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AUTOSTRADE PER L'ITALIA

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AUTOSTRADA A1 MILANO NAPOLI Ampliamento alla 3a corsia nel tratto compreso tra Barberino di Mugello e Firenze Nord

SPEA Ingegneria Europea

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SPEA ENGINEERING spa

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IL MONITORAGGIO DELL'ASSETTO FISICO DEL TERRITORIO

 

Metodiche di rilevamento

Le tipologie e le metodiche utilizzate per il monitoraggio prendono in considerazione la situazione geologica e geomorfologica presente nei territori interessati dalle opere da realizzare, nonché le caratteristiche meccaniche delle litologie attraversate e i meccanismi che governano i movimenti franosi riconosciuti e studiati nella progettazione dei vari lotti. Le metodiche utilizzate sono in grado di fornire le indicazioni necessarie a monitorare e studiare i fenomeni in atto e fornire dati utili sia alla progettazione di interventi di mitigazione, sia alla verifica dell’efficacia di interventi di consolidazione e di stabilizzazione previsti da progetto o in itinere.

Le metodiche sono ovviamente quelle più diffuse e valide nel campo del monitoraggio geotecnico del territorio e sono finalizzate sia alla valutazione delle oscillazioni dei livelli di falda, che al controllo dei movimenti franosi e all’individuazione delle superfici di scorrimento. Va da se che le due diverse attività possono considerarsi complementari per cui, nella maggior parte dei siti che sono stati presi in considerazione, all’attività di monitoraggio mediante misure inclinometriche, è associato il controllo dei livelli di falda.

 

Tubo inclinometrico

L’installazione di un tubo inclinometrico in un foro di sondaggio consente, attraverso letture ripetute nel tempo, la misura dello spostamento orizzontale del terreno lungo tutta la verticale. Tali misure vengono effettuate introducendo nel tubo una apposita sonda che, dotata di sensori servoaccelerometrici di elevata precisione, consente di misurare l’inclinazione del tubo in corrispondenza di una determinata sezione.

I tubi inclinometrici sono di alluminio e hanno una sezione circolare provvista di quattro scanalature con funzione di guida per la sonda inclinometrica. I tubi inclinometrici, che sono disponibili in spezzoni, dovranno essere assemblati mediante manicotti di giunzione. In caso di installazione di tubi inclinometrici in ambiente aggressivo (ambienti alcalini, presenza di correnti vaganti, ecc.) in luogo dei tubi in alluminio si utilizzeranno tubi in ABS di spessore minimo non inferiore a 4 mm. La cementazione del tubo inclinometrico all’interno del foro deve avvenire mediante iniezione di una miscela cementizia che assicura la perfetta aderenza ai terreni circostanti lo strumento. Al termine delle operazioni di installazione e cementazione, non prima di 10 ÷ 14 giorni dalla installazione del tubo, si verifica la funzionalità della tubazione inclinometrica attraverso il controllo della continuità e dell’allineamento degli spezzoni di tubo e la verifica della rispondenza dell’inclinazione e della spiralatura della tubazione alle specifiche di accettazione. A tali operazioni che costituiscono il collaudo dello strumento, segue la lettura di zero o di riferimento. La strumentazione necessaria per il collaudo della tubazione inclinometrica è costituita da una sonda testimone per il controllo dell’integrità della tubazione, e una sonda inclinometrica per il controllo della verticalità, ed una sonda spiralometrica a controllo meccanico o elettronico, che consente la misura dell’azimut del tubo in ogni sezione. Il controllo viene eseguito calando nel foro una sonda testimone (di caratteristiche analoghe a quella da utilizzarsi per le successive misure), e facendola scorrere lungo le guide del tubo fino a fondo foro. In questa fase inoltre verrà scelta la guida di riferimento (guida 1), quella più prossima alla direzione di massima pendenza del versante e più prossima al Nord geografico, e si numereranno tutte le guide secondo il seguente schema:

IL MONITORAGGIO DELL'ASSETTO FISICO DEL TERRITORIO

Successivamente vengono verificate anche la verticalità e la spiralatura del tubo. L’intera strumentazione di campo pertanto si compone di una sonda testimone, una centralina per l’acquisizione automatica dei dati, una sonda di lettura collegata ad un cavo elettrico metrato collegato alla centralina. Le letture vengono eseguite introducendo la sonda all’interno del foro e rilevando ed acquisendo, dal basso verso l’alto ad intervalli prestabiliti  i diversi valori in digit. I valori opportunamente elaborati da software dedicati, vengono tradotti in millimetri.

 

Misura estensimetrica incrementale tipo increx

La misura estensimetrica incrementale viene effettuata introducendo in un tubo guida, installato in un foro di sondaggio, una sonda estensimetrica a posizionamento elettronico che consente di misurare, attraverso misure ripetute nel tempo, le variazioni di distanza relativa tra anelli di riferimento, precedentemente installati all’esterno del tubo a distanza di un metro l’uno dall’altro e resi solidali al terreno circostante a mezzo di cementazione.

Prima dell’esecuzione della lettura la sonda estensimetrica incrementale è introdotta in apposito tubo di calibrazione e viene controllato, ed eventualmente regolato, il valore letto al display della centralina, a stabilizzazione termica avvenuta, tenendo conto della dilatazione termica del tubo di calibrazione. Le letture sulla tubazione estensimetrica sono eseguite partendo da fondo foro, a stabilizzazione termica avvenuta.

 

Misura clinometrica

I clinometri elettrici sono strumenti utilizzati per misurare le variazioni di inclinazione superficiale di un ammasso roccioso, o in superfici di strutture civili o particolari strutturali da cui sono attesi spostamenti con componenti rotazionali I dati in  mA forniti dallo strumento vengono successivamente trasformati in gradi. Le misure possono essere rilevate mediante una centralina portatile o collegati ad un sistema di registrazione automatica che trasferisce i dati via modem ad un sistema remoto di controllo. In tal modo è possibile monitorare sia l’entità del fenomeno in gioco che la sua velocità di evoluzione. In genere i clinometri elettrici di superficie possono incorporare un unico sensore (monoassiali) o due sensori montati su piani ortogonali ( eformati). Il clinometro di superficie misura le variazioni di inclinazione e/o rotazione di un punto, materializzato sul suolo o su di una struttura.

Il clinometro si compone complessivamente di:
• un corpo, contenente i sensori elettrici di inclinazione;
• un cavo elettrico che realizza il collegamento dello strumento all’unità di lettura;
• una piastra di fissaggio di acciaio da fissare alla parete od al masso da monitorare.

I sensori sono isolati rispetto alla meccanica dello strumento. Attraverso la piastra di fissaggio il clinometro risente delle stesse variazioni di inclinazione a cui è soggetta la parete; i sensori individuano le componenti di tali variazioni sui rispettivi piani di sensibilità. I piani di sensibilità dei sensori sono il piano perpendicolare alla piastra di fissaggio ed il piano ad esso ortogonale. I segnali dei sensori sono condizionati elettronicamente in modo che le inclinazioni siano identificate non solo in modulo ma anche in verso. La misura si effettua sui conduttori del cavo, alimentando i sensori e rilevandone i segnali elettrici in uscita proporzionali alle inclinazioni con sistemi di lettura automatici con la possibilità di trasformare il dato in unità fisica (gradi).

 

Piezometro a tubo aperto
Il piezometro a tubo aperto, particolarmente adatto per terreni di elevata permeabilità (k > 10-6 m/s) viene installato in un foro di sondaggio verticale, consente di rilevare la quota della superficie piezometrica. Tale rilevazione avviene mediante l’introduzione nel tubo piezometrico di un’apposita sondina elettrica (freatimetro) collegata ad un cavo metrato. Per quanto di facile lettura, il piezometro a tubo aperto deve essere installato con molta cura al fine di garantirne l’efficacia. La strumentazione da installare in un foro di perforazione, è costituita da un tubo piezometrico in PVC, che si compone di una serie di spezzoni ciechi e filtranti di lunghezza variabile tra 1.5 e 3 m collegati tra loro mediante appositi manicotti di giunzione opportunamente sigillati e lo spezzone di piezometro più profondo dovrà essere chiuso con apposito tappo di fondo. Attorno al tratto finestrato del tubo piezometrico viene posizionata sabbia grossa o ghiaietto pulito che assicurano la permeabilità dell’itero sistema. Nel caso di installazione in luoghi aperti al traffico veicolare o pedonale (strade, piazzali, marciapiedi), sarà installato idoneo chiusino carrabile in ghisa, posto in opera a filo della pavimentazione esistente.

 

Piezometro tipo Casagrande
Il piezometro tipo Casagrande, adatto a terreni poco permeabili consente il rilievo, mediante apposita sondina elettrica (freatimetro) munita di cavo metrato, della profondità della superficie piezometrica, attraverso l’inserimento in un foro di sondaggio di un piezometro costituito da un filtro cilindrico collegato a due tubi rigidi in PVC per il raccordo con la superficie. La strumentazione da installare nel foro è costituita da una cella tipo Casagrande, costituita da un cilindro poroso di materiale plastico (ad es. polietilene soffiato) o di ceramica, che dovrà avere un diametro minimo di 50 mm e una lunghezza non inferiore a 200 mm. Il collegamento del cilindro poroso con la superficie è assicurato da due tubi rigidi in PVC. I singoli spezzoni di tubo, di lunghezza generalmente variabile tra 1.5 e 3 m, dovranno essere collegati tra loro da appositi manicotti di giunzione opportunamente sigillati. Qualora si prevedessero misure in continuo le celle Casagrande predisposte per la misura automatica dei livelli di falda, avranno uno dei due tubicini di diametro maggiorato per permettere l’inserimento all’interno della tubazione di un trasduttore di pressione elettrico. Anche per questo tipo di strumento l’installazione implica una particolare cura. La cella viene posizionata all’interno del foro alla quota prevista, e viene posata sabbia grossa o ghiaietto pulito attorno alla cella Casagrande e al di sopra per circa 0.5 m per assicurate la permeabilità del sistema. La protezione della estremità dello strumento è assicurata mediante la creazione di un chiusino di protezione, ben cementato nel terreno. Nel caso di installazione in luoghi aperti al traffico veicolare o pedonale (strade, piazzali, marciapiedi), sarà installato idoneo chiusino carrabile in ghisa, posto in opera a filo della pavimentazione esistente.

 

Piezometro elettrico
Il piezometro elettrico installato in un foro di sondaggio consente di misurare direttamente la pressione o sovrappressione interstiziale in un terreno fine limoso-argilloso. La strumentazione da installare nel foro dovrà essere costituita da un piezometro elettrico  costituito da un trasduttore elettrico. Anche per questo strumento l’installazione all’interno del foro di perforazione, costituisce un momento molto importante e che deve seguire le seguenti fasi principali:
• posa di uno spessore di 0.5 m di sabbia fine e pulita;
• discesa a quota del piezometro elettrico e del cavo elettrico di collegamento;
• posa di sabbia attorno al piezometro e al di sopra per circa 0.5 m, ritirando man mano il rivestimento, senza l’ausilio della rotazione, con l’avvertenza di controllare che cella e cavi non risalgano assieme al rivestimento;
• posa di un tampone impermeabile dello spessore complessivo di 1 m, realizzato inserendo bentonite in palline (Ø = 1 ÷ 2 cm) in strati di 20 cm alternata a ghiaietto in strati di 2 ÷ 3 cm,
• riempimento del foro al di sopra del tampone impermeabile con una miscela plastica acqua-cemento-bentonite (con proporzioni in peso rispettivamente di 100, 30 e 5), calata attraverso apposite aste discese sul fondo del foro;
• sistemazione e protezione della estremità del foro con la realizzazione di un chiusino di protezione.

 

Livellazione topografica
Le livellazioni topografiche sono rivolte al controllo dei cedimenti superficiali indotti da scavi definiti da una rete di punti (capisaldi). Questi capisaldi sono disposti opportunamente rispetto agli assi ortogonali di avanzamento degli scavi, in modo da poter valutare la tipologia del profilo di subsidenza indotto eventualmente dagli scavi stessi. Il caposaldo è costituito da barre in acciaio (L=0.5m) cementate nel terreno, e adeguatamente attrezzate con una testa semisferica in materiale plastico rigido o metallico protette da un pozzetto di dimensioni minime 300x300mm. La rilevazione viene eseguita tramite lettura ottica su una stadia graduata ed in autolivelli digitali a scansione su apposite stadie dotate di apposita banda. La tipologia di lettura presenta un sistema di auto livellamento dell’asse del cannocchiale e garantisce l’accuratezza di misura nell’ordine del centesimo di millimetro.

 

Misure topografiche

La topografia tradizionale comprenderà una rete di inquadramento realizzata con metodologia satellitare GPS (Sistema Globale di Posizionamento) da cui “lanciare” una rete di capisaldi, sempre realizzata con metodologia satellitare GPS, che servirà per effettuare le letture alle “mire” per il controllo delle opere, della stabilità dei versanti nonché del profilo di subsidenza indotto eventualmente dagli scavi stessi. La Rete di inquadramento GPS sarà costituita da vertici distribuiti lungo il tracciato in posizione sicuramente stabile, sia in prossimità delle aree da sottoporre a controllo che al di fuori delle aree in esame. La precisione aspettata sulle coordinate dei punti di inquadramento è quella propria del sistema satellitare GPS. La rete di inquadramento sarà poi integrata con la materializzazione di una rete locale di capisaldi GPS da cui andranno effettuate le misure con “stazione totale” di una serie di punti di controllo posizionati e materializzati sulle teste degli strumenti  eformativ, sulle strutture di sostegno degli scavi nonché direttamente a terra mediante apposito  eformati in cls armato, in funzione delle caratteristiche del sito. Le misure di controllo locali, realizzate con stazione totale (sqm compreso tra 10 e 5 cc sulle misure angolari e tra 5 mm + 5 ppm e 1 mm + 1 ppm sulle misure di distanza), permetteranno di ottenere dunque coordinate con la massima accuratezza oggi consentita dagli strumenti. I punti di stazione coincideranno naturalmente con punti della rete di inquadramento e con punti di nuova istituzione ad essi collegati. La finalità di queste misure sarà quella di verificare eventuali risentimenti sulle opere di sostegno degli scavi, fornire una misura di confronto e verifica di quanto evidenziato dagli inclinometri ed in ultimo integrare, con ulteriori punti a terra, il numero di dati puntuali che possano evidenziare risentimenti superficiali collegati con eventuali movimenti profondi.

 

Fessurimetri graduati

 L’utilizzo dei fessurimetri graduati, da installare su strutture di contenimento e fabbricati, permetterà il monitoraggio dello stato fessurativo delle costruzioni al fine di valutare, attraverso misure di Ante Opram, la presenza e la naturale evoluzione dei fenomeni deformativi eventualmente preesistenti. I fessurimetri sono formati da due piastre mobili sovrapposte. La piastra superiore è incisa con un reticolo e quella inferiore è calibrata in millimetri.La miruda del movimento della lesione è rilevabile anche in frazione di millimetro ed è segnata dall’entità dello spostamento della piastra con reticolo rispetto alla piastra millimetrata sottostante a partire dal valore di zero. I successivi rilievi consentono di seguire ogni movimento della lesione. In un sistema rigido-fessurato, eventuali ulteriori deformazioni dovute alla normale evoluzione dell’immobile, per esempio in risposta a variazioni termiche o di umidità, così come in risposta ad eventuali deformazioni delle fondazioni dovute a variazioni dei carichi o, a variazioni deformative nel terreno circostante, tendono a manifestarsi infatti come deformazioni localizzate sulle lesioni esistenti, che costituiscono punti di relativa debolezza. Sarà così possibile identificare e discernere eventuali naturali evoluzioni dello stato deformativi delle strutture da quella che potranno essere dirette ripercussioni dei lavori previsti in progetto.

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