Recomendaciones Agi Italiano Jet Groting

ASSOCIAZIONE GEOTECNICA ITALIANA

.

JET GROUTING RACCOMANDAZIONI

Edizione provvisoria aprile 2012

EDIZIONI AGI

Copyright 2012 by Associazione Geotecnica Italiana Roma

I diritti di traduzione, di riproduzione e di adattamento, totale o parziale, con qualsiasi mezzo sono riservati per tutti i Paesi. inoltre vietata la riproduzione, anche parziale, compresa la fotocopia, anche ad uso interno o didattico, non autorizzata. Edizione provvisoria, aprile 2012

LEditore a disposizione degli aventi diritto con i quali non stato possibile comunicare nonch per eventuali involontarie omissioni o inesattezze nella citazione delle fonti riprodotte in questopera.

ISBN 978 88 97517 06-1

Stampato nello Stabilimento Litograf Editor - Citt di Castello (PG)

ASSOCIAZIONE GEOTECNICA ITALIANA Presidente Stefano Aversa Segretario generale Claudio Soccodato Consiglieri Marco dElia, Anna Maria Ferrero, Cristina Jommi, Paola Monaco, Nicola Moraci,

Maria Cristina Pepe, Sebastiano Rampello, Pietro Rimoldi, Tatiana Rotonda, Francesco Silvestri.

Revisori dei conti Enrico Conte, Sebastiano Foti, Guido Gottardi

Commissione AGI per la redazione delle Raccomandazioni sul Jet Grouting

Paolo Croce (coordinatore), Alessandro Flora, Stefania Lirer, Vittorio Manassero, Giuseppe Modoni, Maurizio Siepi

i

JET GROUTING RACCOMANDAZIONI AGI

INDICE

1.OGGETTO .............................................................................................................................................. 12.TECNOLOGIE ........................................................................................................................................ 3

2.1.Modalit esecutive .......................................................................................................................... 32.2. Sistemi di trattamento...................................................................................................................... 5

2.2.1. sistema monofluido .................................................................................................................. 5 2.2.2. sistema bifluido ........................................................................................................................ 62.2.3. sistema trifluido ................................................................................................................... . 6

2.3. Pretaglio .......................................................................................................................................... 6

2.4. Spurgo e sostegno del foro .............................................................................................................. 7

2.5. Attrezzature ..................................................................................................................................... 7

2.5.1. impianto di confezionamento della miscela cementizia ........................................................... 72.5.2. pompe e compressore ............................................................................................................... 82.5.3. perforatrici ................................................................................................................................ 82.5.4. batteria di aste ........................................................................................................................... 92.5.5. monitor ..................................................................................................................................... 9

2.6. Miscele di iniezione ..................................................................................................................... 102.7. Parametri di trattamento ............................................................................................................... 10

3.EFFETTI DEI TRATTAMENTI .......................................................................................................... 133.1. Principio di funzionamento .......................................................................................................... 133.2. Energia del getto .......................................................................................................................... 153.3. Interazione getto-terreno .............................................................................................................. 153.4. Diametro medio delle colonne consolidate .................................................................................. 163.5. Variabilit geometriche ................................................................................................................ 17

3.5.1. variazione del diametro .......................................................................................................... 173.5.2. variazione della direzione ....................................................................................................... 17

3.6. Caratteristiche fisico-meccaniche del materiale consolidato ........................................................ 193.6.1. resistenza ................................................................................................................................ 193.6.2. rigidezza ................................................................................................................................. 203.6.3. permeabilit ............................................................................................................................ 203.6.4. peso dellunit di volume ....................................................................................................... 21

4.APPLICAZIONI ................................................................................................................................... 224.1. Finalit degli interventi ................................................................................................................ 224.2. Fondazioni .................................................................................................................................... 22

4.2.1. fondazioni dirette ...................................................................................................................... 22

4.2.2. fondazioni a pozzo .................................................................................................................... 23

4.2.3. consolidamento di fondazioni preesistenti ................................................................................ 24

ii


4.3. Opere di sostegno ......................................................................................................................... 264.4. Gallerie ......................................................................................................................................... 28

4.4.1. trattamenti dall'esterno della galleria ........................................................................................ 28

4.4.2. trattamenti dall'interno della galleria ........................................................................................ 29

4.5. Diaframmi .................................................................................................................................... 304.6. Tamponi di fondo ......................................................................................................................... 31

5.PROGETTO ......................................................................................................................................... 335.1. Riferimenti normativi ................................................................................................................... 335.2. Sequenza progettuale ................................................................................................................... 355.3. Calcoli di verifica ......................................................................................................................... 37

5.3.1. caratteristiche geometriche delle colonne consolidate .............................................................. 40

5.3.2. caratteristiche meccaniche del materiale consolidato ............................................................... 41

5.4. Campo prove ................................................................................................................................. 42 5.4.1. misure dell'esito dei trattamenti ................................................................................................ 42

5.4.2. ottimizzazione del sistema di trattamento ................................................................................. 43

5.4.3. misura degli effetti sull'ambiente circostante ............................................................................ 43

5.4.4. messa a punto del sistema di controllo e monitoraggio ............................................................ 43

6.CONTROLLI ........................................................................................................................................ 44 6.1. Premessa ....................................................................................................................................... 446.2. Riferimenti normativi .................................................................................................................... 446.3. Controlli sui materiali ................................................................................................................... 45

6.3.1. leganti idraulici ......................................................................................................................... 46

6.3.2. additivi ...................................................................................................................................... 46

6.3.3. armature .................................................................................................................................... 46

6.3.4. acqua ......................................................................................................................................... 47

6.3.5. miscela cementizia .................................................................................................................... 47

6.4. Controlli delle modalit esecutive ................................................................................................. 47 6.4.1. controlli sulle attrezzature ......................................................................................................... 47

6.4.2. controlli sul processo produttivo ............................................................................................... 48

6.4.3. controlli della posizione dell'asse di trattamento ...................................................................... 48

6.5. Controlli finali sul prodotto ........................................................................................................... 48 6.5.1. controlli prestazionali ............................................................................................................... 49

6.5.1.1. prove di carico ..................................................................................................................... 49

6.5.1.2. prove di permeabilit .......................................................................................................... 49

6.5.2. controlli delle caratteristiche degli elementi consolidati ........................................................... 49

6.5.2.1. prove in sito......................................................................................................................... 50

6.5.2.1.1. osservazione diretta degli elementi consolidati ............................................................. 50

6.5.2.1.2. sondaggi a carotaggio continuo ..................................................................................... 50

6.5.2.1.3. perforazioni strumentate ................................................................................................ 50

iii


6.5.2.1.4. carotaggio sonico .......................................................................................................... 51

6.5.2.1.5. cross-hole ...................................................................................................................... 51

6.5.2.1.6. tomografia sonica .......................................................................................................... 51

6.5.2.1.7. altre indagini in sito ....................................................................................................... 51

6.5.2.2. prove in laboratorio ............................................................................................................. 52

6.5.2.2.1. prove di compressione semplice .................................................................................... 52

6.5.2.2.2. prove di compressione triassiale e di taglio diretto ....................................................... 52

6.6. Controlli sui manufatti circostanti ................................................................................................. 52

BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................................... 55ELENCO DEI SIMBOLI .......................................................................................................................... 58

PREMESSA

Generalmente, il compito del Presidente dell'Associazione Geotecnica nel lavoro di

predisposizioni di linee guida e raccomandazioni, oltre ad essere quello di scrivere una breve premessa al volume, consiste nel "perseguitare" il coordinatore del gruppo di lavoro incaricato della redazione del documento e nell'avere la pazienza di ascoltare le pi disparate scuse addotte per il ritardo nella consegna del materiale e le vane promesse di una nuova scadenza "definitiva". La classica battuta "di quale anno?", segue puntualmente il "ti consegner il testo entro Natale! (o entro Pasqua!; o certamente prima dell'estate!!)" D'altronde, non si pu pretendere di pi da chi (coordinatore e membri della commissione) svolge un lavoro per la nostra Associazione a titolo totalmente gratuito, mettendo in campo tutte le proprie competenze, al solo fine di contribuire al miglioramento della cultura geotecnica italiana.

Nel caso delle Raccomandazioni sul Jet-Grouting, invece, il mio compito stato decisamente pi facile. Il gruppo di lavoro (Paolo Croce, con il compito di coordinatore, Alessandro Flora, Giuseppe Modoni, Vittorio Manassero, Maurizio Siepi, Stefania Lirer, a cui stata affidata la segreteria) si subito dato un programma di lavoro intenso, con frequenti riunioni presso la sede dell'AGI, e in tempi relativamente brevi ha prodotto una prima bozza del testo, che stata sottoposta ad un gruppo di revisori (Giovanni Calabresi, Sergio Gobbi, Sandro Martinetti, Claudio Soccodato), che ringrazio per il lavoro svolto, e poi ad una versione finale che era gi disponibile in occasione dell'ultimo Convegno Nazionale di Geotecnica. La correzione di qualche residuo errore editoriale, l'impaginazione e la proposizione del testo in Edizioni AGI hanno richiesto, poi, i mesi trascorsi da tale evento. A me toccato solo il piacere di leggere in anteprima il testo e di dare qualche modesto suggerimento agli autori.

Come tradizione dell'AGI, il testo pubblicato in versione provvisoria (copertina rossa), aperta a suggerimenti dei soci, per poi aspirare alla copertina azzurra, tipica delle versioni definitive, dopo alcuni anni di circolazione nella nostra compagine sociale e, pi in generale, nell'ambito delle persone interessate alla tematica. Al fine di raccogliere suggerimenti ed avviare un dibattito con i nostri soci su queste raccomandazioni, ho ritenuto opportuno aprire un Forum di discussione sul nostro sito web, affidando il compito di moderatore ad Alessandro Flora. Per le regole di gestione delle pagine interattive del sito, il Forum sar aperto ai soli soci AGI che hanno compilato la propria pagina web, indipendentemente dal fatto che abbiano concesso o negato l'accesso ai propri dati agli altri soci. Sono certo che, visto il grande interesse da sempre manifestato verso la tecnica del jet-grouting, vi sar un'ampia partecipazione.

Entrando nel merito del lavoro svolto, mi preme evidenziare che questo ha tratto vantaggio dalla presenza nel gruppo di un giusto mix della componente universitaria, che da anni lavora su questa tematica, e di quella pi legata al mondo della produzione, con grandissima esperienza anche sugli aspetti esecutivi. Il prodotto mi sembra un cocktail ben riuscito, frutto anche di una notevole sintonia che ha regnato nel corso dei lavori. Il testo snello, volutamente sintetico e scritto nello stile asciutto tipico delle Raccomandazioni AGI. Non si d grande spazio alle

trattazioni teoriche, per le quali si rinvia alla bibliografia, privilegiando gli aspetti legati alla modalit di progettazione ed esecuzione di questi interventi, in funzione delle loro diverse finalit. Il testo dedica, poi, attenzione ai controlli che assumono una importanza significativa soprattutto in alcuni tipi di realizzazione.

Queste Raccomandazioni sono destinate sia ai professionisti gi esperti sulla tecnica, che vi troveranno una sistematizzazione delle conoscenze, sia a quelli che - fino ad ora - hanno visto il jet-grouting come una tecnica un po' esoterica, e saranno utili ai progettisti, che troveranno indicazioni sul dimensionamento degli interventi, ma anche ai tecnici della committenza pubblica o privata, che avranno strumenti per valutarli. Ovviamente, concentrandosi su una specifica tecnica, non possono trattare tutto il processo progettuale che dovrebbe sempre partire dalla valutazione dell'opportunit di utilizzare il jet-grouting in un determinato progetto, anche in relazione a possibili interventi di miglioramento alternativi o, anche, alla possibilit di non intervenire affatto. Purtroppo, negli ultimi decenni vi stato un certo abuso nell'utilizzo di tale tecnica, soprattutto per motivi di convenienza economica, cos come era accaduto nel passato per i micropali. Credo, per, che il miglioramento delle conoscenze, che conseguir dalla lettura di queste Raccomandazioni, sar certamente utile anche per guidare queste scelte.

In chiusura, a nome di tutta l'Associazione Geotecnica Italiana, desidero ringraziare sinceramente il gruppo di lavoro per l'eccellente lavoro svolto e per quello che, inconsapevolmente, ha deciso di svolgere nei prossimi anni, nella fase di inchiesta pubblica.

Il presidente dellAGI Stefano Aversa

1


1. OGGETTO

Il jet grouting una particolare tecnica di trattamento dei terreni che consente di realizzare nel sottosuolo elementi di terreno consolidato di forma e dimensioni svariate, dotati di buone caratteristiche meccaniche e di ridotta permeabilit. Si tratta di una tecnica particolarmente flessibile, utilizzata per la realizzazione o ladeguamento di fondazioni, opere di sostegno, gallerie e opere di tenuta idraulica.

Sebbene limpiego del jet grouting sia largamente diffuso in tutto il mondo e sia particolarmente frequente in Italia, il tema non trattato esplicitamente dalle norme tecniche vigenti nel nostro paese. E stata invece emanata nel 2001 una norma europea dedicata al jet grouting, recepita dallUNI nel 2003 come UNI-EN 12716 Esecuzione di lavori geotecnici speciali gettiniezione (jet grouting), che appare tuttavia incompleta e non pi aggiornata.

Si segnala inoltre che in alcuni paesi come Stati Uniti e Giappone (JJGA, 2005; ASCE, 2009) sono state recentemente prodotte raccomandazioni tecniche sul jet grouting. La lettura di questi documenti evidenzia comunque una certa disomogeneit dei temi trattati, con una maggiore attenzione verso gli aspetti progettuali da parte delle raccomandazioni giapponesi e verso i controlli di qualit da parte delle raccomandazioni americane.

Si ritenuto quindi opportuno redigere le presenti Raccomandazioni Tecniche sul Jet Grouting per offrire una guida aggiornata a committenti, progettisti e costruttori sulla progettazione, lesecuzione e il controllo degli interventi. Il testo stato redatto in forma snella, concentrandosi sugli argomenti principali e rimandando ai riferimenti bibliografici per i necessari approfondimenti. Parimenti, le figure sono state disegnate in modo schematico con lobiettivo di evidenziare e classificare le principali soluzioni tipologiche.

Nel testo stato mantenuto il termine originale in lingua inglese che si affermato nella pratica tecnica anche nel nostro Paese, evitando il ricorso a traduzioni in italiano (es. gettiniezione) che non hanno incontrato il favore degli operatori.

Le raccomandazioni si compongono di sei capitoli, compreso il presente capitolo introduttivo. Nel secondo capitolo, si illustra la tecnologia del jet grouting, distinguendo i diversi sistemi di trattamento attualmente in uso (Monofluido, Bifluido, Trifluido) e definendo per ciascuno di essi i cosiddetti parametri di trattamento. Si descrivono inoltre le attrezzature di cantiere, le modalit esecutive e le caratteristiche delle miscele di iniezione.

Nel terzo capitolo vengono esaminati gli effetti che il jet grouting determina sui terreni. Lanalisi viene condotta considerando linfluenza dei parametri di trattamento e delle caratteristiche geotecniche dei terreni, al fine di individuare i fattori principali dai quali dipende lesito del trattamento. Ci si sofferma quindi sul prodotto finale, le cosiddette colonne consolidate, riportando intervalli di valori tipici del diametro e delle caratteristiche fisico-meccaniche del materiale consolidato. Nello stesso capitolo si forniscono alcuni abachi e tabelle utilizzabili, in fase di progetto, per una stima di massima delle caratteristiche geometriche e meccaniche delle colonne. Si segnalano inoltre i limiti di applicazione del trattamento e si evidenzia la variabilit fisiologica del diametro delle colonne e delle propriet meccaniche del materiale consolidato.

2


Nel quarto capitolo si fornisce una descrizione delle pi frequenti applicazioni del jet grouting (fondazioni, opere di sostegno, diaframmi, tamponi di fondo, gallerie), considerando diversi possibili obiettivi progettuali e varie soluzioni tipologiche. Si segnalano, inoltre, alcuni tipici inconvenienti che sono stati riscontrati in sede esecutiva.

Il quinto capitolo dedicato al progetto degli interventi. Il tema trattato distinguendo i seguenti fattori principali:

x le funzioni richieste allintervento di jet grouting; x le caratteristiche geometriche del trattamento; x i requisiti progettuali da rispettare; x le caratteristiche fisico-meccaniche da garantire. Viene quindi indicata una sequenza ordinata di attivit sperimentali, elaborazioni grafiche e

calcoli di verifica, che dovrebbero essere rispettate nella redazione del progetto. Per quanto riguarda i calcoli di verifica, si evidenzia la necessit di modificare opportunamente criteri e metodi normalmente adottati per altre strutture interrate di uso convenzionale. Il carattere distintivo del problema rappresentato dalla variabilit fisiologica delle dimensioni delle colonne e delle caratteristiche fisico-meccaniche del materiale consolidato. Il problema pu essere affrontato sia con lausilio di metodi semplificati, di tipo deterministico, sia con un approccio pi avanzato, di tipo probabilistico.

Infine nel sesto capitolo si fornisce una dettagliata rassegna dei metodi di controllo degli interventi di jet grouting. Si distinguono, in particolare, i controlli effettuati durante lesecuzione dei trattamenti da quelli eseguiti sugli elementi consolidati, dopo lesecuzione dei trattamenti stessi. Per questi ultimi, si passano in rassegna diversi tipi di prova, in sito ed in laboratorio, e si presentano varie tecniche di misura, distruttive e non distruttive.

Come pu dedursi da questa succinta introduzione, il jet grouting una tecnica di consolidamento particolarmente versatile, che si presta a fornire soluzioni a svariati problemi di ingegneria geotecnica. Si evidenzia tuttavia che non tutti i terreni possono essere efficacemente consolidati con questa tecnica. Si avverte inoltre che un uso improprio del jet grouting pu determinare effetti indesiderati anche gravi sulle strutture circostanti. Ogni intervento di jet grouting deve quindi essere preceduto da un iter progettuale molto articolato (vedi Fig. 5.2) e deve essere confrontato con soluzioni alternative, che potrebbero rivelarsi pi sicure e/o convenienti. In ogni caso i risultati dei trattamenti devono essere verificati e monitorati con particolare attenzione.

3


2. TECNOLOGIE

2.1. MODALIT ESECUTIVE

Il trattamento dei terreni mediante jet grouting avviene con liniezione ad alta velocit di uno o pi fluidi che producono un complesso fenomeno di rimaneggiamento, sostituzione e/o permeazione, il cui risultato finale la cementazione del terreno originario. Nella sua applicazione tradizionale con questa tecnica si realizzano volumi di terreno trattato approssimativamente cilindrici, comunemente denominati colonne consolidate, anche se esistono tecniche che consentono di ottenere elementi di forma diversa.

Il trattamento si articola in due fasi successive (Fig. 2.1). Nella prima fase (perforazione), una batteria di aste cave viene inserita fino alla massima profondit di trattamento, utilizzando sistemi a rotazione o rotopercussione generalmente con lausilio di fluido di perforazione. Nella seconda fase (trattamento) si procede allestrazione della batteria di aste a velocit di risalita e rotazione controllate. Contemporaneamente si procede alliniezione dei fluidi da uno o pi ugelli posti in prossimit dellutensile di perforazione (monitor). Il processo di formazione della colonna produce un refluo, denominato spurgo (vedi par. 2.4), costituito dal fluido in eccesso e da una aliquota di terreno rimaneggiato, che risale in superficie attraverso lintercapedine tra aste e foro. Lestrazione delle aste (fase di risalita) pu essere effettuata in modo continuo o, secondo il metodo pi diffuso, procedendo a gradini di altezza predeterminata (definiti generalmente steps). Il procedimento viene poi iterato per la realizzazione di pi colonne, eventualmente adiacenti o compenetrate.

Figura 2.1 Schema del trattamento con jet grouting: (a) perforazione; (b) e (c) formazione della colonna.

4


Le colonne possono essere realizzate con procedimenti alternativi alla modalit di iniezione in risalita descritta precedentemente. In particolare, con riferimento alla singola colonna, si pu procedere anche come segue:

x trattamento in discesa (o in avanzamento) eseguito contemporaneamente alla perforazione; x pretaglio, in cui la realizzazione di una colonna viene preceduta da una fase di disgregazione

del terreno mediante un getto dacqua ad alta velocit. Laddove sono previste colonne compenetrate, si possono seguire due modalit alternative (Fig.

2.2): x sequenza a fresco (fresh-in-fresh): le colonne di jet grouting sono realizzate in successione,

senza attendere la presa della miscela cementizia negli elementi adiacenti o sovrapposti; x sequenza primaria-secondaria: la realizzazione di una colonna si effettua dopo aver atteso la

presa delle colonne adiacenti.

Figura 2.2 - Possibili sequenze di trattamenti per colonne compenetrate: (a) sequenza a fresco; (b) sequenza primaria secondaria.

La sequenza a fresco richiede particolare attenzione durante la fase di perforazione, per evitare il dilavamento degli elementi contigui precedentemente realizzati. A questo scopo si preferisce, generalmente, utilizzare miscela cementizia quale fluido di perforazione, almeno nella zona di sovrapposizione degli elementi stessi.

A prescindere dalla tecnologia prescelta, si pu incrementare la resistenza meccanica della colonna, con armature in acciaio o vetroresina, che possono essere inserite allinterno della colonna prima della presa oppure dopo parziale o completa maturazione, mediante riperforazione della colonna e successiva cementazione.

5


2.2. SISTEMI DI TRATTAMENTO

I procedimenti esecutivi attualmente in uso, denominati in modo diverso dalle varie imprese esecutrici, possono essere classificati in tre sistemi di trattamento: monofluido, bifluido e trifluido (Fig. 2.3).

Figura 2.3 Sistemi di trattamento: a) monofluido; b) bifluido; c) trifluido.

2.2.1. SISTEMA MONOFLUIDO

Il sistema monofluido, che il pi semplice ed stato il primo ad essere sviluppato, tuttora largamente utilizzato. Originariamente si definiva questa tipologia di trattamento con la sigla CCP (Chemical Churning Pile - Miki & Nakanishi, 1984).

In fase di trattamento, dagli ugelli laterali si inietta un unico fluido (miscela acqua-cemento) che assolve le funzioni di rimaneggiamento, permeazione e cementazione del volume trattato (Fig. 2.3.a).

6


2.2.2. SISTEMA BIFLUIDO

Nel sistema bifluido, introdotto originariamente con la denominazione di Jumbo Jet Special Grout (JSG - Miki & Nakanishi, 1984), si effettua liniezione contemporanea di miscela cementizia ed aria compressa (Fig. 2.3.b). In particolare, laria compressa viene espulsa attraverso un ugello a forma di corona circolare, coassiale a quello preposto alliniezione della miscela cementizia. Di conseguenza, il getto di miscela circondato da un velo di aria compressa che ne incrementa lefficienza idrodinamica e quindi il raggio dazione. La presenza dellaria ha anche un benefico effetto di trascinamento verso lalto, facilitando la risalita dello spurgo verso il piano campagna.

Ladozione di questa tecnica conduce in generale a diametri della colonna consolidata maggiori di quelli ottenibili con il sistema monofluido.

Un altro tipo di sistema bifluido meno diffuso del precedente - prevede limpiego contemporaneo di acqua e miscela cementizia. In questo caso i due fluidi sono iniettati separatamente da due ugelli posti sul monitor a quote diverse (superiore per lacqua e inferiore per la miscela cementizia). Il sistema cos concepito assomiglia al sistema trifluido per il fatto che separa nettamente lazione disgregante (affidata allacqua) da quella legante (affidata alla miscela cementizia).

2.2.3. SISTEMA TRIFLUIDO

Il sistema trifluido (Yahiro & Yoshida, 1973), a volte indicato con la denominazione originale di metodo Kajima, consente di incrementare ulteriormente il raggio di trattamento, separando le azioni di disgregazione e di cementazione del terreno. In particolare (Fig. 2.3.c), lazione disgregante viene prodotta da un getto di acqua circondato da un velo di aria compressa, attraverso un doppio ugello coassiale simile a quello del sistema bifluido. Nellimpatto con il terreno, lacqua produce il rimaneggiamento e la parziale asportazione del terreno. La miscela cementizia, iniettata tramite un ugello posto ad una quota inferiore rispetto ai precedenti, si mescola con il terreno rimaneggiato realizzando cos la colonna consolidata.

2.3. PRETAGLIO

Nei casi in cui il trattamento interessi terreni dotati di buone propriet meccaniche e quindi difficilmente erodibili (ad esempio, argille consistenti o sabbie addensate), utilizzando la tecnica monofluido o bifluido, pu risultare conveniente limpiego del pretaglio (detto anche prelavaggio o doppia passata), che consiste nelliniezione preliminare di acqua ad elevata velocit dagli ugelli del monitor. Generalmente, in questo modo si migliora lefficienza del sistema perch lacqua opera un primo rimaneggiamento del terreno con parziale asportazione della componente fine. In tal modo il terreno risulta cos pi facilmente trattabile dal getto di miscela cementizia immessa nella fase successiva. Il pretaglio pu essere eseguito sia nella fase di perforazione sia durante la prima risalita delle aste, successivamente alla perforazione.

7


2.4. SPURGO E SOSTEGNO DEL FORO

Lo spazio anulare tra il terreno e la batteria di aste, dovuto alla maggiore dimensione dellutensile di perforazione rispetto a queste ultime, permette il flusso verso la superficie del fluido in eccesso, comunemente definito spurgo. Questultimo deve essere canalizzato e allontanato dallarea di perforazione per poi essere smaltito o riutilizzato nel rispetto delle normative vigenti. Generalmente, la portata dello spurgo maggiore nei terreni a grana fine e in quelli pi resistenti.

Anche se lo spurgo costituisce apparentemente uno spreco, la sua assenza potrebbe essere indice di un cattivo esito del trattamento. In alcuni casi, infatti, pu accadere che il foro tenda a richiudersi sulle aste, provocando un forte incremento di pressione nel fluido a valle degli ugelli. Di conseguenza, si potrebbe superare la resistenza meccanica del terreno provocandone la fratturazione (idrofratturazione o claquage). Questo fenomeno porta evidentemente allinsuccesso dellintervento perch determina la formazione di lame di miscela cementante che si diffondono nel terreno anche molto lontano dal punto di iniezione, emergendo talvolta in superficie. Per evitare questo inconveniente, indispensabile che durante tutta lesecuzione della colonna lo spurgo sia il pi possibile continuo, e che lintercapedine tra terreno e batteria di aste sia libera. A tale scopo, si possono adottare diversi provvedimenti, quali la perforazione con miscela cementizia, con fanghi bentonitici o polimerici, oppure il rivestimento provvisorio del foro. Questultimo rimedio rende tuttavia lesecuzione delle colonne molto pi complessa ed onerosa.

In alcuni casi lassenza di spurgo potrebbe non essere associata ad una ostruzione del foro e quindi non essere necessariamente indizio di un cattivo esito del trattamento. Ci avviene ad esempio nelle ghiaie pulite o in presenza di cavit nel sottosuolo. Daltra parte, uno spurgo eccessivo indicativo di scarsa efficacia del trattamento.

2.5. ATTREZZATURE

Un tipico impianto di cantiere per lesecuzione di jet grouting organizzato secondo lo schema riportato in Fig. 2.4, relativo al caso della tecnica monofluido. Nei casi pi complessi, in cantiere saranno presenti anche un compressore per laria compressa (bifluido e trifluido) ed una pompa ad alta pressione per lacqua (trifluido). Le attrezzature fondamentali sono quindi: limpianto di confezionamento della miscela cementizia, le pompe e il compressore, la perforatrice e i circuiti per il pompaggio dei fluidi (tubi flessibili ad alta pressione, testina di adduzione), le aste ed il monitor.

2.5.1. IMPIANTO DI CONFEZIONAMENTO DELLA MISCELA CEMENTIZIA

La miscela cementizia confezionata mediante un impianto, preferibilmente automatico, che deve assicurare continuit di produzione, con eventuale registrazione del numero di impasti confezionati e delle quantit dei singoli componenti costituenti ciascun impasto: il cemento viene dosato tramite bilancia; lacqua e leventuale additivo con dosatori volumetrici o ancora con bilancia.

La miscelazione dei componenti avviene in un mescolatore primario ad elevata turbolenza. Alla fine del ciclo di mescolazione, la miscela viene convogliata in un agitatore a bassa velocit (vasca secondaria di stoccaggio) da cui viene prelevata per il successivo pompaggio.

8


Il fabbisogno per ogni postazione esecutiva durante la fase di trattamento in genere compreso tra i 10 e i 20 m3/h.

Figura 2.4 Tipico impianto di cantiere per jet grouting monofluido.

2.5.2. POMPE E COMPRESSORE

Lelemento chiave della tecnologia jet grouting costituito dal sistema di pompaggio. Per limmissione della miscela cementizia nei sistemi mono e bifluido e dellacqua, nel sistema trifluido, si utilizzano pompe ad alta pressione (>40 MPa), a pistoni, comandate da un motore diesel e dotate di marce in modo da poter regolare le portate richieste. Nel caso del sistema trifluido, essendo lazione disgregante demandata agli altri fludi, le pompe dedicate alla miscela cementizia possono essere a medio/bassa pressione (fino a circa 10 MPa).

Il compressore per laria, necessario nei sistemi bifluido e trifluido, in grado di garantire pressioni di 1.2-2.5 MPa con portate erogate dellordine di 200300 l/s.

2.5.3. PERFORATRICI

Per eseguire la perforazione e la successiva iniezione vengono utilizzate perforatrici, che presentano caratteristiche diverse se destinate a lavori allaperto o in sotterraneo, o in aree ristrette. Le macchine possono essere munite o meno di caricatori di aste per estendere le capacit operative.

9


2.5.4. BATTERIA DI ASTE

Le perforatrici sono equipaggiate con una batteria di aste cave, di diametro compreso tra 60 mm e 140 mm, alla cui estremit viene montato il monitor e lutensile di perforazione. In superficie, la testa di adduzione collegata alle pompe e al compressore attraverso un numero di tubi flessibili pari al numero di fluidi utilizzati.

Le aste adottate nel sistema monofluido sono a condotto unico e risultano dotate di una maggiore robustezza rispetto a quelle pi complesse utilizzate nei sistemi bifluido e trifluido, che sono rispettivamente a doppio e triplo condotto. In commercio sono disponibili anche speciali aste che consentono la perforazione a rotopercussione, utili nel caso in cui si debbano attraversare strati particolarmente consistenti oppure blocchi e/o murature.

2.5.5. MONITOR

Le caratteristiche del monitor sono diverse a seconda che si adotti il metodo monofluido, bifluido o trifluido (Fig. 2.5).

Nel metodo monofluido il monitor consiste in un cilindro di acciaio sulla cui parete sono posizionati i fori per lalloggiamento di uno o pi ugelli da cui fuoriesce la miscela cementizia (Fig. 2.5.a). Gli ugelli hanno generalmente diametro variabile da 2 mm a 8 mm e possono essere posizionati nel monitor in varie configurazioni.

Figura 2.5 Schema dei monitor: (a) monofluido; (b) bifluido; (c) trifluido.

10


Allinterno del monitor, al di sotto degli ugelli, alloggiata una valvola oppure una sede porta biglia. In fase di iniezione, questo dispositivo consente di chiudere il condotto che in fase di perforazione alimenta lutensile tagliante, obbligando lespulsione della miscela dagli ugelli laterali (Fig. 2.5.a).

Il monitor utilizzato per il trattamento bifluido (Fig. 2.5b) presenta anche un condotto per laria compressa, la quale fuoriesce da un foro a forma di corona circolare, coassiale allugello per liniezione della miscela.

Il monitor per il trattamento trifluido dotato di due diverse uscite di iniezione sovrapposte (Fig. 2.5.c). Quella superiore, costituita da due ugelli coassiali, consente luscita di un getto di acqua ad alta velocit e di aria compressa al suo contorno, con uno schema analogo a quello del bifluido; dallugello inferiore si inietta invece la miscela cementizia ad una velocit minore.

2.6. MISCELE DI INIEZIONE

Le miscele di iniezione sono composte da acqua (A) e cemento (C) dosati secondo rapporti in peso variabili, talvolta con laggiunta di additivi. Si adopera in genere una sospensione cementizia avente rapporto A/C compreso tra 0.6 e 1.25.

A meno di prescrizioni vincolanti di progetto, non vi sono particolari restrizioni nella scelta del tipo di cemento da utilizzare nella preparazione della miscela. Tuttavia, in alcuni casi pu essere necessario fare ricorso a particolari tipi di cemento. Ad esempio, se si ha necessit di ottenere tempi di presa rapidi, si pu utilizzare cemento Portland macinato fine. Per garantire un buon esito del trattamento anche in ambiente chimicamente aggressivo, conviene invece limpiego di cemento pozzolanico o eventualmente dalto forno.

Tra gli additivi utilizzabili il pi diffuso la bentonite, che pu essere addizionata sotto forma di sospensione con funzione stabilizzante quando il rapporto A/C supera valori tali da rendere la miscela acqua-cemento eccessivamente instabile. Altri additivi che possono essere talvolta utilizzati sono il cloruro di calcio, con funzione di accelerante di indurimento, e il silicato di sodio, con funzione di accelerante di presa e di antidilavante; questultimo non viene per, di norma, addizionato alla miscela prima del pompaggio, ma immesso attraverso un condotto separato da quello della miscela, in modo tale da mescolarsi al cemento alluscita dal monitor del getto ad alta velocit, allinterno della colonna in fase di formazione, dove linizio della presa avviene con effetto praticamente immediato.

2.7. PARAMETRI DI TRATTAMENTO

I parametri di trattamento (Tab. 2.1) possono essere distinti in tre categorie: parametri relativi alla geometria del sistema meccanico, parametri relativi al movimento delle aste, parametri relativi alle miscele di iniezione.

11


Tabella 2.1 - Parametri di trattamento.

Parametri Definizione Simbolo Unit di misura

S.I. pratica

geometrici Numero degli ugelli M - -

Diametro degli ugelli d m mm

movimento delle aste

Passo di sollevamento 's m cm

Intervallo di tempo per passo di sollevamento

't s s

Velocit di rotazione Z rad/s giri/min

miscele di iniezione

Rapporto ponderale acqua/cemento A/C - -

Pressione dei fluidi (*) pm, pw, pa MPa bar

Portata dei fluidi (*) Qm, Qw, Qa m3/s l/min

Nota: (*) I pedici si riferiscono rispettivamente alla miscela (m), allacqua (w) e allaria (a).

La pressione e la portata non sono indipendenti, e la loro correlazione dipende soprattutto dai parametri geometrici del sistema. Dai parametri elencati in Tab. 2.1 discendono alcune grandezze derivate, comunemente utilizzate per la descrizione del trattamento (Tab. 2.2).

In Tab. 2.3 sono riportati gli intervalli di riferimento tipici dei parametri di trattamento pi significativi, ricavati dalla pratica consolidata. Levoluzione tecnologica nel settore per molto rapida, per cui lecito attendersi scostamenti dai valori orientativi indicati nella Tab. 2.3.

Tabella 2.2 Parametri di trattamento derivati.

Parametro derivato Relazione con i parametri della Tab. 2.1 Unit di misura

velocit media di risalita delle aste tsvr '

' [m/s]

numero di giri per passo di sollevamento S

'Z 2

tng

volume di miscela iniettato per metro di trattamento r

mm v

QV [m3/m]

massa di cemento iniettata per metro di trattamento* CA

VW mmc /1

U

[kg/m]

Nota: * Um la densit della miscela.

12


Tabella 2.3 Valori tipici dei parametri di trattamento.

Parametri di Trattamento Simbolo

Unit di Misura

Sistema

monofluido bifluido trifluido

Passo di sollevamento

's mm 40 y 50 40 y 80 40 y 100

Velocit media di risalita

vr mm/s 4 y 10 1y8 0.5y5

Velocit di rotazione Z giri/min 5 y 40 3y30 1y40

Diametro ugelli d mm 2 y 8.0 2 y 8 2 y 8

Numero ugelli M - 1 y 2 1 y 2 1 y 2

Pressione miscela cementizia*

pm MPa 30 y 55 20 y 40 2 y 10

Pressione aria* pa MPa NA 0.5 y 2.0 0.5 y 2.0

Pressione acqua* pw MPa NA NA 20y55

Portata miscela cementizia

Qm l/s 2 y 10 2 y 10 2.0 y 5

Portata aria Qa l/s NA 200 y 300 200 y 300

Portata acqua Qw l/s NA NA 0.5 y 2.5

Rapporto ponderale acqua/cemento

A/C - 0.60 y 1.25 0.60 y 1.25 0.40 y 1.0

Nota: * Valori misurati alla perforatrice

Legenda: NA = non applicabile

13


3. EFFETTI DEI TRATTAMENTI

3.1. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Il jet grouting rimaneggia il terreno in sede grazie allenergia di impatto posseduta da uno o pi fluidi iniettati ad alta velocit attraverso appositi ugelli. Uno dei fluidi iniettati (vedi capitolo 2) una miscela cementizia che consolida il volume di terreno rimaneggiato.

La capacit erosiva del getto allimpatto con il terreno dipende da: a) energia fornita dalla pompa; b) perdite di carico lungo il circuito di alimentazione; c) perdite di carico concentrate allugello; d) dissipazione di energia successiva alla fuoriuscita del fluido dallugello e prima dellimpatto.

Lenergia alla pompa (a) nota perch imposta dalloperatore. Le perdite di carico lungo il circuito di alimentazione (b) possono essere determinate collocando appositi strumenti di misura (ad es. un trasduttore di pressione) il pi vicino possibile alla fuoriuscita del getto, tipicamente sulla perforatrice. Queste perdite si riducono usando tubazioni di adduzione di diametro opportuno e collocando limpianto il pi vicino possibile al punto di trattamento. Una parte dellenergia viene tuttavia dissipata in alcuni particolari punti dellimpianto. Ad esempio, si stima che in corrispondenza della testina di adduzione posta in cima alla batteria di aste e del collegamento con il tubo flessibile, si dissipi unenergia pari solitamente al 2-3% di quella fornita dalla pompa. Le perdite distribuite crescono allaumentare della profondit di trattamento e, per trattamenti molto profondi, possono assumere valori elevati.

Le perdite di carico allugello (c) dipendono marcatamente dai dettagli tecnologici di questultimo (Shibazaki, 2002) e dal suo stato di manutenzione. E necessario perci che lugello abbia una forma tale da ridurre al minimo le perdite localizzate e che esso sia realizzato con materiali di elevata qualit e ridottissima rugosit superficiale.

Dopo la fuoriuscita del getto dallugello e prima dellimpatto con il terreno in sede, il fluido subisce ulteriori perdite di energia (d). Queste sono causate dalla complessa interazione tra il getto e il materiale presente nellintercapedine tra la batteria di aste e il terreno (composto da eventuale acqua di falda, fluido di perforazione e sostegno del foro, spurgo e terreno precedentemente rimaneggiato). Tale interazione genera unapertura del getto ed una riduzione di velocit (Fig. 3.1), con una riduzione dellenergia di impatto. La quantificazione di queste perdite di energia dopo la fuoriuscita dallugello molto difficile. In generale, esse si incrementano allaumentare: x della viscosit del fluido iniettato; x della viscosit del fluido presente nellintercapedine tra ugello e terreno non trattato; x della distanza tra lugello e il terreno indisturbato da rimaneggiare.

La presenza di un getto coassiale daria in pressione, impiegato nei sistemi bifluido e trifluido, riduce sensibilmente lo scambio di energia tra i due fluidi (iniettato e di intercapedine) migliorando lefficienza del sistema (Fig. 3.2). Per quanto detto, la massima energia di impatto si ha con un getto dacqua circondato da un velo daria (sistema trifluido). Il sistema monofluido invece quello meno efficace dal punto di vista fluidodinamico.

14


Figura 3.1 - Modifica dei profili di velocit in un getto sommerso.

Figura 3.2 - Efficacia di un getto dacqua al variare della distanza dallugello (Shibazaki, 2003).

15


3.2. ENERGIA DEL GETTO

Lenergia del getto si riduce nel percorso dallimpianto di produzione (pompa) al punto di impatto. Le possibili espressioni dellenergia specifica di trattamento (energia per unit di lunghezza del trattamento, tipicamente espressa in MJ/m) sono: x energia specifica alla pompa (Tornaghi, 1989):

r

mmps v

QpE , (3.1)

x energia specifica agli ugelli (Croce e Flora, 2000):

r

ummus v

vQE

2

2

,U

(3.2)

in cui vu (

4

2dM

Qm

S) la velocit di fuoriuscita del fluido allugello.

Il significato delle grandezze (eq. 3.1 e 3.2) indicato nelle tabelle 2.1, 2.2 e 2.3 ed anche nellelenco dei simboli alla fine del testo.

Il calcolo dellenergia specifica di impatto particolarmente complesso, e quindi in pratica si utilizzano le due espressioni (3.1) e (3.2).

I valori dei parametri da introdurre nelle (3.1) e (3.2) sono relativi al fluido che esercita lazione erosiva sul terreno, acqua o miscela a seconda del sistema utilizzato. Il limite di queste espressioni quello di non tenere conto della possibile presenza del getto coassiale daria che, come visto precedentemente, aumenta lefficacia dei trattamenti nei sistemi bifluido e trifluido.

Il legame tra i due valori di energia si pu esprimere come:

psus EE ,, F (3.3)

con F

16


aumenta allaumentare della dimensione dei grani e al diminuire della resistenza al taglio del terreno. In generale, i terreni sabbiosi non cementati sono i materiali pi idonei ad essere trattati. Per essi, si riconosce il ruolo fondamentale della densit relativa, tanto che le colonne di diametro maggiore si ottengono solitamente in terreni sciolti. Per i terreni ghiaiosi, soprattutto se privi di componente fine e ben addensati, linterlocking (mutuo incastro di particelle di grosse dimensioni) tra le particelle pu essere tale da rendere modesta o addirittura nulla la capacit di rimaneggiamento del getto (Croce et al., 1990) che in casi del genere, funziona quasi esclusivamente per permeazione, consentendo comunque di ottenere colonne di grande diametro.

Lerodibilit minima nei terreni a grana fine dotati di elevata plasticit; i materiali a grana fine chimicamente inerti (ad esempio, le ceneri vulcaniche e le pozzolane), viceversa, sono trattabili in modo molto efficace. Per i terreni a grana fine, oltre alla plasticit del materiale gioca un ruolo negativo anche lelevato valore della consistenza e del grado di sovraconsolidazione, e quindi della coesione non drenata. Infatti, quando la resistenza al taglio non drenata di questi terreni raggiunge valori abbastanza elevati (superiori a 40y60 kPa), opportuno adottare il sistema bifluido o trifluido, ovvero impiegare il pretaglio. In ogni caso, il trattamento dei materiali a grana fine e plastici oneroso anche per lo scadente rendimento volumetrico.

3.4. DIAMETRO MEDIO DELLE COLONNE CONSOLIDATE

Le colonne consolidate non hanno forma cilindrica perfetta ma presentano una notevole variabilit del diametro lungo lasse. Per definire lesito del trattamento in termini dimensionali, quindi conveniente fare riferimento ad un valore medio del diametro D ed alla sua variabilit rispetto a tale valore medio.

Sulla base dellesperienza italiana, i valori massimi del diametro medio di una colonna che possibile ottenere con le differenti tecnologie esecutive nei diversi terreni sono riportati in Tab. 3.1. In questa tabella non sono riportati valori tipici per le torbe, per le quali si dispone di informazioni ancora insufficienti.

Tabella 3.1 Valori orientativi dei diametri delle colonne consolidate.

SISTEMA DI TRATTAMENTO

Diametro delle colonne (m)

Argille mediamente consistenti

Limi e argille poco consistenti

Sabbia limosa

Sabbia e/o Ghiaia

Monofluido S 0.4 0.8 0.6 - 1.0 0.6 - 1.2

Bifluido 0.5 - 1.0 0.6 - 1.3 1.0 - 2.0 1.2 - 2.5

Trifluido 0.8 - 1.5 1.0 - 1.8 1.2 - 2.5 1.5 - 3.0

Legenda: S = sconsigliato.

Per stimare il diametro medio, esistono in letteratura numerose indicazioni che suggeriscono

valori orientativi per le diverse tecniche e i diversi terreni (Xanthakos et al., 1994, Kutzner, 1996, Croce et al., 2004). Queste indicazioni fanno riferimento alla tipologia di trattamento (monofluido,

17


bifluido o trifluido) e alle propriet del terreno, espresse in modo qualitativo attraverso una descrizione granulometrica oppure con riferimento ai risultati di prove in sito (tipicamente, SPT o CPT).

Altri metodi di previsione del diametro sono basati sullenergia di trattamento (Tornaghi 1989, Croce e Flora 2000; Tornaghi e Pettinaroli 2004, Croce et al., 2011). Si segnala infine che in letteratura sono presenti anche modelli analitici pi complessi, che si prefiggono di simulare i meccanismi di diffusione del getto e di interazione con i diversi tipi di terreno (Modoni et al., 2006).

3.5. VARIABILIT GEOMETRICHE

3.5.1. VARIAZIONE DEL DIAMETRO

Per effetto di differenze anche minime delle caratteristiche iniziali del terreno, si possono registrare diametri talora molto variabili anche allinterno di una singola colonna. Le implicazioni che ci comporta sulla riuscita di un trattamento dipendono ovviamente dalla tipologia di opera da realizzare e dalla finalit degli interventi, e devono essere considerate attentamente in sede di progetto e di controllo.

Sulla base di una raccolta di informazioni sperimentali, Croce et al. (2004) hanno osservato che in un terreno omogeneo la variabilit del diametro rappresentabile con una legge di distribuzione di tipo normale, con una dispersione dei dati (espressa attraverso il coefficiente di variazione CV(D)) che dipende essenzialmente dalla granulometria del terreno (Tab. 3.2).

Tabella 3.2 - Coefficienti di variazione dei diametri delle colonne per terreni privi di discontinuit stratigrafiche (da Croce et al., 2004).

TERRENO

Argilla e Limo Sabbia Ghiaia

CV(D) 0.02-0.05 0.02-0.10 0.05-0.25

Sulla base delle indicazioni di Tab. 3.2 possibile effettuare una stima cautelativa del diametro di progetto, definito in riferimento ad una data probabilit P che i valori siano minori di esso (si veda al proposito il Capitolo 5). Fissando una probabilit P pari al 5%, ad esempio, tale valore pu essere calcolato semplicemente con la relazione:

)D(CV65.11DD medio%5 (3.4)

3.5.2. VARIAZIONE DELLA DIREZIONE

Unaltra importante differenza riscontrata in sito tra lo schema di progetto e la colonna reale riguarda la posizione dellasse, che pu essere diversa da quella teorica. A prescindere da eventuali

18


errori di posizionamento della macchina, la deviazione casuale della direzione di perforazione pu essere rilevante per colonne lunghe e pu rappresentare un difetto critico dal punto di vista progettuale nel caso in cui necessario garantire la sovrapposizione di colonne contigue. Questa deviazione si pu rappresentare (Croce et al., 2004) attraverso i due angoli D e E (Fig. 3.3) rispettivamente pari, nel caso di colonna verticale, allangolo di deviazione dalla verticale e allazimut.

Le misure disponibili per colonne verticali indicano che la variabilit di D e E pu essere rappresentata mediante distribuzioni rispettivamente di tipo normale per D ed uniforme per E. Si pu inoltre ipotizzare che linclinazione D sia caratterizzata da un valore medio nullo e da una deviazione standard correlabile allaccuratezza e alla lunghezza della perforazione, solitamente dellordine di grandezza della frazione di grado.

Per definire la legge di variazione dellazimut E non occorre invece alcun parametro, dato che ogni valore tra 0 e 180 ha la stessa probabilit di verificarsi.

Per colonne orizzontali, lerrore sistematico solitamente dominante dato che le colonne deviano generalmente verso il basso.

Figura 3.3 Deviazione dellasse di una colonna dallasse di progetto.

19


3.6. CARATTERISTICHE FISICO-MECCANICHE DEL MATERIALE CONSOLIDATO

3.6.1. RESISTENZA

Le caratteristiche meccaniche del materiale consolidato dipendono dalla composizione granulometrica originaria del terreno e dal grado di cementazione che il jet grouting pu di conferire al terreno stesso. Nella pratica, analogamente a quanto si mostrato precedentemente per i diametri, anche le caratteristiche meccaniche sono affette da una forte variabilit ed pertanto logico trattare anche tali grandezze in termini di distribuzioni statistiche.

Con riferimento alla resistenza a compressione semplice, la Fig. 3.4 riporta valori indicativi della resistenza in funzione della tipologia di terreno e del peso di cemento iniettato per unit di volume di terreno trattato (espresso in kN/m3) (Fiorotto, 2000). In generale , nei terreni a granulometria molto grossolana, il jet grouting determina resistenze poco inferiori a quelle di un calcestruzzo, ma la resistenza del materiale si riduce per i terreni a grana fine, anche per dosaggi di cemento relativamente elevati. Inoltre, nei terreni con significativa presenza di frazione fine pu accadere che il rimaneggiamento avvenga senza una perfetta miscelazione col terreno, e pertanto possibile che le colonne contengano zolle di terreno non consolidate, presentando quindi una marcata disomogeneit in termini di resistenza.

Occorre poi tenere presente il ruolo svolto dal contenuto di acqua della miscela di iniezione sui valori della resistenza del materiale consolidato. Dati sperimentali riportati da Kutzner (1996) mostrano che sono possibili riduzioni della resistenza a compressione fino al 50% passando da rapporti acqua-cemento pari a 0,67 a rapporti pari ad 1. Oltre che sul valore finale della resistenza a compressione, laumento del contenuto dacqua della miscela incide anche sul tempo di

Figura 3.4 - Campi di valori di resistenza a compressione semplice per diversi tipi di terreno.

20


maturazione, determinando un ritardo che potrebbe non essere compatibile con i tempi previsti per le lavorazioni.

La variabilit della resistenza a rottura del materiale consolidato, valutata direttamente in base ai risultati di prove di compressione semplice, generalmente molto elevata (con coefficienti di variazione in alcuni casi prossimi allunit). Qualora si faccia riferimento alla resistenza puntuale del materiale consolidato, si raccomanda di tenere conto di tale variabilit.

Tuttavia il parametro di maggiore interesse tecnico la resistenza a compressione di porzioni pi estese di terreno consolidato (ad esempio la sezione trasversale delle colonne o larea di intersezione di colonne compenetrate). Su questa grandezza la variabilit della resistenza risulta molto pi contenuta e i relativi valori dei coefficienti di variazione possono essere stimati dalla Tab. 3.3.

Tabella 3.3 - Coefficienti di variazione della resistenza a compressione semplice del materialeconsolidato (Croce et al., 2004)

Terreno Argille Sabbie Ghiaie

CV(Vc) 0.02-0.05 0.02-0.1 0.05-0.15

3.6.2. RIGIDEZZA

La rigidezza dei materiali consolidati solitamente molto pi elevata di quella dei terreni circostanti non trattati. Ai fini pratici possibile correlare il modulo E alla resistenza a compressione Vc con legami di tipo lineare (Croce et al., 1994) del tipo E=kVc, con k solitamente compreso nellintervallo 200-700.

I pochi dati di letteratura disponibili (Katzenbach et al., 2001) mostrano che i valori del modulo di rigidezza E sono affetti da unelevata variabilit e che le distribuzioni di frequenza assumono una forma simile a quella della resistenza a compressione semplice. I parametri di distribuzione dei moduli di rigidezza possono essere quindi stimati direttamente dai corrispondenti parametri della Vc, applicando le seguenti relazioni:

)()( cc

CVECVkE

VV

(3.5)

3.6.3. PERMEABILIT

Escludendo il caso particolare di ghiaie pulite, per le quali la permeazione della miscela potrebbe non saturare i pori, in generale la permeabilit dei terreni trattati con jet grouting bassa o molto bassa. Si pu assumere che il coefficiente di permeabilit del terreno trattato abbia valori compresi tra 10-7 e 10-9 m/s in funzione delle caratteristiche fisiche del terreno in sede. Solitamente, il problema della permeabilit si pone in grande, cio per lopera nel suo complesso a causa della

21


presenza di difetti dimensionali o di posizione delle colonne, piuttosto che per la permeabilit del materiale trattato in s.

3.6.4. PESO DELLUNIT DI VOLUME

Il peso dellunit di volume del terreno trattato non molto diverso da quello del terreno originario, di solito appena pi basso. Nel caso in cui si usi la tecnica bifluido, il peso dellunit di volume sistematicamente minore di quello del terreno originario perch le bolle di aria compressa, intrappolate nella miscela fresca, la alleggeriscono significativamente. Questa riduzione molto meno sentita per la tecnica trifluido, perch in questo caso laria circonda il getto dacqua, posizionato superiormente rispetto al getto di miscela, e quindi le bolle daria vengono espulse pi facilmente.

22


4. APPLICAZIONI

4.1. FINALIT DEGLI INTERVENTI

Il jet grouting pu essere utilizzato con diverse finalit poich consente di costituire nel sottosuolo elementi consolidati di forma e dimensioni svariate, dotati di buone caratteristiche meccaniche e di ridotta permeabilit.

Infatti, gli elementi consolidati possono essere sagomati riducendo opportunamente l'interasse dei trattamenti, al fine di collegare tra loro diverse colonne consolidate, e ricorrendo a diversi possibili accorgimenti costruttivi, ad esempio variando linclinazione delle colonne o interrompendo il trattamento in alcuni tratti di perforazione (perforazione a vuoto). Gli elementi consolidati possono essere inoltre rinforzati con linserimento di armature metalliche o di vetroresina, per conferire alle colonne una certa resistenza a trazione e/o a flessione quando richiesto.

In questo capitolo, si illustrano le principali tipologie costruttive distinguendo quattro campi di applicazione del jet grouting: fondazioni, opere di sostegno, gallerie, opere di tenuta idraulica (diaframmi e tamponi). Per ciascuna categoria di opere, si considerano le diverse funzioni progettuali e si descrivono le possibili modalit di intervento, evidenziandone vantaggi e limitazioni. Si segnalano, inoltre, alcuni effetti indesiderati dei trattamenti.

4.2. FONDAZIONI

4.2.1. FONDAZIONI DIRETTE

Il jet grouting viene frequentemente utilizzato per consolidare preventivamente il terreno al di sotto di plinti, travi o platee di fondazione, con il duplice scopo di incrementare il carico limite e di ridurre i cedimenti. In generale, lo sviluppo in pianta della porzione di terreno da consolidare ricalca quello del sovrastante elemento strutturale di fondazione. Le altre caratteristiche geometriche dellintervento sono rappresentate dalla profondit, dallinterasse e dal diametro delle singole colonne consolidate.

E comunque opportuno distinguere due tipologie dintervento profondamente diverse tra loro. La prima tipologia si ottiene quando linterasse dei trattamenti maggiore del diametro delle colonne, e pertanto ciascun trattamento verticale d luogo a un elemento consolidato cilindrico, separato dagli altri. Dal punto di vista meramente geometrico, la disposizione delle colonne risulta quindi simile a quella di una palificata (Fig. 4.1.a).

La seconda tipologia di consolidamento si consegue invece quando linterasse dei trattamenti inferiore al diametro delle colonne, che risultano quindi compenetrate. In questo secondo caso, lintervento produce dunque un unico grande blocco di materiale consolidato (Fig. 4.1.b).

Questi tipi di intervento risultano generalmente efficienti per limitare i cedimenti ma non consentono di assorbire forti sollecitazioni orizzontali. Per ovviare a tale limitazione possibile inserire armature metalliche ed eventualmente inclinare lasse dei trattamenti (Falcao et al., 2001; Croce et al., 1990).

23


Figura 4.1 - Fondazioni dirette su terreno consolidato (a) colonne isolate (b) colonne compenetrate.

4.2.2. FONDAZIONI A POZZO

Unaltra frequente applicazione del jet grouting riguarda la costruzione di fondazioni a pozzo di grandi dimensioni (Balossi Restelli e Profeta, 1985; Croce et al.,2006). In questo caso, il consolidamento serve principalmente ad assicurare la stabilit dello scavo durante la sua esecuzione. A tal fine, le colonne consolidate sono disposte al contorno del pozzo, in singola o doppia fila, in modo da realizzare un elemento consolidato di forma approssimativamente cilindrica comunemente denominato coronella (Fig. 4.2).

Nel caso di pozzi a sezione circolare, se la coronella risulta effettivamente continua e presenta uno spessore adeguato, lo scavo del pozzo pu essere eseguito senza introdurre ulteriori elementi resistenti, dato che lelemento consolidato ha un comportamento meccanico ad anello compresso. Per assorbire eventuali sforzi di trazione e flessione possibile inserire armature metalliche verticali in corrispondenza delle colonne consolidate. Durante la fase di scavo generalmente opportuno realizzare comunque un rivestimento provvisionale allinterno del pozzo, attraverso la posa in opera di centine, rete metallica e calcestruzzo proiettato.

Nel caso di scavo sotto falda la coronella svolge anche la funzione di impermeabilizzare le pareti dello scavo. In tali circostanze generalmente necessario eseguire anche il trattamento del terreno posto sotto la base del pozzo, realizzando il cosiddetto tampone di fondo. Tale operazione viene in genere eseguita prima di effettuare lo scavo, operando direttamente dal piano campagna mediante una perforazione a vuoto di opportuna lunghezza. Trattamenti sotto falda vanno controllati con particolare attenzione verificando leffettiva compenetrazione delle colonne.

24


Figura 4.2 - Pozzo di fondazione con lausilio di jet grouting (a. in assenza di falda; b. in presenza di falda).

4.2.3. CONSOLIDAMENTO DI FONDAZIONI PREESISTENTI

Il jet grouting viene a volte utilizzato per consolidare le fondazioni di opere gi esistenti. In questi casi necessario eseguire i trattamenti in modo da collegare adeguatamente le colonne consolidate con le fondazioni (Fig. 4.3). I trattamenti possono essere eseguiti in verticale ovvero inclinati e nelle colonne vengono a volte inserite armature metalliche. Per strutture in muratura il consolidamento deve essere realizzato con particolare prudenza, evitando di provocare vibrazioni e di indurre sforzi concentrati o spostamenti indesiderati.

25


Figura 4.3 Alcuni esempi di consolidamento di fondazioni preesistenti.

Talvolta i trattamenti di jet grouting vengono eseguiti in corrispondenza di pile di viadotti

ubicati in alveo, la cui stabilit potrebbe essere compromessa dallazione erosiva della corrente idrica. In questo caso i trattamenti sono configurati in modo da creare, intorno alle fondazioni esistenti, delle paratie di colonne compenetrate, per impedire il fenomeno dello scalzamento idraulico (Fig. 4.4).

26


Figura 4.4 Esempio di intervento di consolidamento per la protezione dallo scalzamento idraulico.

4.3. OPERE DI SOSTEGNO

I trattamenti di jet grouting vengono impiegati anche per garantire il sostegno di scavi a cielo aperto. In uno scavo a pianta circolare, i trattamenti sono configurati in modo da produrre una struttura a guscio, di forma cilindrica, simile a quella descritta nel caso delle fondazioni a pozzo (vedi Fig. 4.2). Invece, in uno scavo di sbancamento di grandi dimensioni o in uno scavo con andamento lineare, le colonne consolidate sono disposte in modo da formare elementi verticali con andamento planimetrico rettilineo o sub-rettilineo (Fig. 4.5). Nei due casi citati, le sollecitazioni agenti sugli elementi consolidati risultano quindi profondamente diverse. In particolare, nei trattamenti di forma cilindrica, si genera un effetto arco in direzione orizzontale ed il materiale consolidato viene quindi sollecitato prevalentemente da sforzi di compressione. Questo stato

27


tensionale adatto alle caratteristiche meccaniche del materiale consolidato, generalmente dotato di buona resistenza agli sforzi di compressione ma di resistenza molto modesta agli sforzi di trazione. La buona riuscita dellintervento risulta dunque in genere assicurata a patto che le colonne siano effettivamente compenetrate tra loro, in modo da garantire la continuit dellelemento consolidato cilindrico, con spessori minimi adeguati.

Nel caso di interventi finalizzati al sostegno di scavi a fronte piano, negli elementi consolidati si producono invece significative sollecitazioni di flessione. Questo problema pu essere affrontato inserendo nelle colonne opportune armature metalliche (Fig. 4.5.a), dimensionate in modo da assorbire gli sforzi di trazione, realizzando colonne inclinate ed armate (Fig.4.5.b) (Santoro e Bianco, 1995) o impiegando ancoraggi sub orizzontali (Fig. 4.5.c) (Sondermann e Toth, 2001).

Figura 4.5 - Sostegno di scavi a fronte piano (a. colonne rinforzate con armature; b. colonne inclinate; c. con tiranti di ancoraggio; d. trattamenti massivi).

28


Occorre tuttavia considerare che la presenza di eventuali discontinuit di trattamento potrebbe compromettere la stabilit complessiva della parete.

Una soluzione alternativa pi sicura pu essere ottenuta mediante consolidamenti massivi, in modo da ottenere un blocco consolidato di adeguato spessore (Fig. 4.5.d), il cui comportamento meccanico pu essere paragonato a quello di un muro a gravit (Miyasaka et al., 1992).

4.4. GALLERIE

Il jet grouting viene frequentemente impiegato nella costruzione delle gallerie, per contribuire al sostegno provvisionale della sezione di scavo. I trattamenti possono essere effettuati operando dallesterno della galleria, prima di effettuare lo scavo, o pi frequentemente dallinterno della galleria stessa durante lavanzamento.

4.4.1. TRATTAMENTI DALLESTERNO DELLA GALLERIA

Questo procedimento costruttivo (Fig. 4.6) presenta il vantaggio di svincolare i trattamenti dalle operazioni di scavo e pu quindi consentire di abbreviare i tempi di costruzione. Tuttavia, i trattamenti dallalto sono applicabili solo nei tratti con bassa copertura e se la superficie del terreno facilmente accessibile.

Figura 4.6 - Esecuzione di gallerie con trattamento dallalto.

29


4.4.2. TRATTAMENTI DALLINTERNO DELLA GALLERIA

I trattamenti sono eseguiti operando dallinterno della galleria, in modo da realizzare una serie di elementi consolidati di forma tronco-conica detti comunemente coronelle o ombrelli (Fig.4.7). La tecnica viene spesso adottata in associazione con altri interventi di preconsolidamento e presostegno (infilaggi metallici, elementi di vetroresina, iniezioni, calcestruzzo proiettato, ecc.).

La geometria dellintervento dipende dalla dimensione e dalla forma della galleria e pu variare significativamente in dipendenza della sequenza costruttiva prescelta. In particolare, si distinguono due soluzioni tipologiche di base, che corrispondono rispettivamente alla metodologia di avanzamento a piena sezione ovvero a sezione parzializzata. La scelta e il dimensionamento degli interventi pi opportuni varia notevolmente da caso a caso. Si precisa comunque che, nei trattamenti eseguiti dallinterno della galleria, si adotta il sistema monofluido che pone meno problemi di sicurezza nel corso delle lavorazioni poich non richiede luso di aria compressa.

La sequenza costruttiva organizzata procedendo per campioni successivi di scavo, di lunghezza compresa di norma tra 6 e 10 m circa, detti campi. Per ciascun campo, si distinguono i seguenti interventi provvisionali (Fig. 4.7): x preconsolidamento, mediante jet grouting, del contorno di scavo ed eventualmente del fronte; x eventuale inserimento di tubi metallici sul contorno (infilaggi) e di elementi in vetroresina

(VTR) sul fronte; x eventuale inserimento di dreni sub-orizzontali; x prerivestimento della sezione di scavo mediante centine, rete metallica e calcestruzzo proiettato

(ovvero calcestruzzo proiettato fibrorinforzato).

Figura 4.7 - Esecuzione di galleria con trattamento in avanzamento.

30


Per quanto riguarda il consolidamento del fronte di scavo, il jet grouting pu essere impiegato per garantirne la stabilit e per ridurre le deformazioni del terreno retrostante, limitando quindi i cedimenti del piano campagna. Considerato lo stato tensio-deformativo, opportuno integrare il trattamento del fronte con linserimento di elementi dotati di adeguata resistenza a trazione. In particolare, per facilitare le successive operazioni di scavo, si adottano generalmente barre o tubi in vetroresina (VTR).

Un altro aspetto da considerare, quando si impiega il jet grouting nella costruzione delle gallerie, rappresentato dal rischio di generare sollevamenti eccessivi del piano campagna durante lesecuzione dei trattamenti (Croce et al. 2004).

4.5. DIAFRAMMI

Il jet grouting pu essere adottato per realizzare diaframmi di tenuta (cut-off) sia nellambito delle opere di ingegneria idraulica (dighe e traverse) sia nel campo dellingegneria ambientale (confinamento di siti contaminati e discariche).

Figura 4.8 - Schemi planimetrici di diaframmi in jet grouting.

31


Le applicazioni pi documentate riguardano i diaframmi di tenuta delle dighe e delle traverse idrauliche. In alcuni casi, i diaframmi di jet grouting sono previsti in sede di progetto e realizzati durante la costruzione della diga (Sembenelli e Sembenelli, 1999; Attewill et al., 1992; Croce e Modoni, 2005); in altri casi, i trattamenti sono effettuati su dighe gi esistenti, con lobiettivo di migliorare lefficienza del sistema di tenuta (Bell, 1993; Croce e Modoni, 2005).

Per opere in esercizio luso del jet grouting ha il vantaggio di consentire la realizzazione del diaframma senza effettuare scavi e consente inoltre di concentrare lintervento su particolari strati dei terreni di fondazione o entro un prestabilito intervallo di profondit, mediante perforazione a vuoto.

Per garantire la continuit del diaframma le colonne sono realizzate ad un interasse minore del loro diametro. La sequenza dei trattamenti viene calibrata in modo da ottenere uneffettiva compenetrazione delle colonne consolidate, secondo quanto illustrato nel Cap. 2.

Alcuni tipici schemi progettuali sono riportati nella Fig. 4.8. In generale, si ritiene preferibile adottare soluzioni basate sullimpiego di colonne cilindriche compenetrate, ma non mancano esempi di diaframmi costituiti da elementi a pannello. Questi ultimi sono realizzati eseguendo il trattamento senza ruotare le aste.

4.6. TAMPONI DI FONDO

Unaltra tipica applicazione del jet grouting come elemento di tenuta idraulica rappresentata dallimpermeabilizzare del fondo di scavi eseguiti sotto falda.

Figura 4.9 - Schemi di tamponi di fondo realizzati con jet grouting.

32


Questa tipologia di intervento viene comunemente denominata tampone di fondo. I trattamenti sono eseguiti dal piano campagna, con una tratto superficiale di perforazione a vuoto. Anche in questo caso, il trattamento ha successo solo se la sezione di terreno risulta consolidata con continuit. Daltra parte trattamenti troppo ravvicinati aumentano la probabilit di inefficacia a causa delleffetto ombra che colonne gi consolidate possono creare sui nuovi trattamenti. E stato inoltre segnalato (Van Tol et al., 2001) che il rischio di difetti tende a crescere se si infittisce in modo eccessivo il trattamento. E stato infine osservato che trattamenti molto intensi possono determinare spostamenti significativi del terreno circostante e movimenti delle strutture adiacenti (Eramo et al., 2011).

In ogni caso, necessario che il tampone sia in grado di resistere alla sottospinta dellacqua. Tale sottospinta pu essere contrastata con il semplice peso proprio del tampone e del terreno sovrastante (Fig. 4.9.a), con ladozione di forme ad arco (Fig. 4.9.b) o con luso di tiranti (Fig. 4.9.c).

33


5. PROGETTO

5.1. RIFERIMENTI NORMATIVI

Le attuali Norme Tecniche sulle Costruzioni (D.M. 14 Gennaio 2008) riportano nel 6.9 le prescrizioni relative al miglioramento e rinforzo dei terreni e delle rocce. Nel citato, il cui testo integrale mostrato in Fig. 5.1, non si tiene conto della specificit delle diverse tecniche, limitandosi a formulare requisiti di carattere generale per il progetto, la verifica sperimentale ed il monitoraggio degli interventi.

In generale, lapplicazione delle NTC al caso specifico del jet grouting richiede lidentificazione dei fattori geotecnici modificabili e degli effetti meccanici connessi a tali modificazioni, nonch le indicazioni per poter valutare lefficacia degli interventi.

Nei casi in cui il jet grouting sia impiegato per realizzare interventi di Consolidamento Geotecnico di Opere Preesistenti, come raccomandato nel 6.10 delle NTC, occorre valutare lefficacia del consolidamento geotecnico quando agli interventi consegue una ridistribuzione delle sollecitazioni al contatto terreno-manufatto.

Quando, a causa della particolare complessit della situazione geotecnica e dellimportanza e impegno dellopera, dopo estese ed approfondite indagini permangano documentate ragioni di incertezza risolvibili solo in fase costruttiva, la progettazione pu essere basata sul metodo osservazionale descritto nel 6.2.4 delle NTC.

6.9 MIGLIORAMENTO E RINFORZO DEI TERRENI E DELLE ROCCE Le presenti norme riguardano la progettazione, la costruzione e il controllo degli interventi di miglioramento e rinforzo dei terreni e delle rocce, realizzati per diverse finalit applicative.

6.9.1 SCELTA DEL TIPO DI INTERVENTO E CRITERI GENERALI DI PROGETTO La scelta del tipo di intervento deve derivare da una caratterizzazione geotecnica dei terreni da trattare e da unanalisi dei fattori tecnici, organizzativi e ambientali. Gli interventi devono essere giustificati, indicando i fattori geotecnici modificabili e fornendo valutazioni qualitative degli effetti meccanici connessi con tale modificazioni. Le indagini geotecniche devono riguardare anche laccertamento dei risultati conseguiti, avvalendosi di misure ed eventualmente di appositi campi prova. Questi ultimi sono necessari nei casi in cui la mancata o ridotta efficacia degli interventi possa comportare il raggiungimento di uno stato limite ultimo o possibili danni a persone o cose. Nel progetto devono essere definiti il dimensionamento degli interventi, le caratteristiche degli elementi strutturali, e degli eventuali materiali di apporto, le tecniche necessarie e le sequenze operative, nonch le indicazioni per poter valutare lefficacia degli interventi realizzati.

6.9.2 MONITORAGGIO Il monitoraggio ha lo scopo di valutare lefficacia degli interventi e verificare la rispondenza dei risultati ottenuti con le ipotesi progettuali. Ha inoltre lo scopo di controllare il comportamento nel tempo del complesso opera-terreno trattato. Il monitoraggio deve essere previsto nei casi in cui gli interventi di miglioramento e di rinforzo possano condizionare la sicurezza a la funzionalit dellopera in progetto o di opere circostanti.

Figura 5.1 Estratto dalle Norme Tecniche sulle Costruzioni D.M. 14 gennaio 2008.

34


Il jet grouting oggetto di una specifica norma europea (EN-12716: Execution of special geotechnical works jet grouting ). Tra le diverse indicazioni contenute in tale norma si evidenziano in Tab. 5.1 le operazioni raccomandate per il progetto e lesecuzione di trattamenti con jet grouting.

Tabella 5.1 Elenco delle operazioni raccomandate per il progetto e lesecuzione di trattamenti con jet grouting (estratto da EN 12716, 2001).

No Operazioni

1 Reperimento dei risultati di indagini in sito per lesecuzione del jet grouting.

2 Scelta sulleventuale impiego del jet grouting: prove preliminari ed eventuali indagini; redazione di specifiche tecniche.

3 Ottenimento delle autorizzazioni dagli organismi di controllo e da eventuali soggetti coinvolti.

4 Progetto completo della struttura da realizzare con il jet grouting e definizione della categoria geotecnica.

5 Definizione delle pi importanti fasi esecutive.

6 Verifica dei risultati delle indagini in sito in relazione alle ipotesi progettuali.

7 Verifica della fattibilit del progetto.

8 Esecuzione di campi prove, ove richiesti, e di altre eventuali indagini.

9 Valutazione dei risultati dei campi prove e delle indagini.

10 Scelta del sistema di trattamento.

11 Verifica del sistema prescelto e definizione delle procedure di prova.

12 Definizione delle dimensioni, delle posizioni e degli allineamenti degli elementi di jet grouting.

13 Istruzioni, ove richieste, riguardanti la sequenza delle operazioni.

14 Definizione della sequenza costruttiva.

15 Comunicazione a tutte le parti coinvolte degli elementi pi importanti della progettazione per le quali richiesta una particolare attenzione.

16 Indicazioni per il monitoraggio degli effetti delle lavorazioni sulle strutture adiacenti (tipo ed accuratezza degli strumenti, frequenza delle misure) e per linterpretazione dei risultati.

17 Definizione dei limiti di tolleranza per gli effetti delle lavorazioni sulle strutture adiacenti.

18 Esecuzione dei lavori di jet grouting e monitoraggio dei parametri esecutivi.

19 Supervisione dei lavori e definizione dei requisiti di qualit.

20 Monitoraggio degli effetti delle lavorazioni sulle strutture adiacenti e presentazione dei risultati.

21 Controllo della qualit dei lavori.

Come si pu osservare, le norma europea si concentra maggiormente sugli aspetti tecnologici e

sui metodi di controllo, e fornisce soltanto indicazioni di carattere generale riguardo la progettazione degli interventi.

35


5.2. SEQUENZA PROGETTUALE

Il progetto di un intervento di jet grouting dovrebbe:

a) stabilire le caratteristiche geometriche e meccaniche degli elementi di terreno consolidato, necessarie per adempiere i compiti richiesti dallintervento;

b) indicare le modalit di trattamento pi opportune per ottenere le suddette caratteristiche; c) evitare effetti indesiderati dei trattamenti sulle costruzioni preesistenti e sullambiente

circostante. Dopo aver identificato gli obiettivi dellintervento, si raccomanda di organizzare il progetto

secondo la sequenza ordinata di attivit sperimentali, elaborazioni e verifiche di calcolo, rappresentata schematicamente in Fig. 5.2.

Il primo passo del progetto consiste nellesecuzione delle indagini finalizzate alla caratterizzazione geotecnica del sottosuolo. Particolare cura deve essere posta allesame delle condizioni stratigrafiche, in modo da individuare possibili variazioni anche locali delle caratteristiche del terreno, vista la spiccata influenza di queste ultime sugli effetti del jet grouting. Sulla base di questi dati sperimentali possibile verificare lidoneit dei terreni al trattamento. Si raccomanda, in particolare, di non prevedere interventi di jet grouting in argille fortemente sovraconsolidate, terreni cementati e rocce per i quali il trattamento inefficace.

necessario successivamente valutare dal punto di vista logistico ed ambientale la compatibilit delle lavorazioni previste (spazi disponibili, accesso e movimentazione dei mezzi di trasporto e dei macchinari, gestione dei reflui, ecc.). In molti casi, le particolari condizioni operative (dalla superficie, in sotterraneo, ecc.), la presenza di edifici o altre strutture nelle vicinanze, i vincoli ambientali e le condizioni di accesso allarea di lavoro possono condizionare il progetto o addirittura sconsigliare luso del jet grouting.

Nel caso in cui le verifiche precedenti diano esito positivo, si pu procedere alla scelta del sistema di trattamento (monofluido, bifluido o trifluido) e conseguentemente ad una stima preliminare delle caratteristiche geometriche e meccaniche delle colonne. La determinazione di tali grandezze consente di dimensionare lintervento e di definire in prima approssimazione la disposizione delle colonne.

Il progetto dovr inoltre essere corredato da un piano di controlli in corso dopera, che identifichi le metodologie sperimentali necessarie per certificare il buon esito dei trattamenti, e da un piano di monitoraggio che stabilisca strumenti, metodi e soglie di tolleranza per il controllo in tempo reale dei possibili effetti indesiderati (es. spostamenti del piano campagna e dei manufatti circostanti).

Infine, prima di procedere allesecuzione dellintervento necessario verificare la correttezza di tutte le ipotesi formulate in progetto, mediante i cosiddetti campi prove (vedi NTC, par 6.9.1). Questi ultimi consistono nella realizzazione di elementi consolidati nelle medesime condizioni geotecniche previste per lintervento, con il duplice obiettivo di ottimizzare il procedimento esecutivo e di verificare i risultati dei trattamenti. Infatti le conoscenze attualmente disponibili consentono di stimare solo approssimativamente le caratteristiche delle colonne consolidate, che risultano generalmente variabili anche lungo lasse della colonna.

36


Figura 5.2 - Rappresentazione schematica della sequenza progettuale.

Indagini geotecniche e rilievo delle condizioni al contorno

Verifica dellidoneit dei terreni al trattamento di jet grouting

Verifica della compatibilit del trattamento di jet grouting con

lambiente circostante

Scelta del sistema esecutivo: mono, bi, trifluido

Definizione della geometria di intervento e delle modalit esecutive

Definizione delle prove di controllo e monitoraggio

Stima del diametro delle colonne e delle caratteristiche del materiale cementato

Scelta di un intervento alternativo

Calcoli di verifica

Campo prove

Scelta di un intervento alternativo

SI

SI

37


Evidentemente, sarebbe opportuno realizzare i campi prove in fase di progetto. Tuttavia nella maggior parte dei casi ci risulta alquanto problematico e pertanto i campi prove vengono di norma realizzati in sede di esecuzione dellopera. Di fatto quindi gli interventi di jet grouting vengono progettati secondo lapproccio osservazionale (vedi 6.2.4 delle NTC) adeguando le soluzioni progettuali ai risultati dei campi prove.

E comunque necessario eseguire calcoli di verifica che attestino il rispetto degli stati limite ultimi e di esercizio, secondo quanto prescritto dalla normativa.

5.3. CALCOLI DI VERIFICA

I calcoli di verifica devono essere condotti conformemente alla normativa vigente al fine di garantire il soddisfacimento dei seguenti requisiti:

- sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU); - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE); - robustezza nei confronti di azioni eccezionali; Tali verifiche devono riguardare tutte le fasi del processo costruttivo. In particolare, se il jet

grouting impiegato con funzioni provvisionali, vale quanto stabilito dalle Norme Tecniche, ovvero che Le verifiche sismiche di oper

Recomendaciones Agi Italiano Jet Groting

Documents

Transcript of Recomendaciones Agi Italiano Jet Groting