Tecniche di densificazione ” Resilienza sismica

Tecniche di densificazione

I metodi di densificazione o di compattazione implicano la riorganizzazione delle particelle del suolo in una configurazione più stretta, con conseguente aumento della densità. Questo aumenta la resistenza al taglio e alla liquefazione del suolo.

La densificazione ha il vantaggio che il grado di trattamento può essere facilmente verificato, e se la liquefazione è innescata, gli spostamenti sono quasi sempre ridotti.

Tuttavia, le tecniche di densificazione producono tipicamente alti livelli di rumore e vibrazioni, l’estensione laterale del miglioramento deve essere più ampia rispetto alle tecniche di solidificazione o rinforzo e possono essere necessarie diverse settimane per verificare il trattamento. Con l’eccezione del compaction grouting e dell’iniezione di resina, le tecniche di densificazione sono anche tipicamente inadatte a trattare il terreno sotto le strutture esistenti.

Nondimeno, l’addensamento di depositi sabbiosi sciolti con vibrazioni o compattazione ad impatto è stato ampiamente utilizzato, rendendolo una delle contromisure di liquefazione più popolari.

Compattazione dinamica

La compattazione dinamica consiste nel far cadere ripetutamente un peso pesante (in genere 5-20 tonnellate) sulla superficie del terreno per aumentare la densità del suolo direttamente sotto il punto di impatto.

Come il terreno si compatta, si formano grandi crateri da impatto sulla superficie, che devono essere ripetutamente riempiti e ricompattati fino a quando il terreno raggiunge la sua forza obiettivo.

L’altezza di caduta, il peso e la spaziatura variano a seconda del terreno e delle condizioni delle acque sotterranee.

La compattazione dinamica è stata ampiamente utilizzata su progetti in Nuova Zelanda, e può fornire un eccellente grado di miglioramento del terreno. È nota per essere veloce ed economica, specialmente nel trattamento di grandi aree. Tuttavia, l’alto livello di vibrazioni generato durante la procedura significa che potrebbe non essere adatto ad aree sensibili alle vibrazioni o a siti vicini a strutture di alto valore.

Compattazione ad impatto rapido

La compattazione ad impatto rapido è una versione in scala ridotta della compattazione dinamica. Utilizza un martello battipalo collegato a una grande piastra finale in acciaio installata sul braccio di un escavatore. La piastra finale viene conficcata nel terreno con un rapido martellamento.

Questo aumenta la densità del suolo compattando gli strati superficiali mentre la piastra viene martellata e attraverso la vibro-compattazione dei terreni inferiori.

La compattazione a impatto rapido può migliorare la densità del terreno fino a diversi metri ed è particolarmente adatta per i terreni sabbiosi in aree dove c’è una distanza adeguata dagli edifici vicini.

La compattazione a impatto rapido funziona facendo vibrare la matrice delle particelle del terreno per aumentarne la densità.

Vibro-compattazione

La vibro-compattazione comporta l’inserimento di una sonda pesata (o vibroflot) nel terreno per applicare vibrazioni orizzontali.

Una volta inserita alla profondità più bassa del terreno da compattare, la sonda viene attivata e ripetutamente ritratta e abbassata tra la profondità di destinazione superiore e inferiore, ritratta a una velocità impostata o ritratta in incrementi impostati.

Il processo è di solito ripetuto più volte in una griglia quadrata o triangolare, a seconda delle dimensioni del sito da compattare.

Acqua, getti d’aria o scavi sono talvolta utilizzati per aiutare la sonda a raggiungere la sua profondità obiettivo. Quando il terreno si compatta, si crea un vuoto intorno alla sonda, e il materiale deve essere aggiunto al foro per compensare.

Le profondità tipiche del trattamento vanno da 5 a 15 m, ma la vibrocompattazione è stata eseguita fino a profondità di 35 m.

Colonne di pietra

Questa tecnica comporta l’inserimento di colonne verticali di riempimento granulare compattato nel terreno in una griglia triangolare o quadrata attraverso il sito. Il processo non utilizza lo scavo. Invece, si basa su una tecnica di iniezione a spostamento, che densifica il terreno circostante.

Il materiale di riempimento viene poi compattato usando una delle altre tecniche di densificazione (spesso la vibrocompattazione), aumentando ulteriormente la densità del terreno circostante.

Le colonne di pietra sono più efficaci nel trattamento delle sabbie con meno del 20% di fini, ma possono trattare efficacemente siti con sabbie limose e limi sabbiosi.

Le colonne di pietra sono tipicamente distanziate di 1,5-4,0 m l’una dall’altra e possono densificare il terreno ad una profondità di 4-15 m, ma suoli profondi fino a 30 m sono stati trattati usando questo metodo.

Le colonne di pietra possono disperdere i contaminanti del suolo o delle acque sotterranee durante la costruzione e mentre sono in servizio. Tecniche alternative dovrebbero essere usate se c’è un rischio di contaminazione sul sito o nelle sue vicinanze.

Pali di compattazione

La palificazione di compattazione comporta l’installazione di pali infissi permanenti per densificare il terreno tramite spostamento e vibrazione.

I pali sono tipicamente fatti di cemento precompresso o legname e disposti in una griglia quadrata o triangolare distanziati da tre a quattro diametri di palo attraverso il sito. Possono essere spinti fino a 16 m di profondità.

In una certa misura, i pali possono anche ridurre le tensioni di taglio nel terreno tra i pali, migliorando la resistenza alla liquefazione. Questo può essere un vantaggio utile quando non è pratico migliorare il terreno attraverso la sola densificazione.

Il grouting di compattazione

Il grouting di compattazione consiste nell’iniettare una malta molto rigida nel terreno sotto alta pressione. La malta non si mescola con il terreno. Il processo di iniezione lo fa espandere in una serie di bulbi a stadi, che spingono e spostano il terreno circostante per aumentare la densità adiacente.

In genere, la boiacca consiste in una miscela terra-cemento-acqua, anche se la forza della boiacca non è importante, poiché la tecnica densifica piuttosto che rinforzare il terreno.

Poiché utilizza attrezzature su piccola scala, manovrabili e senza vibrazioni, la boiacca di compattazione è particolarmente adatta per l’uso sotto strutture esistenti e in combinazione con applicazioni di riqualificazione degli edifici.

Tuttavia, la tecnica può causare il sollevamento del terreno in terreni superficiali che non hanno sufficienti restrizioni sovrastanti per confinare l’espansione della boiacca.

Iniezione di resina

L’iniezione di resina è simile al compaction grouting ma coinvolge una resina poliuretanica ad espansione aggressiva al posto della boiacca.

I tubi di iniezione sono inseriti nel terreno ad intervalli regolari in tutto il sito, e volumi controllati di una miscela di resina sono pompati nel terreno. La miscela di resina reagisce chimicamente subito dopo l’iniezione, passando da uno stato fluido a uno solido ed espandendosi rapidamente a molte volte il suo volume originale. Questa espansione provoca la densificazione dei terreni adiacenti.

In una tipica installazione, il tubo di iniezione viene ritirato in fasi con volumi di resina impostati iniettati in ogni fase o viene ritirato lentamente a una velocità uniforme mentre un volume impostato di resina viene iniettato lungo il percorso.

I migliori risultati si ottengono in sabbie pulite, ma si possono ottenere buoni risultati anche in sabbie limose.

Anche se applicabile a siti sgomberati, l’iniezione di resina è particolarmente adatta all’uso sotto strutture esistenti.