Spingitubo

Applicazione del metodo dello “Spingitubo” negli scavi in sotterraneo

Il metodo dello “Spingitubo” è sempre più usato in sottosuolo per ragioni sia tecniche che economiche; è infatti possibile, più o meno, indipendentemente dalle condizioni climatiche o di tempo, scavare sotto fabbricati , ferrovie, canali o strade senza per questo danneggiare le installazioni di superficie o creare disturbo agli abitanti. I tubi vengono spinti idraulicamente mediante una tecnica di spinta che non è limitata puramente alle sezioni circolari, ma si estende anche alle rettangolari, ovali o altre eventuali che possano essere usate; il tracciato della pipe-line non deve essere necessariamente diritto, ma sono consentite curve sul piano orizzontale o verticale. Lo spingitubo può essere impiegato in quasi tutti i tipi di suolo o di formazione rocciosa. Mentre i suoli soffici e stabili possono essere tagliati con una visiera dello scudo a tagliente, i suoi coerenti e la roccia devono essere affrontati con una fresa a picchi od una macchina a tutta sezione TBM prima che i tubi vengano spinti in avanti; i suoli di tipo incoerente e fluente richiedono inoltre misure supplementari di contenimento, come per es. aria compressa o bentonite.

Visiera di taglio
La visiera di taglio viene usata per guidare e proteggere il primo tubo in spinta: il suo tagliere a forma di lama viene infilato nel suolo prospiciente e spinto dalla più vicina stazione principale o intermedia. Nei suoli molto friabili la Visiera di taglio può venire sfilata per assecondare le condizioni del terreno. Al fine di mantenere la direzionalità, la Visiera di taglio è direzionabile a mezzo di cilindri di controllo sul piano verticale ed orizzontale. Il controllo può essere effettuato manualmente con valvole idrauliche o automaticamente da lontano con un sistema di valvole solenoide. Un sistema modulare permette di estendere i controlli della VT in modo tale da formare un sistema integrato con segnali visuali ed acustici, manometri e sensori di posizione con possibilità di connessione al computer.

Stazioni intermedie
Le stazioni intermedie vengono spesso usate quando la forza di spinta della stazione principale non è sufficiente a vincere gli attriti fra i tubi ed il suolo, anche in funzione della resistenza alla compressione dei tubi stessi. Usando le stazioni intermedie, lunghe tratte di tubazione possono essere spinte usando una sequenza di spinta “sezione per sezione”. Il numero delle stazioni intermedie dipende direttamente dalla lunghezza della tratta di tubazione, dalla resistenza del fronte, dall’attrito che agisce sulla tubazione (da 1 a 2 Kg/m2) e dal tracciato seguito dalla linea, dalla resistenza dei tubi e dalla capacità di spinta installata nella stazione principale e nelle intermedie. Le stazioni intermedie sono normalmente progettate in termini di forza nella stessa materia in cui sono progettate le stazioni principali, a differenza delle stazioni principali però, le intermedie sono equipaggiate con un grande numero di cilindri idraulici a breve corsa (300 o 600 mm) azionabili con una forza relativamente ridotta (610/1000 KN per cilindro). Tutto ciò si traduce in una costruzione compatta con un collare di ripartizione di spinta molto stretto per rendere uniforme il trasferimento delle forze. In casi particolare, le stazioni intermedie sono equipaggiate con sistemi meccanici anti-rollio, ma possono trovare applicazione anche sistemi idraulici. Il dispositivo anti-avvitamento viene sempre montato allorquando i cilindri idraulici a giunti sferici siano installati senza supporto alcuno fra i due collari di spinta: questo tipo di supporto per i cilindri idraulici è specialmente utile per fare curve. Una combinazione di protezione anti-avvitamento e correzione per curva può essere attivata secondo le particolari situazioni ed esigenze di tracciato. Le larghe ed articolate piastre ripartitrici di pressione dei cilindri idraulici assicurano l’ottimizzazione del trasferimento delle forze tramite i collari alle tabazioni.

Spingitubo per lunghe distanze
Nel caso in cui sia richiesto un notevole numero di stazioni intermedia a causa delle elevate distanze dal pozzo, le stazioni possono venire attivate non mediante la centralina idraulica della stazione principale ma per mezzo di piccole centraline idrauliche che, insieme con i controlli, sono collocate nelle vicinanze delle stazioni intermedie. Generalmente, esse sono attivate da un sistema di controllo a distanza centralizzato, questo controllo può comandare sino a 6 centraline ausiliarie. Tutte le stazioni intermedie o gruppi di esse possono essere, come già detto, controllate da una centrale principale in modo standard o in modo “long distance” in fase ciclica sia manualmente che per mezzo di un sistema di controllo sequenziale, in modo che le operazioni di spinta possano avvenire del tutto automaticamente. Quando si impiega il sistema lunga distanza interconnesso di spinta non esistono limiti tecnici di lunghezza, sono state infatti già effettuate più di una volta con pieno successo tecnico ed economico spinte su distanze superiori a 1.500 m da un’unica stazione.

Stazione principale
La stazione principale è adatta per qualsiasi tipo di operazione di spingitubo in pipe-line, in gallerie di diverse applicazioni che usino tubi d’acciaio o di calcestruzzo o anche per strutture pre-assemblate, come per esempio sottopassi ferroviari. Una stazione principale consiste precipuamente di componenti d’acciaio, quali collari ripartitori di spinta, spalle d’appoggio e guida-tubi, più le parti idrauliche quali i cilindri di spinta, la centralina idraulica principale, i pannelli di controllo ed i tubi flessibili di alimentazione. In relazione alle forze da applicare possono venire impiegati da 2 ad 8 cilindri ed eccezionalmente anche più. A tutt’oggi. il massimo numero di cilindri impiegato :n una stazione principale è di 12. con una forza di 3.000 KN per cilindro, occorrenti per spingere un tubo circolare di calcestruzzo. I cilindri idraulici sono progettati a doppio sfilamento telescopico; risultato di un progetto appositamente studiato, che ha consentito venisse conferita virtualmente una identica forza di 3.000 KN per l’intero allungamento di 4.000 mm. Quando completamente retratti, la lunghezza dei cilindri idraulici è 2.850 mm. Essi sono montati senza sostegno fra il collare di spinta e la spalla d’appoggio su piatti flangiati con giunti a testa sferica su ciascun lato. Con l’impiego di guide speciali da fissarsi sulla spalla di supporto e speciali cilindri, possono venir spinti tubi anche di lunghezza sino a 6 m in un’unica soluzione. Nella stazione principale sono anche presenti tutti i sistemi di comando manuale o controllo a distanza con inter-collegamenti per il collegamento ciclico delle stazioni intermedie. Lo scopo principale è risparmiare denaro con un parallelo incremento di produzione: in tal caso tutto il sistema è controllato da una sola persona, responsabile della centrale di comando. Centralina idraulica
La varietà delle pompe idrauliche è basata su di un principio di disegno modulare: le centraline idrauliche possono essere selezionate secondo la velocità di spinta desiderata, il numero dei cilindri di spinta impiegati e le capacità e numero delle stazioni intermedie che devono essere comandate dalla stazione principale. La individuazione della giusta dimensione della pompa è di fondamentale importanza non solo in termini di produzione di tunnel e di sgombero del marino, ma soprattutto per i tempi morti, come per esempio il tempo richiesto per l’arretramento del collare di spinta che precede l’inserimento del tubo successivo. La scelta delle centraline idrauliche può ricadere su modelli da 11, 22, 44, 66, 88 1/min per una pressione continua di 500 bar con dimensioni di serbatoi da 650 a 3.250 1 di capacità. Sono azionate da motori elettrici e sono tutte dotate di controlli di livello dell’olio e della temperatura. Ciascuno stadio della pompa è equipaggiato con il proprio motore -elettrico. nonché sistema di sicurezza e controllo, così per esempio per una doppia o tripla pompa l’installazione di spinta può continuare a funzionare a velocità ridotte anche se si rompe una pompa di uno stadio. La richiesta di potenza per queste pompe varia da 11 a 88 KW.

Unità di comando
Le unità di comando idrauliche sono equipaggiate con valvole direzionali stagne di costruzione heavy duty a connessioni flangiate con tutti i dispositivi di sfiato e sicurezza. Il principio progettuale che le uniforma è che anche le unità di comando sono basate sul principio delle modularità. La versione di base che sottintende 4 cilindri principali con attivazione individuale ed in contemporanea, può essere facilmente adattata a 8 o più cilindri; in più è anche possibile comprendere l’attivazione di 4 stazioni intermedie da una unica unità di controllo. Trasporto dello si E-Arino — Il trasporto del materiale scavato può essere effettuato con speciali vagoni montati su ruote antideragliamento e trascinati da speciali locomotori di dimensioni contentissime. Nella stazione principale un sistema meccanico provvede all’avvicendamento dei vagoni vuoti al posto di quelli carichi, mentre spezzoni di binario della stessa lunghezza dei tubi da spingere, leggeri ed anch’essi di appropriato disegno anti-deragliamento, vengono aggiunti ogniqualvolta si aggiunga un tubo da spingere. Altri sistemi di smarino sono quelli che per esempio si avvalorano del trasporto in mezzo liquido con tubi di grosse dimensioni e pompe atte al pompaggio di torbide.