioni, quali:

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− hydraulic cutting of the terrain, breaking it up thanks to the accumulated kinetic energy and/or activation of the mud motor;

− reduction of friction in the excavation phases, including torque, and in the pipeline pull-back phase;

− keeping fine materials suspended for transport, in part, to the surface;

− contributing to stabilisation of the hole, by penetrating through porosity and mixing with the soil, and contributing to increase in hydrostatic thrust;

− preventing overheating of all parts subject to friction (mud auger, drill head, reamers, joint etc.) including the steering system in the drill rods;

− guaranteeing floating of the pipeline in the pull-back phase.

It shall always be taken into account that the choice of fluid, according to the terrain to be drilled (above all in the case of loose sand) significantly influences the result of this work. In fact the fluid is made up of water with bentonite and/or polymers that give the fluid its thixotropic properties required to maintain the drilling spoils suspended. The fluid, by penetrating the soil surrounding the hole and mixing with this, especially in loose soil, modifies the structure, which then tends to act like an artificial clay. The walls of the hole thus become more stable, ensuring operation success. At this point the drilling fluid is transformed into drilling slurry. The quality of drilling fluid in the field of directional drilling has developed over time, to reach properties that enable containment of possible contamination within the terms of "non-toxic" and "non-hazardous". Thus today fluids are used with a "limestone" based bentonite with high pH factor, at times with an additive of polymers acting as thickeners and filtrate reducers. These provisions avoid influencing possible phreatic water apart from brief interruptions limited to the immediate surroundings of the works using these fluids. The drilling fluids are produced both in Italy and abroad. Centres abroad have recently developed bentonite fluids with exceptionally low hydration times (quick grout), very useful for long drilling routes, which may be mixed with anionic polymers. Biodegradable fluids have also been available for some time, used in particularly sensitive areas in environmental terms. In general it can be said that the quantity of fluid injected during the drilling phase may vary from 3 to 5 times the excavated volume, depending on the geological characteristics of the soil involved. The following section outlines the main parameters of the drilling fluids which influence its behaviour and need to be measured regularly and recorded as the works progress.

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− effettuare il taglio idraulico del terreno, disgregandolo, grazie all’energia cinetica accumulata e/o azionare il motore a fanghi;

− ridurre gli attriti nelle fasi di scavo, compreso il momento torcente, e nella fase di tiro-posa della condotta;

− mantenere in sospensione i materiali fini trasportandoli, in parte, verso la superficie;

− contribuire alla stabilizzazione del foro, sia penetrando nelle porosità e miscelandosi al terreno, sia contribuendo ad aumentare la spinta idrostatica;

− evitare il surriscaldamento di tutti gli organi soggetti ad attrito (trivella a fanghi, lancia di perforazione, alesatori, snodo, ecc.) incluso il sistema di guida contenuto nelle aste di perforazione;

− garantire il galleggiamento della condotta nella fase di tiro-posa.

Si deve sempre tenere presente che la scelta del fluido, in funzione dei terreni da perforare (soprattutto in presenza di sabbie sciolte), è determinante nella riuscita dell’opera. Il fluido risulta infatti costituito dall’acqua nella quale sono disciolte la bentonite e/o i polimeri che conferiscono al fluido la proprietà tixotropica necessaria a mantenere in sospensione i materiali di risulta della trivellazione. Il fluido, penetrando nel terreno circostante il foro e miscelandosi con esso, particolarmente nei terreni sciolti, ne modifica la struttura che tenderà a comportarsi come una argilla artificiale. Le pareti del foro acquisiscono pertanto una maggiore stabilità consentendo la realizzazione del lavoro. A questo punto il fluido di perforazione di trasforma in fango di perforazione. La qualità dei fluidi di perforazione nel campo delle perforazioni direzionali ha già subito un’evoluzione nel tempo arrivando a definire delle caratteristiche che consentono di contenere il possibile inquinamento entro i termini di “non tossicità” e “non pericolosità”. Attualmente vengono perciò utilizzati fluidi a miscela di bentonite “calcica” con Ph elevato, talora addizionata da polimeri viscosizzanti e riduttori di filtrato: detti accorgimenti permettono di non influire su possibili falde acquifere se non per intorpidimenti di breve durata e limitati agli immediati dintorni dei lavori che utilizzano detti fluidi. I fluidi di perforazione sono di produzione sia italiana sia estera. All’estero hanno recentemente messo a punto fluidi bentonitici a bassissimo tempo di idratazione (quick grout), utilissimi per lunghi percorsi di trivellazione che possono essere additivati con polimeri anionici; sono ormai da tempo sul mercato anche fluidi biodegradabili, utilizzati nelle aree particolarmente sensibili dal punto di vista ambientale. In generale va detto che la quantità di fluido iniettata durante le fasi di trivellazione generalmente può variare dalle 3 alle 5 volte il volume scavato a seconda delle caratteristiche geologiche dei terreni interessati. Di seguito, sono riportati principali parametri caratteristici del fluido di perforazione che ne determinano il comportamento e che devono essere misurati regolarmente e registrati durante le fasi di avanzamento dello stato dei lavori:

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− density is an indicator of the content of solid elements in contaminated bentonite and should remain between 1.0 and 1.2;

− viscosity is characterised by the ability to form a deposit as well as simply conveying the liquid for removal. It is measured by means of the Marsh funnel, and normally should be between 32 and 40 seconds in clay soil, and over 50 seconds in sandy soil.

− the yield limit, thixotropy and filtration that lead to the formation of the deposit and its ability to quickly reform. In a filtering test, clean bentonite shall create a deposit of less than 4 mm and filtration of less than 40 cm3; in contaminated bentonite the deposit shall remain less than 3mm with filtration around 6 cm3 in clay soils and from 10 to 15 cm3 in sandy soils;

− the sand content, resulting from the separation of solid soil and which influences permeability of the deposit and consequently its stability, should generally remain less than 4-5% (measured with the elutriator);

− the pH factor, which influences the ionic balance and therefore the physical and chemical properties of the bentonite; this should remain within a range of 8 to 10;

Conductivity and hardness should also be taken into account. During drilling, bentonite slurry is usually cleaned to remove recovery cuttings by means of a separation unit, which enables the routing of cuttings into special collection tanks, to then return the cleaned bentonite into the work cycle. This process shall be carefully controlled to guarantee the requisites of the drilling fluids. At the end of the works, all drilling slurry, collected in tanks separate from the cutting tanks, shall be transferred for disposal in authorised landfills, after classification of the type of waste involved. Before disposing of this slurry, the methods most frequently adopted is a vibration floating process to render it suitable for handling and therefore disposable as solid waste. Obviously also the water resulting from this process should be disposed of according to the relative waste class.

7.6 DRILLING SPECIFICATIONS

7.6.1 PRECAUTIONS DURING DRILLING

It is necessary to guarantee continuous return of the slurry, in order to avoid excessive pressure of the slurry itself in the bore hole. The measures to be adopted to avoid release are:

− increased coverage along shorter drilling paths;

− adapting the characteristics of the drilling slurry to the geological area

− control of bore hole pressure

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− la densità è un indice del contenuto di elementi solidi nella bentonite inquinata e deve essere compresa tra 1.0 e 1.2;

− la viscosità è caratterizzata dalla capacità di formare un’incrostazione oltre che dalla semplicità di trasporto del liquido di evacuazione; è misurata tramite il cono Marsch, generalmente deve essere compresa tra 32 e 40 secondi nei terreni argillosi e maggiore di 50 secondi nei terreni sabbiosi;

− il limite di snervamento, la tixotropia e il filtraggio che determinano la formazione dell’incrostazione e la sua capacità di riformarsi rapidamente; in un test di filtraggio, la bentonite pulita deve presentare un'incrostazione inferiore a 4 mm e un filtraggio inferiore a 40 cm3; nella bentonite inquinata l’incrostazione deve restare inferiore a 3mm e il filtraggio dell’ordine di 6 cm3 nei terreni argillosi e da 10 a 15 cm3 nei terreni sabbiosi;

− il contenuto di sabbia, che risulta dalla separazione del terreno solido e che influisce sulla permeabilità dell’incrostazione e, quindi, sulla sua stabilità; generalmente, deve restare inferiore al 4-5% (misurato con l’elutriatore);

− il pH, che influisce sul bilanciamento ionico e quindi sulle proprietà fisico-chimiche della bentonite; deve restare entro un intervallo da 8 a 10;

Sono inoltre da tener presenti la conducibilità e la durezza. I fanghi bentonitici durante le fasi di trivellazione vengono solitamente ripuliti dei cutting di recupero mediante un’Unità di Separazione che consente di indirizzare i cutting in speciali vasche di raccolta e di reintrodurre la bentonite purificata in circolo di lavorazione. Questo processo deve essere controllato accuratamente in modo da garantire i requisiti necessari ai fluidi di perforazione. Al termine dei lavori tutti i fanghi di perforazione, raccolti in vasche differenti da quelle dei cutting, devono essere portati a smaltimento in discariche autorizzate, previa loro classificazione come tipologia di rifiuto. Frequentemente, prima di portare a smaltimento detti fanghi, si utilizzano attrezzature di vibro flottazione per renderli “palabili” e quindi smaltibili come rifiuti solidi. Va da sé che anche l’acqua risultante da questo processo va smaltita con l’adeguato codice di rifiuto.

7.6 CARATTERISTICHE DELLA TRIVELLAZIONE

7.6.1 PRECAUZIONI DURANTE LA TRIVELLAZIONE

È necessario garantire un ritorno continuo di fango, al fine di evitare pressioni eccessive del fango stesso nel foro di sondaggio. Le misure da adottare per evitare le fuoriuscite sono:

− copertura maggiore, lunghezza di trivellazione più corta

− adattare le caratteristiche del fango di trivellazione alla geologia

− controllare la pressione del foro di sondaggio

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− calculation of the drilling speed and storage of relative data

− rotating drill alignment following periods of disuse of drilling equipment to break the hardened slurry material

− cleaning routes after periods of disuse

− cleaning the bore hole and removal of all debris

− increasing the diameter of the hole; the curved lines shall be drilled again when the BHA is rotated.

7.7 DRILLING SYSTEMS

The RIG is the specific equipment in drilling procedures. Developments in technology over recent years have led to the production of numerous types of rig to optimise use of systems according to the type of crossing involved. Tables 11 and 12 state the characteristics of the main classes of RIG used on the market and relative limits of application. The drilling system comprises:

− RIG;

− energy production unit;

− control station;

− slurry unit;

− vibrating screen unit;

− water supply unit;

− drill rods;

− augers - drill string - steering tool face;

− boring and pull-back equipment.

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− calcolare la velocità di trivellazione e conservare i relativi dati

− ruotare l’allineamento della trivellazione in seguito a periodi di inattività dell’attrezzatura di trivellazione per rompere la struttura in gel del fango

− pulire i percorsi in seguito a periodi di inattività

− pulire il foro di perforazione e rimuovere tutti i detriti

− aumentare il diametro del foro, le linee curvate devono essere nuovamente trivellate quando si ruotano i BHA.

7.7 IMPIANTI DI PERFORAZIONE

Il RIG è l’attrezzatura specifica utilizzata nelle operazioni di perforazione. Lo sviluppo della tecnologia, in questi ultimi anni, ha consentito la realizzazione di una numerosa tipologia di rig che consentono di ottimizzare l’impiego degli impianti in funzione delle caratteristiche dell’attraversamento da realizzare. Nelle tabelle 11 e 12 sono riportate le caratteristiche delle principali classi di RIG presenti sul mercato e dei relativi limiti di applicazione. L’impianto di perforazione è costituito da:

− RIG;

− unità di produzione dell’energia;

− posto di comando;

− unità fanghi;

− unità vibrovaglio;

− unità approvvigionamento idrico;

− aste di perforazione;

− trivelle - lancia di perforazione – scarpa direzionale;

− attrezzature di alesaggio e tiro-posa.

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POTENTIAL AND LIMITS OF APPLICATION OF DRILLING SYSTEMS (RIGS)

Type of System characteristics Drilling limits

Rig Max. pull (KN) Max. torque (KN.m) Max. length (m) Max. diameter

(mm) Mega 5000 136 >2000 (with DN 1200) 1800

Maxi 2500 90 >2000 (with DN 700) 1400

Midi 500 20 >500 (with DN 400) 800

Mini 100 5.0 >150 (with DN 200) 400

Micro 25 1.0 >50 (with DN 90) 125

Table 11 – Drilling rig According to the relative classification, this equipment varies in size, and in the case of small rigs can be divided into just two unit models. In any event they are always sized and assembled to enable transport on road.

Drilling machines (type)

Max. tensile force (kN)

Max. torque (kNm)

Weight (t)

Mini version and for small chambers ≤150 <10 < 10

Medium >150 to ≤400 10-30 10-25 Large dimension >400 to ≤2500 30-100 25-60 Very large dimension >2500 >100 >60

Table 12 – Classification of horizontal drilling installations

7.7.1 RIG

Various types of rig are currently used, differing according to:

− the system pulling force;

− the system dimensions.

As for the system power, refer to Table 12. For trolley movement, the most common system used is a rack device and chain mechanism. As regards large rigs, the most reliable system is that guaranteed by the central double rack system, which is the most commonly used, while in the case of small rigs, the chain

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POTENZIALITÀ E LIMITI DI APPLICAZIONE DEGLI IMPIANTI DI PERFORAZIONE(RIG)

Tipo di Caratteristiche impianto Limiti di perforazione

Rig Tiro max. (KN) Torsione max. (KN.m) Lunghezza max. (m) Diametro max.

(mm) Mega 5000 136 >2000 (con DN 1200) 1800

Maxi 2500 90 >2000 (con DN 700) 1400

Midi 500 20 >500 (con DN 400) 800

Mini 100 5.0 >150 (con DN 200) 400

Micro 25 1.0 >50 (con DN 90) 125

Tabella 11 – RIG di perforazione In funzione della classe di appartenenza, queste attrezzature sono più o meno compatte e, nei RIG piccoli, sono concentrate in due sole unità. In ogni caso, sono sempre dimensionate ed assemblate in modo da essere trasportabili su strada. Macchine di trivellazione

(tipo) Forza di trazione

max. (kN) Coppia max.

(kNm) Peso

(t) Versione mini e per camerette ≤150 <10 < 10

Medie >150 to ≤400 10-30 10-25 Grosse dimensioni >400 to ≤2500 30-100 25-60 Dimensioni molto grosse >2500 >100 >60

Tabella 12 – Classificazione delle installazioni di trivellazione orizzontale

7.7.1 RIG

Attualmente sono in uso diverse tipologie di RIG che si differenziano:

− in funzione della forza di tiro dell’impianto;

− in funzione delle dimensioni dell’impianto.

Per quanto riguarda la potenza dell’impianto si rimanda alla Tabella 12. Per la traslazione del carrello i sistemi più utilizzati sono a cremagliera e a catena. Per quanto riguarda i grossi RIG il sistema più affidabile è quello garantito dalla doppia cremagliera centrale, che peraltro è il sistema più diffuso, mentre per quanto riguarda i piccoli RIG, sono anche

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versions are also used. The rack system enables constant and uniform transmission of force, thereby reducing response times and elastic reactions. The rig is made up of a drilling tower placed on an inclined surface (slide) positionable at various angles, which in the case of small systems can reach 25°. The trolley and hydraulic motors are mounted on this, to enable movement and rotation of the spindle. The drill rods are coupled onto the spindle, with assembly and disassembly performed using hydraulic clamps. The most recent rig models are normally the smaller self-propelled versions.

Figure 13 – Large size rigs with drill rod packs

7.7.2 CONTROL STATION

The operator station is equipped with all controls necessary to control the rig and connected devices. The control station can be placed on the rig with or without a cab or in an outfitted shelter that also houses the control station for the directional steering system and computer for data analysis and comparison.

7.7.3 POWER UNIT

The RIG is usually equipped with a built-in motor sized appropriately to activate all movements.

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a catena. La cremagliera permette di trasmettere in modo costante e uniforme gli sforzi, riducendo i tempi di reazione e l’assestamento elastico. Il RIG è costituito da una torre di perforazione posta su di un piano inclinato (slitta) ad inclinazione variabile che per i piccoli impianti può raggiungere i 25°. Su di esso, con uno dei sistemi sopra detti, trasla il carrello ed i motori idraulici, che permettono la traslazione e la rotazione del mandrino. Le aste di perforazione vengono accoppiate sul mandrino ed il loro montaggio e smontaggio viene eseguito con morse idrauliche. I modelli più recenti di RIG e, generalmente, quelli piccoli sono semoventi.

Figura 13 – RIG di grandi dimensioni con batterie di aste di trivellazione

7.7.2 POSTAZIONE DI MANOVRA

Nella postazione dell’operatore sono presenti tutti i comandi necessari per manovrare il RIG ed i dispositivi connessi. La postazione di manovra può essere posizionata sul RIG con o senza cabina o su shelter esterno attrezzato anche per contenere la postazione per il controllo del sistema di guida direzionale ed i computer per l’analisi e il raffronto dei dati.

7.7.3 UNITÀ DI POTENZA

Il RIG è solitamente dotato di un motore integrato sufficiente per azionare tutti i movimenti.

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On large rigs, the energy production unit is normally made up of diesel or electric motors that activate a hydraulic power pack. The generator unit also supplies the energy necessary for mixing the drilling fluids and pumping of the latter through the rig during the drilling phases, in the required quantities and at the correct pressure. On smaller machines, the power unit, high pressure fluid pump and drill rods are incorporated on the machine itself.

7.7.4 FLUID MIXING UNITS

In combination with the rigs, the fluid units are normally made up of one or more tanks and a mixing unit, which thanks to the Venturi system mixes the water, bentonite or polymers that are 100% biodegradable (at times used as additives). In the case of mini and midi rigs, these use mixing unit with a single tank and with a range of capacities, positioned on easily transported and unloadable skids. In the case of large rigs, the mixing system is combined or integrated in the unit with the vibrating screen system.

7.7.5 VIBRATING SCREEN UNIT

When the drilling operation requires large quantities of fluids, the use of recycling units is recommended. These units are made up of one or more tanks, in which the drilling slurry is recirculated via a hopper. The same slurry are normally recycled several times for re-use thanks to special filters via vibrating screen units and hydro-cyclone systems. The slurry is delivered into the circuit by means of pumps controlled by the operator.

Figura 14 - Vibrating screen unit

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Sui grandi RIG l’unità di produzione dell’energia è generalmente costituita da motori diesel o elettrici che azionano una centrale idraulica. L’unità generatore fornisce anche l’energia necessaria per la miscelazione dei fluidi di perforazione ed il loro pompaggio attraverso il RIG, durante le fasi di perforazione, nelle quantità ed alla pressione richiesta. Nelle macchine più piccole, unità di potenza impianto elettrico e idraulico pompa fluidi ad alta pressione e aste di trivellazione sono integrate nella macchina stessa.

7.7.4 UNITÀ MISCELAZIONE FLUIDI

Solitamente abbinate al RIG le unità fluidi sono costituite da una o più taniche e da una unità di miscelazione che, grazie al sistema Venturi, miscela acqua, bentonite o polimeri completamente biodegradabili (talvolta utilizzati come additivi). Per i mini e midi RIG vengono scelte unità di miscelazione con una sola tanica e con diverse capacità, posizionati su skid facilmente trasportabili e scaricabili. Per i grandi RIG il sistema di miscelazione è abbinato o integrato in unità con vibrovaglio. 7.7.5 UNITÀ VIBROVAGLIO

Qualora la trivellazione abbia necessità di quantità importanti di fluidi è indicato usare delle unità di riciclaggio. Questa unità è costituita da una o più vasche, nelle quali vengono riciclati i fanghi di perforazione per mezzo di una tramoggia. Gli stessi fanghi sono, di norma, riciclati molteplici volte per una successiva utilizzazione grazie ad appositi filtraggi per mezzo di vibrovagli e sistemi di idrocicloni. Tramite pompe comandate dall’operatore i fanghi vengono immessi nel circuito.

Figura 14 - Unità vibrovaglio

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7.7.6 WATER SUPPLY UNIT

This is generally made up of a submerged pump in a river (where possible) which, via flexible hoses, delivers the required water to the unit for preparation of the slurry. Other supply sources are also used, above all for compact medium-sized machines, such as aqueducts, wells, water tankers, etc.

7.7.7 WORKSHOP AND SPARE PARTS UNITS

In order to ensure successful completion of the work, a mobile workshop shall always be available, complete with all tools required to perform maintenance and repairs when necessary. A set of spare parts shall also be available, together with drilling accessories, in the widest range possible.

7.7.8 DRILLING HEADS - DRILL STRING - TOOL FACE

Two systems are used to drill the pilot hole:

− by mechanical or hydraulic cutting, using a jet type drilling head; − by mechanical cutting, using a drill bit, normally tri-cone, activated by a mud motor.

Figure 15 – Drilling head using jet bit In both cases the tool face is part of this tool; it can be obtained from the same end as the drill head, shaping it according and with the use of specially offset nozzles with respect to the longitudinal axis of the drill rod. In other cases the tool face is made up of an eccentric enlarged section on the body of the bit or drill head; and in other cases the body of the drill string or head itself are offset accordingly. All these systems guarantee the necessary asymmetric plane of support to enable changes to the direction of drilling. The mud motor serves for drilling rocks or very consistent soil; the drill head serves for drilling loose soil with low consistency. The cutting tools of the drill heads are interchangeable to enable use of the most appropriate tool according to the characteristics of the terrain or rock to be drilled. The range of tools present on the market enables drilling of any type of terrain, even in hard rock, with the aid of the tricone and cutting elements with tungsten inserts. Depending on the type, hardness and abrasiveness of the terrain, various types of tools can be hooked up to the drill head:

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7.7.6 UNITÀ APPROVVIGIONAMENTO IDRICO

È costituita generalmente da una pompa sommersa ubicata in un corso d’acqua (ove possibile) che, tramite tubi flessibili, invia all’unità apposita l’acqua necessaria alla preparazione dei fanghi. Si utilizzano inoltre altre fonti di approvvigionamento, soprattutto per le macchine compatte di medie dimensioni, quali gli acquedotti, i pozzi, autobotti, ecc.

7.7.7 UNITÀ OFFICINA E RICAMBI

A garanzia di una buona riuscita del lavoro si deve avere sempre a disposizione un’officina mobile completa di tutte le attrezzature necessarie a eseguire la manutenzione e le eventuali riparazioni. Deve inoltre essere disponibile anche una serie di parti di ricambio ed accessori di perforazione, la più vasta possibile.

7.7.8 TESTE DI TRIVELLAZIONE – LANCIA DI PERFORAZIONE – SCARPA DIREZIONALE

Per la perforazione del foro pilota vengono utilizzati due sistemi: − mediante taglio meccanico o idraulico, per mezzo di una lancia di perforazione a getti; − mediante taglio meccanico, per mezzo di un (un bit di perforazione, generalmente un

tricono) azionata da un motore a fanghi (mud motor).

Figura 15 – Scarpa direzionale a getti in uscita dal foro pilota

In entrambi i casi, la scarpa direzionale fa parte di questo utensile; essa può essere ricavata nell’estremità stessa della lancia, sagomandola appositamente e con l’ausilio degli ugelli appositamente disassati rispetto all’asse longitudinale dell’asta di perforazione. In altri casi la scarpa direzionale è costituita da un ringrosso eccentrico posto sul corpo (del bit) o della lancia; ed in altri casi il corpo stesso della lancia o della trivella presentano una deviazione. Tutti questi sistemi garantiscono il necessario piano asimmetrico di appoggio che permette di cambiare la direzione di scavo. Il mud motor serve per perforazioni in roccia e in terreni ad elevata consistenza; la lancia serve per perforazioni in terreni sciolti a scarsa consistenza. Gli utensili di taglio delle (teste di perforazione) sono intercambiabili in modo da utilizzare il tipo più idoneo in funzione delle caratteristiche del terreno o della roccia da perforare. La gamma di utensili presente sul mercato permette di eseguire perforazioni in qualsiasi tipologia di terreno, anche in roccia dura, con l’ausilio del tricono e di taglienti con inserti al tungsteno. A seconda del tipo, della durezza, dell’abrasività del terreno, è possibile agganciare alla (testa di perforazione) vari tipi di attrezzi:

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− bit with blade for soft soil;

− bit with tungsten carbon tip for hard terrain;

− mechanically or hydraulically driven mud motor equipped with bits with teeth differing in terms of both tooth shape and construction material;

Figure 16 - Mud motor

− “bottom hole hammer” activated by a compressors for very hard rock.

7.7.9 DRILL RODS

The drill rods are normal steel rods, varying in length from 2 to approx. 10 metres, with diameters from 28 to 200 mm, and joints generally with tapered threads.

It is essential to maintain the rod joints intact and to observe the minimum radius of curvature, to avoid problems during the operating phases and to ensure correct conservation and durability of these parts. The drill rods are essential tools that enable:

− pushing of the drill head;

− rotation of the drill head and relative tools;

− steering of drilling on a vertical and/or horizontal curve;

− transport of the drilling fluid;

− extraction of reamers;

− installation of the constructed pipeline.

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− bit con lama per terreni morbidi;

− bit con punta in carbonio di tungsteno per terreni duri;

− motore a fanghi guidato meccanicamente o idraulicamente ed equipaggiato con (bit a differenti dentature sia riguardanti la forma dei denti sia il materiale di composizione);

Figura 16 - Mud motor

− “martello fondo-foro” attivato da un compressore per rocce molto dure.

7.7.9 ASTE DI PERFORAZIONE

Le aste di perforazione sono normali aste in acciaio, di lunghezza variabile fra i 2 e i 10 m circa, di diametro compreso fra i 28 e i 200 mm, con giunti generalmente a filettatura conica.

È molto importante mantenere integri i giunti delle aste e rispettare i raggi minimi di curvatura, per evitare problemi durante le fasi operative e per preservar e la durata delle stesse. Le aste di perforazione sono strumenti essenziali che consentono di:

− spingere la testa di trivellazione;

− ruotare la testa di trivellazione e i suoi strumenti;

− dirigere la trivellazione in curva verticale e/o orizzontale;

− trasportare il fluido di trivellazione;

− estrarre gli strumenti di alesatura;

− installare il tubo realizzato.

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It is sufficient to examine simply whether they are suited to the radius of curvature and torque required in the design. Two types of rod are commercially available:

− “forged” from a single piece and hot-worked to obtain the joints;

− “friction welded” with pins and joints, welded by friction onto a metal bar, often in a different type of steel.

The treatment of steel on the welding and the surrounding area is also very important. The rods, varying in length and diameter, each with a specific thread, correspond to specific drilling tools, with and without patents. The standards of API (American Petroleum Institute) specify the minimum admissible characteristics and define a number of types of thread. The diameter of joints can be greater than that of the rod, providing a base that facilitates grip of the tightening/disposal tools and the assembly of various hook-up elements such as support brackets for drilling, enlargement of the pilot hole with or without integrated shaft etc. In the event of damage to a drill rod, this is most likely attributable to its use in excess of the limits specified by the manufacturer. An excessively tight curve would lead to increased stress, wear and laceration of the rod and the threaded ends, detectable only on subsequent drilling phases. The rods, which are close to the drilling head, are most exposed to risk: inspection and rotation of the drill string can prevent the creation of minuscule cracks. Only a sealing substance (copper or zinc) shall be present on the threads, to guarantee coupling and unscrewing of the joints without seizing. If the steel quality is not checked by means of a metallurgy test, the torque (too resistance or too weak), drilling or excessively tight radius of curvature may be the cause of damage or deterioration of the rod and, as in most cases, the entire drill string. 7.7.10 REAMING AND PULL-BACK EQUIPMENT

The is a wide range of equipment available on the market. However, the reaming train is made up of the following elements:

− pull rod pack;

− reamer;

− anti-rotation joint;

− pull-back head;

− pipeline.

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È sufficiente esaminare solo se che siano idonee al raggio della curva e della coppia necessari per il progetto. Sono disponibili sul mercato due tipi di aste:

− “forgiate”, colate come monoblocco e lavorate a caldo per realizzare le giunzioni;

− “frizionate” con perni e giunzioni, saldati tramite attrito su barra di metallo, spesso con un tipo di acciaio diverso.

Il trattamento dell’acciaio sulla saldatura e l’area circostante è molto importante. Le aste, di lunghezza e diametro differenti, ognuna con la propria filettatura corrisponde a ciascun strumento di perforazione, con o senza brevetto. Le norme dell’API (American Petroleum Institute) specificano le caratteristiche minime di ammissione e definiscono alcuni tipi di filettatura. Il diametro dei giunti può essere maggiore di quello dell’asta, fornendo una base che facilita la tenuta degli strumenti di serraggio/smaltimento e l’assemblaggio di vari agganci quali staffe da supporto per la perforazione, allargamento del foro pilota con o senza alberino integrato, ecc. In caso di rottura di un'asta di perforazione si può ragionevolmente pensare ad un suo utilizzo oltre i limiti prescritti dai produttori Una curva troppo stretta comporta sforzi, usura e lacerazioni dell’asta e delle estremità filettate che si evidenzieranno solo durante le perforazioni successive. Le aste, che sono vicine alla testa di trivellazione, ne risentono maggiormente: un controllo e una rotazione nella posizione della colonna di perforazione consentono di evitare la creazione di crepe minuscole. Nelle filettature deve essere presente solo una sostanza sigillante (rame o zinco) in grado di garantire l’accoppiamento e lo svitamento dei giunti senza che si blocchino. Se la qualità dell’acciaio non viene controllata da un test metallurgico, la coppia (troppo resistente o troppo debole) e la perforazione o il raggio della curva troppo stretto possono essere la causa della rottura o del deterioramento dell’asta e, nella maggior parte dei casi, di tutta la colonna di perforazione.

7.7.10 ATTREZZATURE DI ALESAGGIO E TIRO-POSA

Esistono sul mercato una molteplicità di attrezzature. Il treno di alesaggio è comunque composto dai seguenti elementi:

− batteria di aste di tiro;

− alesatore;

− giunto antirotazione;

− testa di tiro;

− condotta.

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Reamer: The classic reamer is made up of a ring gear mounting a set of nozzles for the delivery of fluids, and a variable number of cutting blades. These cutting blades are often positioned in groups and can feature various mechanical properties. This type of reamer is normally used in fine, loose cohesive soil. Barrel reamer: This reamer is made up of a convex cylinder serrated at the ends, complete with the standard nozzles It is very useful when paired with the previous tool as it improves coaxial positioning of the mill cutter with the hole. It is not recommended for very compact soil. Compacting reamer: These are conical self-centring reamers which as well as removing the terrain, enable mechanical compaction of the hole walls. Rock reamers: These are reamers mounted with rotary mill cutters in steel or carbide according to the hardness of the rock. In the case of abrasive rock, the body of the reamer and rotary cutters are protected with a coating in tungsten carbide. Anti-rotation joint: The anti-rotation joint or coupling is essential to prevent rotation of the pipeline during the pull-back operation. It is inserted between the reamer and the pipeline. It is generally made up of a self-lubricating thrust ring with Teflon or roller bearing. It is essential to keep it intact, preventing any risk of overheating, to avoid blockage of the pipeline during the pull-back phase.

Figure 17 – Combination of two reamers (end of reaming phase)

8 SAFETY AT THE WORK PLACE

Activities involved in the laying of network services infrastructures using HDD technology shall be carried out in full compliance with current national regulation governing occupational health and safety.

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Alesatore: L’alesatore classico è formato da una corona dentata sulla quale sono posti più ugelli per l’uscita dei fluidi e una quantità variabile di taglienti. Detti taglienti spesso sono posizionati a gruppi e possono avere diverse caratteristiche meccaniche. Questa tipologia di alesatori è normalmente usata in terreni sciolti fini e coesivi. Alesatore a barile: Si tratta di alesatore costituito da un cilindro bombato e dentato alle estremità, completo con i soliti ugelli. È molto utile se usato in coppia al precedente in quanto migliora la coassialità della fresa con il foro. Non è indicato per terreni molto compatti. Alesatore a compattazione: Si tratta di alesatori conici autocentranti che, oltre ad asportare il terreno, permettono di compattare meccanicamente le pareti del foro. Alesatori per rocce: Si tratta di alesatori montati con frese rotanti in acciaio o carburo in base alla durezza della roccia. In caso di rocce abrasive, il corpo dell'alesatore e le frese rotanti sono protetti da rivestimenti in carburo di tungsteno. Giunto antirotazione: Il giunto antirotazione o snodo è indispensabile per evitare che la condotta ruoti durante l’operazione di tiro-posa. Viene interposto fra la l’alesatore e la condotta. È generalmente costituito da un reggispinta autolubrificante con un cuscinetto in teflon o a rulli. È indispensabile mantenerlo integro, evitando che si surriscaldi, per evitare il bloccaggio della condotta durante la fase di tiro-posa.

Figura 17 – Combinazione di due alesatori (termine della fase di alesatura)

8 SICUREZZA SUL SITO DI LAVORO

Le attività inerenti la posa di infrastrutture dei servizi a rete attraverso la tecnologia TOC devono essere eseguite nel rispetto delle vigenti normative nazionali in materia di sicurezza e salute sul lavoro.

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Provisions specified by local administration and authorities shall also be observed with regard to authorisations and site opening times.

8.1 MACHINE SAFETY

The machines used to perform drilling operations shall comply with European guidelines and relevant national legislation. The manufacturers of the various machines shall provide a declaration of conformity as well as application of the relative CE mark. Independent monitoring of the machines is possible. This is conducted by the competent national authorities with regard to safety, qualification and the European Tested certification. For protection against electrical accidents, the machines working with electricity shall be adequately earthed before use. Maintenance of complex hydraulic systems of horizontal drilling machines shall be performed with care. Watertightness of these systems shall be constantly monitored.

8.2 DRILLING TOOL SAFETY

In the case of the drilling tools, instruments, equipment, joints, reamers and connections to insert in the drilling installation, relative safety shall be checked by a qualified QM authority or a nationally recognised or qualified monitoring authority (independent monitoring). This monitoring procedure shall demonstrate that the drill rods and drilling tools used are produced with suitable materials. Furthermore it shall demonstrate that the maximum forces for tension, compression, torsion and internal pressure sustained by the drill used shall not exceed by 0.8 times the elastic limit of the material (S = 1.25) according to the standards DIN, API and DS. For instruments with rotary parts such as the mud motor, tricone bits or universal joints, it shall be ensured that prior to use a detailed and documented inspection is completed. This will guarantee safe use without limitations (internal inspection).

8.3 ENVIRONMENTAL PROTECTION

In general the horizontal directional drilling technique is more environmentally sustainable that traditional open trench installation methods. If the presence of sensitive terrain is found on the site, this needs to be protected by the positioning of load distributors to protect the soil from the transit of excavation equipment. In this case it is important to ensure that the different layers of the polluted surface soil are not mixed with deeper layers of the terrain. For this purpose it may be necessary to differentiate the storage of cuttings. Care shall also be taken to avoid contamination of the soil with oil or lubricants (using tanks for residue, canvas sheets etc.) It is also important to consider conservation of drilling fluids in detail. Sufficient storage capacity shall always be available. In all cases, uncontrolled release of drilling fluids shall be avoided at all times. The removal of residual drilling fluid at the end of works and cutting shall be organised before starting the work. The work area shall be reclaimed following authorisation in the presence of the various owners.

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Devono, altresì, essere rispettate le disposizioni impartite da enti e amministrazioni locali per quanto riguarda la richiesta dei permessi e i periodi di apertura dei cantieri.

8.1 SICUREZZA DELLE MACCHINE

Le macchine usate per eseguire i progetti di trivellazione devono soddisfare le raccomandazioni europee oltre alle normative nazionali pertinenti. I produttori delle differenti macchine devono fornire una dichiarazione di conformità oltre all’apposizione della marchiatura CE correlata. Un monitoraggio indipendente delle macchine è possibile. Viene effettuato dalle autorità nazionali competenti per quanto riguarda la sicurezza in relazione alla qualifica e l'European Tested. Per la protezione da incidenti elettrici, le macchine che operano sull’elettricità devono disporre della messa a massa prima dell’uso. La manutenzione di sistemi idraulici complessi delle macchine per la trivellazione orizzontale deve essere effettuata con cautela. L’impermeabilità di questi sistemi deve essere monitorata costantemente.

8.2 SICUREZZA DEGLI STRUMENTI PER LA TRIVELLAZIONE

Per le aste di trivellazione, gli strumenti, le apparecchiature, i giunti, gli alesatori e i collegamenti da inserire nella trivellazione, è necessario effettuare un controllo sulla sicurezza da parte di un ente qualificato in MQ o da un ente per il monitoraggio riconosciuto a livello nazionale o qualificato (monitoraggio indipendente). Questo monitoraggio deve mostrare che le aste di trivellazione e gli strumenti usati nella trivellazione sono prodotti con materiali idonei. Inoltre deve dimostrare che le forze massime per tensione, compressione, torsione e pressione interna sostenute dalla trivella usata non superino di 0.8 volte il limite elastico del materiale (S = 1.25) in base agli standard DIN, API e DS. Per gli strumenti con parti rotanti come motori per fango, punte a tre coni o giunti universali, occorre accertarsi che, prima di ogni uso, venga effettuata un’ispezione dettagliata e documentata. In tal modo ne viene garantito l’utilizzo sicuro e senza limitazioni (ispezione interna).

8.3 PROTEZIONE DELL’AMBIENTE

Generalmente, la tecnica di trivellazione orizzontale è più eco-compatibile rispetto alle tradizionali tecniche di installazione a trincea aperta. Se nel sito viene riscontrata la presenza di terreno sensibile, occorre proteggere posizionare dei ripartitori di carico per proteggere il suolo dal passaggio degli escavatori. Occorre talora accertarsi che i differenti strati di terra superficiale inquinati restino non miscelati con gli strati più profondi del terreno. A tale scopo può essere necessario differenziare lo stoccaggio dei cutting. Si deve prestare attenzione per evitare la contaminazione del terreno con oli e lubrificanti (uso di serbatoi dei detriti, teloni, ecc.). Inoltre è opportuno considerare in dettaglio la conservazione dei fluidi di perforazione. Una capacità di conservazione sufficiente deve essere sempre disponibile. In tutti i casi, occorre evitare qualsiasi perdita non controllata di fluidi di perforazione. La rimozione di fluidi di perforazione residui alla fine dei lavori e dei cutting deve essere organizzata prima dell’avvio del progetto. Si deve ripristinare l’area di lavoro seguita da autorizzazione in presenza dei differenti proprietari.

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ANNEX - MAIN LEGISLATIVE REFERENCES Legge 1083/1971 Norme per la sicurezza dell'impiego del gas combustibile Decreto del Presidente della Repubblica 16 dicembre 1992, n. 495 Regolamento di esecuzione e di attuazione del codice della strada Decreto Legislativo 285/1992 Direttiva della Presidenza del Consiglio dei Ministri 3 marzo 1999 Razionale sistemazione nel sottosuolo degli impianti tecnologici Decreto del Ministero dello sviluppo economico 16 aprile 2008 Regola tecnica per la progettazione, costruzione, collaudo, esercizio e sorveglianza delle opere e dei sistemi di distribuzione e di linee dirette del gas naturale con densità non superiore a 0,8 Decreto del Ministero dello sviluppo economico 17 aprile 2008 Regola tecnica per la progettazione, costruzione, collaudo, esercizio e sorveglianza delle opere e degli impianti di trasporto di gas naturale con densità non superiore a 0,8 D. Lgs. 81/2008 Testo Unico sulla Salute e Sicurezza sul Lavoro e s.m.i. Legge 17 dicembre 2012, n. 221 Conversione in legge, con modificazioni, del decreto-legge 18 ottobre 2012, n. 179, recante ulteriori misure urgenti per la crescita del paese Decreto Ministeriale 04 aprile 2014 Norme Tecniche per gli attraversamenti ed i parallelismi di condotte e canali convoglianti liquidi e gas con ferrovie ed altre linee di trasporto Legge 164/2014 Conversione, con modificazioni, del decreto-legge 11 settembre 2014, n. 133, Misure urgenti per l'apertura dei cantieri, la realizzazione delle opere pubbliche, la digitalizzazione del Paese, la semplificazione burocratica, l'emergenza del dissesto idrogeologico e per la ripresa delle cattività produttive Decreto Legislativo 15 febbraio 2016, n. 33 Attuazione della Direttiva 2014/61/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 15 maggio 2014, recante misure volte a ridurre i costi dell'installazione di reti di comunicazione elettronica ad alta velocità Decreto del Ministero dello sviluppo economico 11 maggio 2016 Istituzione del SINFI - Sistema informativo nazionale federato delle infrastrutture

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APPENDICE - PRINCIPALI RIFERIMENTI LEGISLATIVI

Legge 1083/1971 Norme per la sicurezza dell'impiego del gas combustibile Decreto del Presidente della Repubblica 16 dicembre 1992, n. 495 Regolamento di esecuzione e di attuazione del codice della strada Decreto Legislativo 285/1992 Direttiva della Presidenza del Consiglio dei Ministri 3 marzo 1999 Razionale sistemazione nel sottosuolo degli impianti tecnologici Decreto del Ministero dello sviluppo economico 16 aprile 2008 Regola tecnica per la progettazione, costruzione, collaudo, esercizio e sorveglianza delle opere e dei sistemi di distribuzione e di linee dirette del gas naturale con densità non superiore a 0,8 Decreto del Ministero dello sviluppo economico 17 aprile 2008 Regola tecnica per la progettazione, costruzione, collaudo, esercizio e sorveglianza delle opere e degli impianti di trasporto di gas naturale con densità non superiore a 0,8 D. Lgs. 81/2008 Testo Unico sulla Salute e Sicurezza sul Lavoro e s.m.i. Legge 17 dicembre 2012, n. 221 Conversione in legge, con modificazioni, del decreto-legge 18 ottobre 2012, n. 179, recante ulteriori misure urgenti per la crescita del paese Decreto Ministeriale 04 aprile 2014 Norme Tecniche per gli attraversamenti ed i parallelismi di condotte e canali convoglianti liquidi e gas con ferrovie ed altre linee di trasporto Legge 164/2014 Conversione, con modificazioni, del decreto-legge 11 settembre 2014, n. 133, Misure urgenti per l'apertura dei cantieri, la realizzazione delle opere pubbliche, la digitalizzazione del Paese, la semplificazione burocratica, l'emergenza del dissesto idrogeologico e per la ripresa delle cattività produttive Decreto Legislativo 15 febbraio 2016, n. 33 Attuazione della Direttiva 2014/61/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 15 maggio 2014, recante misure volte a ridurre i costi dell'installazione di reti di comunicazione elettronica ad alta velocità Decreto del Ministero dello sviluppo economico 11 maggio 2016 Istituzione del SINFI - Sistema informativo nazionale federato delle infrastrutture

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BIBLIOGRAPHY

[1] UNI 9165 Reti di distribuzione del gas - Condotte con pressione massima di esercizio minore o uguale a 5 bar - Progettazione, costruzione, collaudo, conduzione, manutenzione e risanamento

[2] UNI 9860 Impianti di derivazione di utenza del gas - Progettazione, costruzione, collaudo, conduzione, manutenzione e risanamento

[3] UNI EN 12007-4 Infrastrutture del gas - Condotte con pressione massima di esercizio non maggiore di 16 bar - Parte 4: Raccomandazioni funzionali specifiche per il rinnovamento

[4] L. Giacomello, P. Trombetti, per Telecom Italia, Valutazione dei costi socio ambientali delle tecniche di scavo, Anno 2000

[5] C. Vescovo, U. Lazzarini, Snam Rete Gas S.p.A. “La costruzione di condotte in acciaio nel segno del rispetto ambientale: le tecnologie trenchless”, S. Donato Milanese, Anno 2002.

[6] Osservatorio INAIL, “Tecnologie trenchless e riduzione dei rischi”, in “Ambiente e Sicurezza” del Il Sole 24 Ore, Anno 2011

[7] Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con IATT, Analisi dell’impatto socio-ambientale delle tecnologie no dig per la posa di infrastrutture, Anno 2013

[8] Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con Telecom Italia, Efficienza energetica nella posa di infrastrutture di rete, Anno 2013

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BIBLIOGRAFIA

[1] UNI 9165 Reti di distribuzione del gas - Condotte con pressione massima di esercizio minore o uguale a 5 bar - Progettazione, costruzione, collaudo, conduzione, manutenzione e risanamento

[2] UNI 9860 Impianti di derivazione di utenza del gas - Progettazione, costruzione, collaudo, conduzione, manutenzione e risanamento

[3] UNI EN 12007-4 Infrastrutture del gas - Condotte con pressione massima di esercizio non maggiore di 16 bar - Parte 4: Raccomandazioni funzionali specifiche per il rinnovamento

[4] L. Giacomello, P. Trombetti, per Telecom Italia, Valutazione dei costi socio ambientali delle tecniche di scavo, Anno 2000

[5] C. Vescovo, U. Lazzarini, Snam Rete Gas S.p.A. “La costruzione di condotte in acciaio nel segno del rispetto ambientale: le tecnologie trenchless”, S. Donato Milanese, Anno 2002.

[6] Osservatorio INAIL, “Tecnologie trenchless e riduzione dei rischi”, in “Ambiente e Sicurezza” del Il Sole 24 Ore, Anno 2011

[7] Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con IATT, Analisi dell’impatto socio-ambientale delle tecnologie no dig per la posa di infrastrutture, Anno 2013

[8] Università “La Sapienza” di Roma in collaborazione con Telecom Italia, Efficienza energetica nella posa di infrastrutture di rete, Anno 2013

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