GE.A.S.
Servizi ed applicazioni geotecniche
Il sistema di drenaggio mediante “dreno sifone”.
Esempi di realizzazione: Casale Monferrato (Alessandria)
1999 e Villacollemandina (Lucca) 2002
Relatore: Ing. Carlo Bray
C.so Ferrucci 9 – Torino
Tel/Fax 011/4334205 e-mail: [email protected]
1
GENERALITA’
Campo di impiego
H ! 9.50 m
I dreni - sifone appartengono
alla categoria dei drenaggi profondi. Sono stati introdotti
1
DI TESTA
e brevettati in FranciaPOZZETTI
nel 1986
e consentono di effettuare l’abbattimento del livello di
falda sfruttando esclusivamente il" ! 60°
carico idraulico, senza l’ausilio di parti
elettromeccaniche.
Falda depressa
POZZO ESTRATTORE
2
Falda depressa
Il sistema è utilizzato principalmente
in pendii caratterizzati da debole-media
acclività
3
Quota di massimo abbattimento
AUTOMATISMI
(10°÷35°) ove sussista una costante presenza di falda freatica superficiale.
Prestazioni
La massima capacità teorica di abbattimento della falda è pari ad una atmosfera (circa
10 m) . A tale valore occorre sottrarre:
- la quota relativa all’altitudine s. l. m. ;
- le perdite dovute alla temperatura del sito in questione;
- le perdite dovute agli attriti che insorgono nei tubicini che trasportano l’acqua di
emungimento.
La quota massima di abbattimento per pendii compresi fra 1000÷2000 m è circa pari a
8.50÷9.50 m e può aumentare approfondendo la quota di testa dei pozzi drenanti (punto
di massima risalita)
2
GENERALITA’
La tecnica del dreno-sifone consiste nel mettere in opera tubi drenanti in perforazioni
verticali o sub-orizzontali, in base alle esigenze del sito.
L’emungimento avviene per sifonamento, sfruttando la pendenza del pendio ed
utilizzando dei tubicini semi-rigidi e senza giunti aventi diametro variabile (8/10-10/1212/14 mm) in funzione della portata da emungere. I tubicini sono portati a giorno al
piede del pendio in un manufatto appositamente studiato denominato pozzetto
estrattore.
Vantaggi del sistema
- il sistema sfrutta esclusivamente i principi della meccanica dei fluidi: non sono
utilizzate parti elettromeccaniche.
- tutti i componenti sono realizzati in materiale plastico e pertanto facilmente
sostituibili;
- ridotto impatto degli interventi sul territorio e ricorso ad attrezzature di scavo di basso
ingombro;
- elevata penetrazione nell’acquifero (direzione sub-verticale);
- l’efficienza del sistema è garantita da manutenzioni ordinarie;
N.B. E’ molto importante verificare la stabilità del pendio con adeguate verifiche e
realistiche ipotesi di abbassamento della superficie freatica.
3
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
Definizione della differenza di quota H fra la sommità del pendio e l’estremità
inferiore del dreno-sifone.
Problema:
!
Se il dislivello H fra monte e valle è inferiore alla quantità :
si verifica un ingresso di aria all’interno del dreno. L’aria risale nel tubo.
Affinché il dreno sifone sia in pressione, la pressione atmosferica deve agire dall’alto
verso il basso. Ciò si realizza immergendo in acqua le estremità del dreno-sifone.
!
- l’estremità di monte è immersa nel pozzo;
- l’estremità di valle è ripiegata verso l’alto, assumendo una forma ad U;
Tale soluzione permette, avendo un carico idraulico sufficiente, a richiamare l’acqua dal
pozzo. Il flusso continua finché il carico piezometrico è maggiore della velocità critica.
!
4
PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO
H ! 9.50 m
La risalita dell’acqua nel dreno-sifone comporta una riduzione della pressione fino a
raggiungere la condizione di vuoto. Ciò provoca la formazione di piccole bolle d’aria
1
nel tratto ascendente
che tendono ad aumentare di dimensione nel tratto discendente
POZZETTI DI TESTA
dei tubicini.
" ! 60°
Le forze cui è soggetta la singola bolla
sono:
- la spinta di Archimede;
Falda depressa
POZZO ESTRATTORE
- l’azione di trascinamento generata dal flusso d’acqua;
2
Se la spinta di Archimede prevale,
ledepressa
bolle si riuniscono in sommità ostruendo il flusso
Falda
dell’acqua ed arrestando il sifone.
3
Quota di massimo abbattimento
AUTOMATISMI
Per ovviare a tale problema, è necessario installare un dispositivo in grado di espellere
automaticamente le bolle d’aria dal dreno.
Il sistema è costituito da un tubo in PVC posto all’estremità di valle del dreno sifone
avente la funzione di accumulatore idraulico.
Funzionamento:
- se non esiste flusso, il livello d’acqua nell’accumulatore di valle è prossimo a quello
presente nel pozzo di drenaggio, a monte;
- in presenza di flusso, l’acqua sale nell’accumulatore a valle fino ad una quota
prefissata: ciò causa un aumento di pressione all’interno di una campana inserita
nell’apparecchiatura che consente l’espulsione dell’acqua dell’accumulatore;
- l’improvviso abbassamento di acqua nell’accumulatore provoca l’innesco del flusso
nel dreno-sifone, eliminando ogni bolla d’aria.
5
SCHEMA DI FUNZIONAMENTO
PIANO CAMPAGNA
POZZETTO DI TESTA
SUPERFICIE DI SCIVOLAMENTO
FALDA INIZIALE
POZZO ESTRATTORE
AUMENTO DI PRESSIONE
FALDA DOPO IL
DRENAGGIO
ESPULSIONE ACQUA
6
INFLUENZA DI UN POZZO DRENANTE VERTICALE
SU UN ACQUIFERO IN PENDIO
7
PARTICOLARI DEL SISTEMA
8
PRESCRIZIONI TECNICHE
!
!
!
!
!
!
Esecuzione di perforazioni verticali (d=220÷250mm)
(d=220÷250mm) eseguite a rotopercussione (sistema
ODEX) o a rotazione con distruzione di nucleo mediante tricono. Il rivestimento è sempre
consigliato per proteggere le pareti del perforo. La lunghezza delle perforazioni deve
raggiungere la quota di massimo abbattimento teorico della falda, più 3m per la costituzione
della riserva permanente.
Disposizione, in ciascun perforo, di un tubo drenante fessurato e scanalato longitudinalmente
avente diametro interno non inferiore a 4-5”
4-5”. Le fessure dovranno avere ampiezza di 1 mm
ed essere disposte su tre generatrici.
Riempimento dell’
dell’intercapedine fra tubo e foro eseguita con ghiaietto monogranulare
calibrato (2÷4
(2÷4 mm).
I pozzetti di sommità sono protetti da un pozzetto in cls prefabbricato con un chiusino (d=60
cm) a tenuta idraulica. Il collegamento fra i pozzetti deve presentare una pendenza verso
valle del 2% per agevolare l’
l’evacuazione di eventuali infiltrazioni e lo scorrimento
all’
all’interno dei tubicini di pescaggio dell’
dell’acqua.
Il pozzo estrattore di valle deve essere ubicato planimetricamente in posizione tale da
ottenere una lunghezza dei tubicini di emungimento non superiore a 100-120 m e posizionato
su terreno non in movimento.
L’altezza interna del pozzo estrattore sarà determinata dalla relazione:
H = 70 + (differenza di quota fra i dreni di estremità) + 125 +55 [cm]
!
Le dimensioni planimetriche del pozzo estrattore saranno non inferiori a 2 x 2 m, in funzione
del numero di dreni sifone da inserire.
9
IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO
24 POZZETTI DI TESTA
100x100x120 i = 2.5 m
POZZI ESTRATTORI 200x200x450
AREA IN FRANA
10
IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO
11
IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO
12
IL CANTIERE DI CASALE MONFERRATO
DRENI
(AL)
DRENISIFONE
SIFONE- LOCALITA'
- LOCALITA'MANDOLETTA
MANDOLETTA
Monitoraggiofalda
falta
Monitoraggio
0,00
0,00
2,00
4,00
3,00
6,00
4,00
8,00
5,00
10,00
6,00
31/10/04
30/11/04
31/12/04
30/09/04
30/11/04
31/08/04
31/10/04
31/07/04
30/09/04
30/06/04
31/08/04
31/05/04
31/07/04
30/04/04
30/06/04
31/03/04
31/05/04
29/02/04
30/04/04
31/01/04
31/03/04
31/12/03
29/02/04
8,00
31/01/04
7,00
12,00
31/12/03
ALTEZZA ACQUA DAL P.C. [m]
ALTEZZA ACQUA DAL P.C. [m]
1,00
2,00
31/12/04
TEMPO
TEMPO
DS 19DS 5
13
IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA
A
POZZO ESTRATTORE 200x200x250
TRATTO IN TRINCEA
B'
PERFORAZIONE A
DISTRUZIONE
"
!
A'
19 POZZETTI DI TESTA
100x100x120 i = 3.5 m
!
"
B
14
IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA
POZZETTO DI TESTA 100x100x120
Tubo PVC rigido " 160
per passaggio rilsan
QUOTA FALDA ESISTENTE
POZZETTO
INTERMEDIO
Tubo PVC rigido " 160
per passaggio rilsan
POZZO ESTRATTORE 200x200x250
"
Pozzetto di testa
coibentato int./est.
100 x 100 x 120 cm
!
!
! 25%
Livello di falda minimo
! 2%
Peerforazioni " 200 inclinata di 30°
rispetto alla verticale - L = 13 m
"
Livello di falda massimo
"
QUOTA DI MASSIMO ABBATTIMENTO
PERFORAZIONE !200 / 30°
15
IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA
16
IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA
DRENISIFONE
SIFONE- -CAST
CASTELNUOVO
ELNUOVO GARFAGNANA
GARFAGNANA
DRENI
monitoraggiofalda
falda
monitoraggio
1000
1000
1000
1000
900
900
900
900
800
ALTEZZA ACQUA
ACQUA
ALTEZZA
ALTEZZA
ACQUA
ALTEZZA
ACQUA
ALTEZZA
ACQUA
SU PIEZOMETRO
PIEZOMETRO (cm)
(cm)
SU
SU PIEZOMETRO
PIEZOMETRO
(cm) (cm)
SU
(cm)
SU PIEZOMETRO
800
800
800
700
700
700
700
600
600
600
600
500
500
500
500
400
400
400
400
300
300
300
300
200
200
200
200
100
100
100
100
0
15/10/05
0
00
15/10/05
15/10/05
15/10/05
04/11/05
04/11/05
04/11/05
04/11/05
24/11/05
24/11/05
24/11/05
24/11/05
14/12/05
14/12/05
14/12/05
14/12/05
03/01/06
TEMPO
03/01/06
03/01/06
03/01/06
TEMPO
TEMPO
TEMPO
23/01/06
23/01/06
23/01/06
23/01/06
12/02/06
12/02/06
12/02/06
12/02/06
04/03/06
04/03/06
04/03/06
04/03/06
24/03/06
24/03/06
24/03/06
24/03/06
DS16
DS15
DS14
DS5
DS1
DS4
DS3
DS2
17
IL CANTIERE DI VILLACOLLEMANDINA
DIAMETRO
DIAMETRO12-14
8-10 mm
mm
DRENI SIFONE
- CAST
ELNUOVO
GARFAGNANA
monitoraggio falda
DRENI
DRENI
SIFONE
SIFONE
- CAST
- CAST
ELNUOVO
ELNUOVOGARFAGNANA
GARFAGNANA
monitoraggio
monitoraggiofalda
falda
7300
1000
1000
7200
900
900
7100
800
800
ALTEZZA ACQUA
ALTEZZA
mv ACQUA
SU PIEZOMETRO (cm)
SU PIEZOMETRO (cm)
7000
700
700
6900
600
600
6800
500
500
6700
400
400
6600
300
300
6500
200
200
6400
100
100
6300
0 15/10/05
0
15/10/05
15/10/05
04/11/05
24/11/05
14/12/05
03/01/06
23/01/06
12/02/06
04/11/05
04/11/05
24/11/05
24/11/05
14/12/05
14/12/05
03/01/06
03/01/06
te
m po
23/01/06
23/01/06
12/02/06
12/02/06
04/03/06
04/03/06
04/03/06
24/03/06
24/03/06
24/03/06
TEMPO
TEMPO
DS1
DS2
DS14
BATTERIA
DS3
DS15
DS4
DS16DS5
DS6
18