Comprendere la meccanica di una macchina per il sollevamento di tubi
Una macchina per tubi, spesso definita nel settore come alesatrice per microtunneling (MTBM), è un sofisticato pezzo di ingegneria progettato per installare condotte sotterranee senza la necessità di scavi estesi in superficie. Il processo prevede l'utilizzo di una potente stazione di sollevamento idraulico situata in un pozzo di lancio, che spinge i segmenti di tubo attraverso il terreno. Nella parte anteriore della catena di tubi, uno scudo specializzato o una testa di taglio scavano il terreno. Questo metodo è molto apprezzato negli ambienti urbani in cui le tradizionali tecniche "taglia e copri" interromperebbero il traffico, danneggerebbero le infrastrutture esistenti o richiederebbero costosi restauri del paesaggio superficiale.
La precisione di queste macchine è mantenuta attraverso un sistema di guida laser. Un raggio laser viene proiettato dal pozzo di lancio verso un bersaglio situato all'interno dello scudo di tunneling. Ciò consente all'operatore di monitorare la posizione della macchina in tempo reale e di apportare piccole modifiche ai cilindri dello sterzo. Mantenendo questo elevato livello di precisione, le attrezzature per il pipe jacking possono installare tubazioni su lunghe distanze e attraverso curve complesse con una deviazione minima dall'allineamento pianificato.
Componenti principali di un sistema di sollevamento senza scavo
Per garantire un'installazione corretta, diversi componenti critici devono funzionare in perfetta sincronia. L'efficienza dell'operazione non dipende solo dalla testa di taglio, ma dai sistemi di supporto che gestiscono la pressione, la lubrificazione e la rimozione del terreno. Di seguito sono riportati gli elementi principali coinvolti in una configurazione standard:
- Lo scudo: Un cilindro protettivo in acciaio che ospita la ruota di taglio e i meccanismi di sterzo, proteggendo i macchinari e gli operatori dalla pressione del terreno.
- Stazione di sollevamento principale: Un telaio idraulico per carichi pesanti che fornisce la spinta massiccia necessaria per spingere l'intera catena di tubi attraverso la terra.
- Stazioni di sollevamento intermedie (IJS): Utilizzati per viaggi a lunga distanza, vengono posizionati tra i segmenti di tubo per distribuire la forza di sollevamento totale ed evitare il superamento della capacità strutturale dei tubi.
- Sistema di lubrificazione: Inietta bentonite o polimeri specializzati nel sovrataglio (lo spazio tra il tubo e il terreno) per ridurre l'attrito.
- Sistema di gestione dei liquami: Nelle macchine tipo liquame, questo sistema fa circolare il fluido sul fronte per rimuovere i detriti di scavo e trasportarli nuovamente in superficie per la separazione.
Metodi di confronto: equilibrio della pressione del liquame e della terra
Scegliere il giusto macchina per il sollevamento di tubi dipende in gran parte dalle condizioni geologiche del sito di progetto. Due delle varianti più comuni sono le macchine Slurry Shield e Earth Pressure Balance (EPB). Ciascuno gestisce la stabilità e la rimozione del terreno in modo diverso per garantire che la facciata del tunnel non collassi durante la guida.
| Caratteristica | Macchina per lo scudo dei liquami | Macchina EPB |
| Tipo di terreno primario | Sabbia, ghiaia, falda freatica | Limo, argilla, terreni coesivi |
| Supporto per il viso | Fluido per liquame pressurizzato | Terreno scavato con additivi |
| Trasporto di letame | Conduttura idraulica (liquame) | Trasportatore a coclea o nastro |
| Impatto ambientale | Richiede un impianto di separazione dei liquami | Letame dell'essiccatore, smaltimento più semplice |
Migliori pratiche operative per il successo del tunneling
Valutazione geotecnica e preparazione del sito
Prima ancora che una macchina per il sollevamento di tubi tocchi il suolo, è obbligatoria un'analisi approfondita del terreno. Comprendere la presenza di rocce, falde acquifere o ostacoli artificiali previene il "congelamento" della macchina o l'eccessiva usura degli utensili. Gli ingegneri devono inoltre garantire che i pozzi di lancio e di ricezione siano strutturalmente sani e in grado di resistere alla contropressione esercitata dai cilindri di sollevamento principali contro la parete posteriore.
Gestione della resistenza di attrito
L'attrito è il nemico principale del sollevamento di tubi a lunga distanza. All’aumentare della lunghezza della tubazione, la forza necessaria per spostarla cresce in modo esponenziale. Per contrastare questo problema, gli operatori devono mantenere uno "spazio anulare" coerente pieno di lubrificazione. Il monitoraggio costante della pressione di spinta è vitale; un improvviso picco di pressione indica spesso una mancata lubrificazione o un cambiamento nella densità del terreno, che richiede un'azione correttiva immediata per evitare di danneggiare i segmenti del tubo in cemento o acciaio.
