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Tecniche di Drenaggio

Nella presente sezione vengono analizzati alcuni dei principali Sistemi di Drenaggio, “Dewatering“, impiegati per l’abbassamento controllato delle falde acquifere con riferimento alle relative Tecniche di Drenaggio.

Le considerazioni riportate sono frutto di un equo compromesso tra ciò che si riscontra nella bibliografia di riferimento e ciò che deriva dall’esperienza di cantiere con l’effettiva esecuzione dei diversi sistemi di drenaggio.

Essendo il terreno in natura quasi sempre eterogeneo e trovandosi ad operare nelle più svariate condizioni idrogeologiche, risulta spesso impossibile ottenere informazioni precise, anche con buone indagini e l’applicazione di modelli matematici, per cui il nostro intento, in questa parte del sito, si focalizza sulla spiegazione dal punto di vista ESECUTIVO della risoluzione di alcune problematiche legale al dewatering.

Per quanto attiene la parte tecnico-analitica rimandiamo alla sezione di calcolo del nostro sito “Progettare un dewatering“, dove sono riportate le più comuni formule di calcolo analitiche in funzione della tipologia di impianto da realizzare. “Accesso con Registrazione

Mettiamo a disposizione dei tecnici e della clientela una struttura di consulenza, in grado di risolvere la maggior parte delle problematiche legate alle attività di indagine e studio nel settore dei drenaggi al fine di ottenere dati per la determinazione e parametrizzazione degli acquiferi e calcolarne in modo corretto:

  • Coefficienti di Conducibilità Idraulica
  • Permeabilità e Trasmissività
  • Curve degli Abbassamenti dei Livelli idrici
  • Coni di Depressione
  • Raggi d’influenza
  • Stima delle Portate di Emungimento

 

La scelta di un appropriato Sistema di Drenaggio è fortemente legato alla conoscenza della natura litologica del terreno interessato dall’abbassamento della falda acquifera.

La presenza, infatti, di litotipi eterogenei nel sottosuolo comporta difficoltà nella scelta dell’idonea tipologia di sistema di drenaggio da attuare, laddove, piccole variazioni sulla “carta” in fase progettuale, come ad esempio indagini non approfondite, comportano radicali cambiamenti di soluzione nell’esecuzione di un sistema di drenaggio.

L’impianto wellpoint è solo una delle tecniche di dewatering che si possono utilizzare per l’abbassamento temporaneo o permanente di una falda acquifera. Il suo utilizzo prevalente è nell’ambito dei terreni sabbiosi è impiegato, però, anche nel prosciugamento di terreni limosi previa la formazione delle camicie drenanti all’interno delle quali vengono alloggiati i wellpoints.

Si distinguono diversi litotipi di terreno ed ognuno di loro condiziona la scelta sul sistema di drenaggio da utilizzare, a tal fine si riporta una classificazione dei terreni presa dalle tabelle internazionali, mentre in fondo alla pagina riportiamo una sintesi su quale sistema di drenaggio è maggiormente indicato per l’abbassamento temporaneo della falda acquifera in funzione del terreno presente in cantiere:

Descrizione

  • Ciottoli
  • Ghiaie
  • Sabbie con matrice ghiaiosa
  • Sabbie pulite
  • Sabbie con matrice limosa
  • Limi
  • Limi con matrice argillosa
  • Argille

Diametro dei solidi

  • Diam. > 60 mm.
  • Diam. > 20 mm.< 60 mm.
  • Diam. > 0,6 mm.< 20 mm.
  • Diam. > 0,2 mm.< 0,6 mm.
  • Diam. > 0,02 mm.< 0,2 mm.
  • Diam. > 0,006 mm.< 0,02 mm.
  • Diam. > 0,002 mm.< 0,006 mm.
  • Diam. < 0,002

Coefficiente di Permeabilità

  • K = > 1×10-1 m/sec.
  • K = da 1×10-1  a 1×10-2 m/sec.
  • K = da 1×10-1  a 1×10-3 m/sec.
  • K = da 1×10-2  a 1×10-4 m/sec.
  • K = da 1×10-4  a 1×10-7 m/sec.
  • K = da 1×10-6  a 1×10-8 m/sec.
  • K = da 1×10-7  a 1×10-9 m/sec.
  • K = <  1×10-9 m/sec.

Porosità efficace

  • 23%
  • 24%
  • 27%
  • 38%
  • 23%
  • 8%
  • 6%
  • 3%
 

Vediamo con quale tecnica si prosciugano questi diversi tipi di terreno in funzione della loro granulometria.

Terreni e loro Caratteristiche

CIOTTOLI – diam.> 60 mm.

Il drenaggio dei terreni costituiti da ciottoli è effettuato con il sistema dei Pozzi.
I pozzi possono essere eseguiti con due tecniche differenti;

  • la prima tecnica è costituita dall’esecuzione al piano di campagna di un pozzo, allestito con svariate tipologie di tubazioni, tramite l’utilizzo di una macchina perforatrice, i sistemi di perforazione possono essere di diverso tipo normalmente per questa tipologia litologica si esegue un carotaggio con bucket all’interno di un rivestimento.
  •  la seconda tecnica, molto più economica della precedente, consiste nella posa in opera a mezzo escavatore di anelli in cls forati, essi vengono posati l’uno sopra l’altro mantenendo il livello piezometrico basso con una pompa di supporto, questa tecnica e semplice ed economica  ma è necessario verificarne la fattibilità in cantiere perchè avvolte non praticabile.
 
CIOTTOLI_01 1024x768
In entrambe le soluzioni, si adotta la metodologia del pompaggio a cielo aperto, effettuato sia con pompa di superficie sia con pompa sommergibile.
GHIAIE – diam. > 20 mm.< 60 mm.

Nell’ambito di terreni costituiti da ghiaie, è possibile approntare sistemi di drenaggio sia con il sistema dei pozzi di aggottamento sia con impianti wellpoint per ghiaie.
Il sistema dei pozzi è simile a quello citato per i ciottoli, e viene eseguito quando non è possibile infiggere le aste wellpoint.
Per quanto riguardala metodologia con impianto wellpoint, la tecnica esecutiva è riconducibile a quella di un impianto classico per sabbia, cioè tramite infissione delle aste a mezzo di pompa ad alta pressione, con la sostituzione del filtro per sabbie con apposito puntale per ghiaia chiamato “sondina“.

 
GHIAIA_3 1024x768
Il prosciugamento con impianto wellpoint per ghiaia è un sistema che, a differenza dell’aggottamento da pozzo, lavora mettendo in depressione la falda acquifera, per cui, richiamando l’acqua dal sottosuolo in modo forzato, induce un aumento di velocità all’acqua stessa, ciò porta ad un aumento della portata nella fase transitoria del dewatering.

Nella tecnica di dewatering da pozzi non viene messa in depressione la falda, bensì l’acqua viene emunta per gravità, cioè a caduta dentro il pozzo stesso, per cui, la velocità dell’acqua è più lenta rispetto a quella indotta dall’impianto wellpoint, di conseguenza l’acqua impiega più tempo a raggiungere il pozzo e la portata, nella fase transitoria è minore allungandosi il tempo di abbassamento.

In un sistema di aggottamento all’interno di un terreno a matrice ghiaiosa, è fondamentale la corretta scelta del sistema di drenaggio, che dipende strettamente dalla litologia riscontrata in loco, dalle dimensioni dell’area ed dal livello piezometrico da raggiungere.

Una corretta interpretazione può far ridurre il numero di pompe da utilizzare e quindi i costi.

SABBIE con matrice ghiaiosa – diam. > 0,6 mm.< 20 mm.

Le sabbie a matrice ghiaiosa vengono drenate solitamente con impianto wellpoint.

In funzione della percentuale che compone la miscela di sabbia e ghiaia è munito di filtri microfessurati anti sabbia o di sonde da ghiaia, normalmente con percentuali di ghiaia presenti nel terreno inferiori al 30% si opta per i filtri microfessurati.

Alcune volte, per un buon risultato di prosciugamento, può essere necessario installare un sistema misto.

L’infissione delle aste wellpoint, sia con filtro per sabbia sia con sonda per ghiaia, è eseguita con tecnica ad idrogetto tramite pompa ad alta pressione.

 
 
GHIAIA 1024x768
SABBIE pulite – diam. > 0,2 mm.< 0,6 mm.

Le sabbie pulite sono il terreno ideale per l’installazione del sistema wellpoint con filtro microfessurato.

Difficilmente il terreno risulta omogeneo, monogranulare ed isotropo in modo uniforme però, l’utilizzo dell’impianto wellpoint è quasi sempre una garanzia per il raggiungimento della quota di fondo scavo in condizioni di asciutto.

Risulta semplice anche la sua installazione, in quanto viene messo in opera con il sistema dell’infissione diretta ad idrogetto con pompa ad alta pressione, la peculiarità è di ottenere un giusto equilibrio tra i risultati di prosciugamento conseguibili ed i costi che risultano contenuti.

 
 
SABBIE 1024x768
SABBIE con matrice limosa – diam. > 0,02 mm.< 0,2 mm.

Per una sabbia a matrice limosa si rende fondamentale l’individuazione percentuale della frazione fine, infatti le attività di drenaggio possono essere eseguite in duplice modo

Si può utilizzare l’impianto wellpoint classico munito di filtri antisabbia, se la matrice limosa non pregiudica il funzionamento dell’impianto stesso ed in questo caso è sufficiente l’infissione ei wellpoint con metodo a idrogetto con pompa ad alta pressione.

Nel caso in cui la matrice limosa sia superiore al 30/40%  sarà necessario eseguire in opera un sistema a Prefiltro, cioè tramite la preforatura dell’alloggiamento dei wellpoint con creazione di apposita camicia drenante.

La parte fine e limosa del terreno provoca generalmente l’intasamento dei filtri ed il conseguente malfunzionamento dell’impianto.

 
 
SABBIA LIMOSA 1024x768
LIMI – diam. > 0,006 mm.< 0,02 mm.

I terreni a matrice limosa rappresentano quella parte del dewatering più semplice da drenare ma contestualmente più difficile da mantenere correttamente in esercizio.

La tecnica di drenaggio più appropriata è quella dell’impianto a prefiltro, quindi tramite la preforatura del terreno per la formazione dell’alloggiamento del wellpoint all’interno della camicia drenante, il conseguente spurgo e lavaggio del foro e del wellpoint eseguito con apposita pompa, infine la creazione della stessa camicia drenante con apposito inerte granulometricamente selezionato.

 
LIMO 1024x768
 
LIMI argillosi – diam. > 0,002 mm.< 0,006 mm.

I terreni limo/argillosi possono essere drenati con diverse soluzioni tecniche, per effettuare la corretta scelta per il sistema di dewatering da utilizzare è necessario comprendere la matrice che rappresenta la parte preponderante del terreno stesso.

  • Si può operare con la messa in opera del sistema wellpoint a prefiltro come già descritto per i limi.
  • Si può scegliere di creare dei pozzetti di aggottamento con la posare in opera, a mezzo escavatore, di anelli in cls forati.
  • Si può procedere con la posa in opera di un tubo dreno, previa formazione di un”apposita trincea drenante.

Queste diverse soluzioni tecniche possono essere intraprese quando si ha la perfetta conoscenza della situazione al contorno in quanto, una scelta non coerente con le scarpate di scavo o la posizione di manufatti limitrofi potrebbe pregiudicare la loro stabilità nella zona di effetto del sistema dewatering.

 
 
ARGILLA_LIMOSA 1024x768
ARGILLE – diam. < 0,002

Quando la natura del terreno è di tipo argilloso, le tecniche di drenaggio possono essere fondamentalmente di due tipi, la prima è costituita dalla messa in opera del sistema wellpoint a prefiltro, la seconda è la messa in opera di un tubo dreno, previa formazione dell’apposita trincea drenante che permette di raccogliere l’acqua in una serie di pozzi di aggottamento.

 
ARGILLA_1 1024x768
Dall’analisi dei vari Sistemi di Drenaggio sopra riportati, ciascuno attuabile in funzione della tipologia di terreno presente nell’area interessata dall’abbassamento della falda acquifera, nasce l’esigenza di effettuare una campagna di indagine preventiva da parte del progettista dell’impianto di drenaggio, volta a reperire i dati necessari a definire gli elementi di calcolo per la scelta della giusta Tecnica di Prosciugamento da utilizzare.

Il prosciugamento di una falda può essere effettuato con diversi sistemi di drenaggio, ognuno dei quali è fortemente legato alla specifica natura litologica del terreno sottostante.

A titolo di conoscenza si precisa che esistono altre tecniche di drenaggio di un acquifero tra le quali si menzionano quella per elettro-osmosi o quella con l’utilizzo di impianto eductor, queste ultime due tecniche sono scarsamente applicabili nell’ambito dei lavori abituali di drenaggio.

 
Analizzando e riassumiamo i sistemi di drenaggio più utilizzati per l’abbassamento di una falda acquifera in funzione della tipologia litologica di terreno ad essi correlati:

Terreni e loro Tecniche di Drenaggio

L’Impianto wellpoint si utilizza prevalentemente per:

Terreni sabbiosi costituiti da:

  • Sabbie pulite,
  • Sabbie debolmente ghiaiose,
  • Sabbie debolmente limose.

L’Impianto wellpoint a Prefiltro si utilizza prevalentemente per:

Terreni limosi costituiti da:

  • Limi,
  • Limi debolmente sabbiosi,
  • Limi debolmente argillosi.

I Pozzi di Aggottamento si utilizzano prevalentemente per:

Terreni Ciottolosi e Ghiaiosi costituiti da:

  • Ciottoli,
  • Ghiaie pulite.

 

Terreni argillosi costituiti da:

  • Argille,
  • Argille debolmente limose.

Trincee Drenanti e Tubi Dreno si utilizzano prevalentemente per:

Terreni argillosi costituiti da:

  • Argille,
  • Argille debolmente limose.

 

Terreni ghiaiosi costituiti da:

  • Ghiaie pulite;
  • Ghiaie limo-argillose.

Succede spesso nella pratica che alcune tecniche di drenaggio vengano utilizzate contemporaneamente al fine di raggiungere il risultato di abbassamento del livello di falda, è il caso delle trincee drenanti e dei tubi dreno che possono essere impiegati in un sistema misto con pozzi di aggottamento.

 

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