Descrizio
Il tipo di terreno gioca un ruolo importante nella scelta della composizione del materiale del tubo in PRFV e del tipo di giunti. La progettazione strutturale dei tubi in vetroresina (come di quasi tutti gli altri tubi interrati) presuppone che il tubo riceva un supporto dal terreno circostante. Pertanto, l’installazione deve formare un sistema terreno-tubo in modo che il terreno circostante possa fornire una capacità di supporto sufficiente per il tubo interrato.
Le specifiche dell’installazione in sotterraneo dipendono da molti fattori, come la rigidità deltubo, le condizioni del terreno nativo, il livello delle acque sotterranee, la larghezza della trincea, la profondità di installazione, le proprietà del materiale di riempimento e la compattazione, il traffico in superficie e la pressione di sovrascorrimento. La terminologia della sezione trasversale della trincea è rappresentata nella Figura 3.1.
I dati geotecnici, come la classificazione del terreno, la prova di penetrazione standard, la rigidità del terreno, il livello dell’acqua freatica, ecc. aiutano a identificare il tipo di terreno e di conseguenza la composizione del materiale del tubo in PRFV, il tipo di giunto e i dettagli di installazione. Le variazioni stagionali e a lungo termine del livello della falda freatica
devono essere prese in considerazione perché influenzano il comportamento del sistema tuboterreno.
| A | Terreno in sito (nativo) | F | Riempimento Finale |
| B | Fondazione (se richiesta) | G | Riempimento |
| C | Letto | H | Incasso della zona del tubo |
| D | Zona del mucchio | I | Profondità di sepoltura |
| E | Riempimento iniziale | J | Limite per l’installazione split (tipo II) D0 |
Figura 3.1 Terminologia della sezione trasversale della trincea 3.2
Indagine geotecnica
Il metodo convenzionale per l’indagine sul tracciato di una condotta è stato quello di valutare le condizioni del terreno alla profondità di interramento attraverso la perforazione e il campionamento del terreno lungo la condotta. Questo programma comprende dati quali la classificazione del suolo nativo, la prova di penetrazione standard (SPT), il conteggio dei colpi in corrispondenza della linea della sorgente del tubo, la densità del suolo nativo e il livello delle acque sotterranee.
Terreno nativo
Riconoscere le caratteristiche del suolo nativo è di grande importanza. La classificazione del suolo è determinata secondo le norme ASTM D2487 e ASTM D2488 (sistema unificato). La rigidità del terreno viene determinata mediante la prova di penetrazione standard o la prova di penetrazione a cono in base alle norme ASTM D1586 o ASTM D3441, rispettivamente. La
Tabella 3-1 mostra la classificazione dei terreni granulari e coesivi autoctoni per quanto riguarda la rigidità del terreno.
Il terreno nativo, allo stato naturale o migliorato, può essere utilizzato come materiale per l’annegamento delle zone di tubazioni se soddisfa i requisiti della Tabella 3-4.
Tabella 3-1 Classificazione della rigidità dei terreni nativi granulari e coesivi
Scavo in trincea
Sicurezza in trincea
La parete della trincea deve mantenere la stabilità durante tutte le fasi di installazione. Il terreno di scavo deve essere posizionato a una distanza sufficiente dal bordo della trincea. Per ottenere livelli di sicurezza più elevati, si raccomanda di eseguire la posa dei tubi, il rinterro e la compattazione il prima possibile (preferibilmente alla fine di ogni giornata lavorativa).
Per garantire la sicurezza della parete della trincea in condizioni di instabilità o di pericolo, è necessario utilizzare strategie come il puntellamento, la controventatura, la copertura, l’inclinazione, la panca o l’immersione in acqua per proteggere tutte le persone che lavorano nella trincea. La Figura 3.2 mostra due metodi tipici per la stabilizzazione delle pareti della trincea.
Figura 3.2 Metodi tipici per la stabilizzazione delle pareti di trincea.
La Figura 3-3 mostra la sezione della trincea nell’installazione sotterranea. La larghezza della trincea deve essere tale da consentire sia il posizionamento e la compattazione del materiale della zona di allettamento, sia la compattazione del materiale di inglobamento della zona del tubo mediante l’attrezzatura di compattazione. La distanza minima tra il tubo e la parete della
trincea deve essere al massimo di “150 mm di larghezza rispetto all’attrezzatura di compattazione” e 600 mm. Questa distanza è indicata come A nella Figura 3.3. La Tabella 3-2 specifica i valori di A per diversi diametri di tubo. Nel caso in cui sia necessaria una palancola, la larghezza minima della trincea deve essere aumentata di conseguenza.
Figura 3.3 Sezione trasversale della trincea
Tabella 3-2 Larghezza minima dello scavo
| Diametro del tubo (mm) | La distanza minima tra il tubo e parete della trincea (mm) |
| Fino a 300 | 300 |
| Da 350 a 900 | 450 |
| Da 950 a 1500 | 600 |
| Oltre 1600 | (0,75*DN)/2 |
La trincea standard
La larghezza della trincea standard in corrispondenza della linea della molla è pari a 1,75 volte il DN.
L’ampia trincea
L’ovalizzazione del tubo è probabile se il terreno nativo è debole e non può sostenere il carico trasferito dal materiale di riempimento. Pertanto, la trincea deve essere progettata sufficientemente larga in modo che una buona parte del carico sia sostenuta dal materiale di riempimento e una piccola parte sia sostenuta dal terreno nativo. Una larghezza della trincea
superiore a 5DN non migliorerà la deflessione della condotta.
Fondo di trincea
Fondo stabile della trincea
Il livello inferiore di una trincea stabile deve essere 100 mm sotto il livello del fondo del tubo.
Fondo della trincea instabile
Se il fondo della trincea è instabile o mostra una “tendenza rapida”, deve essere scavato in eccesso e il terreno improprio deve essere sostituito da una fondazione o da un terreno migliorato fino a 100 mm sotto il fondo del tubo. La costruzione di una fondazione o la stabilizzazione del terreno, come il miglioramento del suolo, possono ridurre o eliminare l’assestamento differenziale. I terreni sciolti o morbidi e quelli altamente espansivi sono considerati fondi di trincea instabili.
Fondo rigido della trincea
Quando sul fondo della trincea sono presenti cenge, rocce, pannelli duri o altri materiali non rigidi come ciottoli, massi o pezzi di pietra di dimensioni superiori a 40 mm, il fondo della trincea deve trovarsi almeno 150 mm al di sotto del fondo del tubo.
Trincea su pendii
I tubi non devono essere installati su pendenze superiori a 15˚ (una pendenza di 1:4), a meno che non si adottino strategie necessarie, come l’anello di cemento, per evitare lo scivolamento del tubo all’interno della trincea (Figura 3.4).
In caso di pendenze superiori a 15˚, è necessario considerare le seguenti istruzioni:
− La stabilità a lungo termine dell’impianto deve essere garantita da un’adeguata progettazione geotecnica.
− I tubi devono essere riempiti con materiali ad alta resistenza al taglio, come il terreno di “Classe I”.
− Il materiale per l’inglobamento della zona del tubo deve essere compattato al 90%
− I tubi devono essere installati con un allineamento rettilineo (±0,2˚).
− Il movimento assoluto a lungo termine del riempimento in direzione assiale deve essere limitato a 20 mm per evitare la separazione dei giunti.
− L’installazione deve essere adeguatamente drenata per evitare il dilavamento dei materiali e garantire un’adeguata resistenza al taglio del terreno. Questo può includere un trattamento nel riempimento o sulla superficie del terreno.
− La stabilità di ogni singolo segmento di tubo deve essere monitorata durante la fase di installazione e nelle prime fasi di funzionamento.
Figura 3.4 Anello di calcestruzzo
Controllo dell’acqua
L’acqua deve essere rimossa dalla trincea prima di posizionare il tubo e il letto di posa. I livelli dell’acqua devono essere sempre controllati prima, durante e dopo l’installazione dei tubi, fino a quando non viene effettuato l’annegamento e il riempimento adeguato per evitare il galleggiamento dei tubi.
È necessario controllare l’acqua corrente proveniente dal drenaggio superficiale o dalle acque sotterranee per evitare l’indebolimento del fondo della trincea o delle pareti, delle fondamenta e dell’armatura. Argini o barriere a intervalli regolari lungo l’installazione possono impedire il flusso dell’acqua lungo il fondo della trincea.
Nel caso in cui il livello dell’acqua non possa essere mantenuto al di sotto del letto di posa, è necessario prevedere dei sottodrenaggi per garantire la stabilità del fondo della trincea. Se il fondo della trincea non ha la stabilità desiderata, è obbligatorio utilizzare una fondazione sotto lo strato di sottodrenaggi.
La Tabella 3-4 illustra la fondazione e l’allettamento.
Fondazione e letto di posa
Fondazione
La necessità o meno di fondare le condutture interrate dipende dal tipo di terreno nativo e dalle condizioni geotecniche. Le fondazioni sono di solito necessarie nelle aree paludose e in terreni problematici.
La Tabella 3-4 fornisce informazioni sui materiali di fondazione adeguati e sui dettagli di realizzazione.
In condizioni più severe, si consigliano altri metodi, come sacchi di tela riempiti di terreno nativo, terreni migliorati con cemento o calce (Figura 3.5).
Figura 3.5 Fondazione
Letto di posa
Il letto di posa deve essere posizionato su un fondo solido, che può essere l’attuale fondo della trincea o la fondazione. Sotto il tubo deve essere previsto un letto uniforme, in modo che il peso del tubo sia trasmesso uniformemente al terreno (Figura 3.6). Per evitare un sovraccarico di peso sul giunto, il materiale di allettamento sotto il giunto deve essere svuotato in base alle dimensioni e alla forma del giunto (Figura 3.6a). Si raccomanda di utilizzare il materiale di riempimento iniziale per l’allettamento.
Figura 3.6 Letto
Sovrascavo
Se il fondo della trincea viene scavato al di sotto della quota prevista, il fondo della trincea sovrascavo deve essere riempito con materiali di Classe I o Classe II oppure si devono seguire le istruzioni della Tabella 3-4.
Materiale per l’incorporazione
Descrizione
Il materiale di riempimento iniziale viene collocato intorno e sopra il tubo nella trincea dopo l’installazione meccanica. Il riempimento iniziale può includere aggregati naturali o roccia frantumata. La Tabella 3-3 mostra la classificazione del riempimento iniziale in base ai requisiti dell’installazione dei tubi in PRFV e la Tabella 3-4 mostra le considerazioni
sull’installazione per i diversi materiali di riempimento iniziale.
Nella Tabella 3-3, la Classe I presenta la più alta compattabilità. In altre parole, raggiunge un certo grado di compattazione con poca energia compressiva e ottiene la massima rigidità e densità. I terreni di classe da I a IV sono consigliati come materiale di riempimento. La classe V non dovrebbe mai essere utilizzata per questo scopo. La Classe I è la più appropriata e la Classe IV è il materiale di riempimento più debole.
Tabella 3-3 Categorie di rigidità del terreno
| Categoria di rigidità del suolo | Sistema di classificazione unificato dei suoli Gruppi di suoli |
| Classe I | Roccia frantumata: ≤15% di sabbia, di cui massimo il 25% passante al setaccio da 3/8 di pollice e massimo il 5% passante al setaccio No.200 (nota 3) |
| Classe II | Terreni puliti e a grana grossa: SW, SP, GW, GP, o qualsiasi terreno che inizi con uno di questi simboli con il 12% o meno di passaggio al setaccio No.200 (nota 4) |
| Classe III | Terreni a grana grossa con fini: GM, GC, SM, SC, o qualsiasi terreno che inizi con uno di questi simboli con più del 12% di fini Terreni sabbiosi o ghiaiosi a grana fine: CL, ML (o CL-ML, CL/ML, ML, CL) con più del 30% trattenuto da un setaccio No.200 |
| Classe IV | Terreni a grana fine: CL, ML (o CL-ML, CL/ML, ML/CL) con il 30% o meno trattenuto da un setaccio No.200 |
| Classe V | Terreni altamente plastici e organici: MH, CH, OL, OH, PT |
Tabella 3-4 Raccomandazioni per l’installazione e l’uso di terreni e aggregati per le fondazioni e
l’inglobamento di zone di tubazioni
| Categoria di rigidità del terreno: vedere nota 1. | Classe I | Classe II | Classe III | Classe IV |
| Raccomandazioni generali e restrizioni | Accettabile o comune quando non è probabile una migrazione o se combinato con un mezzo filtrante geotessile. Adatto per l’uso come coperta di drenaggio e sottodrenaggio quando il materiale adiacente è adeguatamente classificato o quando viene utilizzato con un tessuto filtrante geotessile. | In presenza di gradiente idraulico, controllare la gradazione per ridurre al minimo la migrazione. I gruppi puliti sono adatti all’uso come coltre drenante e sottodrenaggio. Le sabbie fini uniformi (SP) con più del 50% di passaggio al setaccio n. 100 (0,15 mm) si comportano come limi e devono essere trattate come terreni SC3. | Non utilizzare quando le condizioni dell’acqua nella trincea impediscono un corretto posizionamento e compattamento. Non è raccomandato l’uso con tubi con rigidità pari o inferiore a 62kPa (SC=1250 Pa). | Difficile ottenere un’elevata rigidità del terreno. Non utilizzare quando le condizioni dell’acqua nella trincea impediscono un posizionamento e una compattazione adeguati. Non è raccomandato l’uso con tubi con rigidità pari o inferiore a 62kPa (SC=1250 Pa). |
| Fondazione | Adatta come fondazione e per sostituire il fondo di trincea sovrascavo e instabile come limitato in precedenza. | Adatto come sottofondo per la sostituzione di un fondo di trincea eccessivamente scavato e instabile, come limitato in precedenza. Installare e compattare in strati di 300 mm al massimo. | Adatto a sostituire il fondo della trincea scavata in eccesso, come limitato in precedenza. Installare e compattare in strati di 150 mm al massimo. | Non adatto |
| Incasso della zona del tubo | Adatto come limitato sopra. Lavorare il | Adatto come limitato sopra. Materiale di lavoro | Adatto come limitato sopra. Difficile da | Adatto come limitato sopra. Difficile da |
| materiale sotto il tubo per fornire un supporto uniforme per l’attaccatura. | sotto il tubo per fornire un supporto uniforme alla coscia. | e compattare nella zona della coscia. | e compattare nella zona della coscia. | |
| Compattazione dell’incorporazione Densità minima raccomandata, SPD- Nota 2 | Densità minima tipicamente ottenuta con il posizionamento in discarica. | 85% | 90% | 95% |
| Sforzo di compattazione relativo richiesto per raggiungere la densità minima | Basso | Moderato | Alto | Molto alto |
| Metodi di compattazione | Vibrazioni o urti | Vibrazioni o urti | Impatto | Impatto |
| Controllo dell’umidità richiesto | Nessuno | Nessuno | Mantenere il valore vicino a quello ottimale per ridurre al minimo lo sforzo di compattazione. | Mantenere il valore vicino a quello ottimale per ridurre al minimo lo sforzo di compattazione. |
Nota 1. I materiali SC5 non sono adatti per il riempimento. Possono essere utilizzati come riempimento finale secondo
quanto consentito dall’ingegnere.
Nota 2. SPD è la densità proctor standard determinata con il metodo di prova ASTM D698 (AASHTO T-99).
Dimensione massima delle particelle del materiale di riempimento iniziale
Le dimensioni massime delle particelle per il reinterro iniziale sono limitate in base al diametro del tubo, vedi Tabella 3-5. Poiché il reinterro iniziale è posto a strati, la dimensione massima delle particelle consentita non deve superare il 75% dello spessore dello strato.
Tabella 3-5 Dimensione massima delle particelle per il reinterro iniziale
| Diametro nominale (Di) | Dimensione massima delle particelle |
| mm | mm |
| Di ≤ 450 | 13 |
| 450 <Di ≤ 600 | 19 |
| 600 < Di ≤ 900 | 25 |
| 900 < Di ≤ 1200 | 32 |
| 1200 < Di | 38 |
Nel caso in cui il rinterro finale includa ciottoli (particelle superiori a 75 mm) o massi, lo spessore minimo del rinterro iniziale sopra il vertice del tubo non deve essere inferiore a 300 mm.
Per posizionare il rinterro finale, non è consentito scaricare o far rotolare ciottoli di dimensioni superiori a 200 mm o massi sul rinterro iniziale da un’altezza superiore a 1,8 m, a meno che l’altezza del rinterro iniziale sul vertice del tubo non sia superiore a 600 mm.
Contenuto di umidità dei materiali da incasso
Il contenuto di umidità dei materiali di incorporamento influisce sulla loro compattabilità. Il tubo può ovalizzarsi perché non ha raggiunto il grado di compattazione necessario. Per questo motivo, il contenuto di umidità viene solitamente controllato a ±3% del valore ottimale per i terreni di Classe I e Classe II. I terreni sopra citati sono a drenaggio libero e non è necessario
controllare il loro contenuto di umidità per ottenere la massima compattazione.
Compatibilità del tubo e del riempimento
La deflessione del tubo aumenta quando un tubo a bassa rigidità (inferiore a 2500 Pa) viene annegato in materiali di riempimento con grandi sforzi di compattazione. Si raccomanda di annegare i tubi con rigidità pari o inferiore a 1250 Pa solo in terreni di Classe I o II.