ITMI992299A1 - Apparecchio e metodo di cementazione multifase - Google Patents

Description

Titolo: ‘APPARECCHIO E METODO DI CEMENTAZIONE MULTIFASE” della DAE WON SOIL CO., LTD.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un apparecchio ed un metodo di cementazione multifase con un tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro avente un’elevata resistenza. Più particolarmente la presente invenzione riguarda un apparecchio ed un metodo di cementazione multifase che può impedire l’afflusso di acqua sotterranea, e ridurre un’area di rilasciamento del terreno dovuta allo scavo di una galleria, e migliorare una capacità di sostentamento del terreno nel caso di scavare una galleria in una roccia erosa includente terreni alluvionali molli oppure terra e suolo.

Nei moderni lavori di costruzione di strutture sotterranee, si usa un rinforzo ausiliario per lo scavo per impedire il danneggiamento di una struttura adiacente e per migliorare la sicurezza di una struttura sotterranea, ed anche una combinazione di entrambi i metodi per la cementazione di impermeabilizzazione e di rinforzo viene usata per ottenere simultaneamente effetti di impermeabilizzazione e di rinforzo in alcuni casi. In generale un metodo rappresentativo per un rinforzo ausiliario per scavi è un metodo di cementazione di rinforzo usando un tubo di acciaio.

Convenzionalmente un metodo di cementazione per rinforzo comprende le operazioni di trivellare, inserire un tubo di acciaio, calafatare, sigillare e cementare, e viene impiegato per l'impermeabilizzazione ed il rinforzo di uno strato di roccia erosa molle. Prima di scavare una galleria, fori con un diametro di circa 125 mm vengono trivellati ad intervalli regolari attorno al perimetro della galleria. Dopo l'operazione di trivellatura, un tubo di acciaio di piccolo calibro collegato con un raccordo viene inserito in un foro trivellato, in cui fori di iniezione vengono formati sul tubo di acciaio e un nastro di gomma viene installato su di esso per impedire il controflusso. Dopo aver inserito un tubo di acciaio, si riempie un composto di calafatura attraverso una tubolatura di sigillatura allo scopo di bloccare un materiale di cementazione che esce dall'interstizio tra il tubo di acciaio e il foro trivellato. Allo scopo di eseguire una operazione di cementazione multifase, si inserisce una guarnizione di tenuta in un tubo di acciaio e l'operazione di cementazione multifase viene effettuata facendo muovere la guarnizione di tenuta dall'interno verso l’esterno usando un foro di iniezione. Il convenzionale metodo di cementazione per un rinforzo ausiliario come descritto sopra ha molti inconvenienti. In primo luogo il tubo di acciaio usato nel relativo metodo convenzionale viene usato soltanto per un rinforzo ausiliario durante la costruzione/il che significa che non può essere usato per un rinforzo permanente poiché il tubo di acciaio può essere facilmente corroso nel terreno. In secondo luogo ci vuole molto tempo per tagliare i tubi di acciaio sporgenti sulla superficie quando si effettua la successiva fase di scavare la galleria dopo il completamento dell’operazione di cementazione. In terzo luogo è difficile inserire un tubo di acciaio nel foro trivellato a causa del peso del tubo di acciaio, nel caso in cui la profondità di rinforzo dipendente dalle condizioni del terreno e dalle dimensioni in sezione trasversale della galleria sia grande. In quarto luogo dopo aver inserito il tubo d'acciaio l'effetto di cementazione nel terreno viene diminuito poiché il foro di iniezione per il materiale di cementazione viene bloccato da! contatto del tubo di acciaio con la superficie interna del foro trivellato a causa del peso del tubo di acciaio, e la distribuzione del materiale di cementazione non è uniforme poiché non tutti i fori dì iniezione sono completamente aperti nella fase di iniezione.

Uno scopo della presente invenzione è quello di prevedere un apparecchio ed un metodo di cementazione multifase con un tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro nel quale non si verifica la corrosione, e la velocità di scavo di una galleria può essere aumentata per una facile operazione di taglio del tubo.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di prevedere un apparecchio e un metodo dì cementazione multifase con un tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro che ha un eccellente effetto di impermeabilizzazione aumentando la quantità di iniezione di un materiale di cementazione nel foro trivellato.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di prevedere un apparecchio e un metodo di cementazione multifase con un tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro in cui sia facile da manovrare un tubo di iniezione grazie al peso leggero, e non vi sono fenomeni di ostruzione del foro di iniezione provocati dal peso del tubo di iniezione, cosicché l'efficacia dell'operazione di iniezione è eccellente e la distribuzione del materiale di cementazione è anche uniforme.

Questi ed altri scopi appariranno dalla lettura della seguente descrizione e rivendicazioni e considerando in relazione ad esse i disegni annessi ai quali si riferiscono.

L’apparecchio e il metodo di cementazione multifase con tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro in conformità con la presente invenzione comprende un tubo di iniezione cilindrico 1 nel quale una pluralità di fori di iniezione 3 sono formati attorno al perimetro ad intervalli regolari e un distanziatore sporgente 2 avente una configurazione ad anello è formato in un corpo unico con un tubo di iniezione 1 e un accoppiatore 12 con una filettatura interna collega i tubi di iniezione 1 aventi una filettatura esterna formata ad entrambe le loro estremità; un mezzo di impedimento del controflusso allo scopo di aprire e chiudere detto foro di iniezione; una tubolatura di iniezione 5 che viene inserita in detto tubo di iniezione 1 e viene usata per iniettare un materiale di cementazione; una guarnizione di tenuta 6 che viene inserita nell’interno di detto tubo di iniezione 2 e viene usata per sigillare l'interno di detto tubo di iniezione 2; e due tubolature di sigillatura 9 inserite nel foro trivellato 11, in cui una avente una lunghezza maggiore viene disposta sulla parte inferiore del tubo di iniezione 1 e si estende fino al fondo del tubo trivellato 11 , e l’altra avente una lunghezza inferiore è disposta sulla parte superiore del tubo di iniezione ed è installata fino all’entrata del foro trivellato 11.

Una materia plastica rinforzata con fibra di vetro è composta da una fibra di vetro e una resina che sia facile da tagliare e produrre, e si può migliorare la velocità di scavo di una galleria poiché il lavoro di taglio della plastica rinforzata con fibra di vetro è più facile rispetto a quello di un tubo di acciaio ed inoltre è facile da manovrare a causa del suo peso leggero. La resistenza chimica e la resistenza alla corrosione della plastica rinforzata con fibra di vetro sono eccellenti in modo tale che essa deve essere usata per un rinforzo permanente così come per un rinforzo ausiliario.

Nei disegni annessi nei quali viene descritta una forma di realizzazione preferita della presente invenzione:

la Fig. 1 è una vista in sezione trasversale mostrante lo stato in cui un tubo di iniezione viene installato in un foro trivellato;

la Fig. 2 è una vista in sezione trasversale della forma di realizzazione preferita di un apparecchio di cementazione mu!tifase in conformità con la presente invenzione;

la Fig. 3 mostra una vista frontale ed una vista laterale di un tubo di iniezione; la Fig. 4 è una vista prospettica mostrante lo stato in cui una guarnizione di tenuta e una tubolatura di iniezione vengono inseriti in un tubo di iniezione; e

la Fig. 5 mostra una vista frontale ed una vista in sezione trasversale di un accoppiatore.

La presente invenzione verrà descritta con riferimento ai disegni annessi. Un apparecchio ed un metodo di cementazione multifase con un tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro è costituito da un tubo di iniezione 1 , un mezzo di impedimento del controflusso, una tubolatura di iniezione 5, una guarnizione di tenuta 6 ed una tubolatura di sigillatura 9.

Un tubo di iniezione 1 avente una configurazione cilindrica è fatto di plastica rinforzata con fibra di vetro, in cui una pluralità di fori di iniezione 3 sono formati attorno al perimetro ad intervalli regolari, ed una pluralità di accoppiatori 12 con una filettatura interna collegano i tubi di iniezione 1 aventi una filettatura esterna formata su entrambe le loro estremità. Nell’estremità frontale del tubo di iniezione 1, si può inoltre installare un cono allo scopo di inserirlo facilmente nel foro trivellato.

Un distanziatore 2 avente una configurazione ad anello è formato in corpo unico con un tubo di iniezione 1, in cui il distanziatore 2 è sporgente ed è formato ad intervalli regolari. Quando il tubo di iniezione 1 viene inserito in un foro trivellato 11, il distanziatore 2 gioca il ruolo di mantenere un interstizio tra il foro di iniezione 3 e una superficie interna del foro trivellato 11 , in modo tale che l'iniezione di un materiale di cementazione non viene impedita e il tubo di iniezione 1 può essere disposto più vicino al centro del foro trivellato 11. Inoltre il distanziatore 2 viene installato di fronte ad un foro di iniezione 3 nella direzione di inserimento del tubo di iniezione 1 nel foro trivellato. Perciò quando il tubo di iniezione 1 viene inserito nel foro trivellato 11, il distanziatore 2 impedisce il danneggiamento di un nastro di gomma 4 usato come mezzo di impedimento del controflusso che viene provocato dal contatto del nastro di gomma 4 con la superficie interna non uniforme del foro trivellato 11 , cosicché si impedisce che il foro di iniezione 3 si ostruisca.

Un mezzo di impedimento del controflusso viene installato allo scopo di impedire un afflusso di terra e terriccio od impurità in un foro di iniezione 3 nel caso di inserire un tubo di iniezione 1 in un foro trivellato 11 , nonché impedire un flusso all’indietro di materiale di cementazione nel tubo di iniezione 1. Il nastro di gomma 4 viene usato come mezzo di impedimento del .controflusso. Il nastro di gomma 4 viene disposto sulla superficie esterna di un tubo di iniezione 1, in modo tale che il nastro di gomma 4 tappa il foro di iniezione 3. Con l'aumento della pressione di iniezione di un materiale di cementazione, si forma un interstizio tra il nastro di gomma 4 e il foro di iniezione 3 e così il materiale di cementazione riempie un vuoto nel terreno o una fessura. Si può usare soltanto un nastro di gomma ma si possono anche usare diversi nastri di gomma sovrapposti.

Forellini possono essere inoltre formati nel nastro di gomma 4. I forellini sono normalmente chiusi. Tuttavia quando la pressione di iniezione aumenta, il nastro di gomma 4 si espande e perciò i forellini diventano più grandi e il materiale di cementazione fuoriesce attraverso di essi cosicché si può migliorare l'efficacia dell'iniezione del materiale di cementazione. Il tipo di mezzo di impedimento del controflusso con nastro di gomma 4 ha i vantaggi di facilitare la produzione, l’installazione e notevoli risparmi nei costi.

Una tubolatura di iniezione 5 è installata nell'interno di un tubo di iniezione 1, e un materiale di cementazione viene inserito nell'interno del tubo di iniezione 1 usando la tubolatura di iniezione 5. Una guarnizione di tenuta 6 viene installata all’estremità della tubolatura ad iniezione 5.

La guarnizione di tenuta 6 è costituita da due anelli di protezione 8 e un tubo 7 installato tra gli anelli di protezione e la tubolatura di iniezione 5 viene fatta passare attraverso di essi. Il tubo 7 è collegato con un tubo di iniezione d'aria. Il tubo può essere espanso e contratto mediante aria compressa, in modo tale che un interstizio tra il tubo 7 e la superficie interna del tubo di iniezione 1 viene chiuso ermeticamente soffiando aria compressa nel tubo 7. Di conseguenza un materiale di cementazione iniettato attraverso la tubolatura di iniezione 5 che si estende passando attraverso la guarnizione di tenuta 6, viene bloccato dal tubo 7, cosicché il materiale di cementazione non fluisce indietro verso l’entrata del tubo di iniezione 1. Dopo aver installato il tubo 7, il materiale di cementazione viene iniettato attraverso il foro di iniezione 3, cosicché si impedisce un controflusso del materiale di cementazione nel tubo di iniezione 1 e il materiale di cementazione può essere riempito dall'interno del foro trivellato 11. Dopo aver completato l’iniezione nella misura voluta, il tubo viene nuovamente contratto e la tubolatura di iniezione 5 avente la guarnizione di tenuta 6 viene mossa verso l’entrata e il tubo 7 viene nuovamente espanso per bloccare il tubo di iniezione 1, dopo di che si inietta il materiale di cementazione. Così il materiale di cementazione viene riempito partendo dall’estremità del foro trivellato 11 con un metodo di iniezione multifase.

Il diametro dell'anello di protezione 8 è inferiore al diametro interno del tubo di iniezione 1 e perciò l’anello di protezione 8 può essere spostato liberamente in esso. Quando la tubolatura di iniezione 5 con il tubo contratto 7 viene mossa nel tubo di iniezione 1 , l'anello di protezione gioca il ruolo di proteggere il tubo 7 in modo che non faccia contatto con la parete dei tubo di iniezione 1.

Due tubolature di sigillatura 9 sono inserite in un foro trivellato 11. Una delle tubolature di sigillatura 9 avente una lunghezza maggiore, viene posta in corrispondenza della parte inferiore del tubo di iniezione 1 che si estende fino al fondo del foro trivellato 11 , e l'altra avente una lunghezza inferiore in confronto alla tubolatura maggiore, viene posta in corrispondenza della parte superiore che si estende fino all’entrata de! foro trivellato 11. Un composto di sigillatura viene riempito nell'interstizio tra il tubo di iniezione 1 e il foro trivellato 11 attraverso la tubolatura di sigillatura 9. Il composto di sigillatura viene riempito dall’interno del foro trivellato 11 fino alla sua entrata attraverso la tubolatura di sigillatura lunga. Quando il composto di sigillatura viene riempito fino all'entrata del foro trivellato, il composto di sigillatura trabocca attraverso la tubolatura di sigillatura corta 9 disposta nella parte superiore del tubo di iniezione 1. Il composto di sigillatura iniettato gioca il ruolo di spingere via le impurità rimaste nel foro trivellato 11 e bloccare l’acqua che cola nel foro trivellato 11 e mantenere la posizione del tubo di iniezione 1, in modo da rendere facile l’operazione di iniezione di un materiale di cementazione. Inoltre il composto di sigillatura viene mescolato con il materiale di cementazione iniettato e solidifica agendo come liquido stabilizzante.

Un procedimento di cementazione multifase in conformità con la presente invenzione viene descritto appresso.

Prima di tutto si effettua l'operazione di scavo verso l’alto contro la superficie di scavo. Il tubo di iniezione 1 viene preparato in stabilimento per essere in corpo unico con un distanziatore 2 avente una configurazione ad anello. Un mezzo di impedimento del controflusso quale un nastro di gomma 4 viene installato su di un foro di iniezione 3 formato in un tubo di iniezione 1, e i tubi di iniezione 1 vengono collegati per mezzo di una pluralità di accoppiatori 12. Dopo l’operazione di scavo, il tubo di iniezione 1 viene inserito nel foro trivellato 11. Successivamente due tubolature di sigillatura 9 vengono inserite nel foro trivellato 11. Una viene disposta sulla parte inferiore del tubo di iniezione 1 e si estende fino al fondo del foro trivellato 11. L'altra viene posta sulla parte superiore del tubo di iniezione e installata fino all’entrata del foro trivellato 11. Dopo il completamento dell'inserimento del tubo di iniezione 1 e della tubolatura di sigillatura 9, l’entrata del foro trivellato 11 viene chiusa a tenuta usando un composto di calafatura. Un composto di sigillatura viene iniettato attraverso la tubolatura di sigillatura 9 che si estende fino al fondo del foro trivellato 11. Quando il composto di sigillatura trabocca attraverso la tubolatura di sigillatura 9 che è installata fino all'entrata del foro trivellato 11, l’operazione di iniezione del composto di sigillatura viene arrestata. Quando il composto di sigillatura si è solidificato in una certa misura, la tubolatura di iniezione 5 nella quale una guarnizione di tenuta 6 è installata in corrispondenza della sua estremità, viene inserita nel tubo di iniezione 1, seguita dall'iniezione di un materiale di cementazione. Un tubo 7 disposto al centro della guarnizione di tenuta 6 viene espanso mediante aria compressa in modo tale che la parete interna del tubo di iniezione 1 viene chiusa a tenuta. Il materiale di cementazione iniettato attraverso la tubolatura di iniezione 5 che si estende attraverso la guarnizione di tenuta 6 viene bloccato dal tubo 7 e perciò il materiale di cementazione viene iniettato attraverso soltanto il foro di iniezione 3 dopo aver installato il tubo 7. Quando l'iniezione del materiale di cementazione è completa, il tubo 7 viene contratto dopo di che muovendo la tubolatura di iniezione 5 verso l’esterno, il tubo viene nuovamente espanso allo scopo di chiudere a tenuta il tubo di iniezione 1, seguito dall’iniezione del materiale di cementazione. Come descritto sopra l'operazione di iniezione del materiale di cementazione è una iniezione multifase che viene eseguita partendo dal fondo del foro trivellato 11. Il materiale di cementazione iniettato viene dapprima riempito nell'interno del tubo di iniezione 1 , dopo di che fuoriesce attraverso il foro di iniezione 3 e cola nel terreno e si mescola con un composto di sigillatura riempito nel foro trivellato 11 e solidifica. La presente invenzione può essere applicata per l'impiego come fissaggio del terreno nonché per rinforzare il terreno stesso.

Una plastica rinforzata con fibra di vetro è costituita da una fibra di vetro ed una resina che sia facile da tagliare e produrre, e la velocità di scavo di una galleria può essere migliorata poiché il lavoro di taglio della plastica rinforzata con fibra di vetro è più facile rispetto a quello di un tubo di acciaio e inoltre è facile da maneggiare a causa del suo peso leggero.

La resistenza chimica e la resistenza alla corrosione della plastica rinforzata con fibra di vetro sono eccellenti cosicché essa può essere usata come rinforzo permanente nonché come rinforzo ausiliario.

Inoltre un apparecchio di cementazione multifase in conformità con la presente invenzione prevede che un separatore viene preparato in corpo unico con un tubo in plastica rinforzata con fibra di vetro che protegge un nastro di gomma, inoltre usando il separatore un tubo di iniezione viene posto al centro di un foro trivellato, in modo tale che il tubo di iniezione non è in contatto diretto con la parete interna del foro trivellato. Pertanto esso rende l'operazione di iniezione di un materiale di cementazione facile e inoltre la distribuzione del materiale di cementazione all’interno del foro trivellato è uniforme.

La presente invenzione può essere facilmente realizzata da una persona di ordinaria esperienza nella tecnica. Molte modifiche e variazioni possono essere ritenute rientrare entro l’ambito della presente invenzione come definito nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio di cementazione multifase comprendente: un tubo di iniezione cilindrico (1) nel quale una pluralità di fori di iniezione (3) sono formati attorno al perimetro ad intervalli regolari ed una pluralità di distanziatori sporgenti (2) aventi una configurazione ad anello viene formata in corpo unico con un tubo di iniezione (1) ed un accoppiatore (12) con una filettatura interna collega i tubi di iniezione (1) aventi una filettatura esterna formata su entrambe le loro estremità; un mezzo di impedimento del controflusso per aprire e chiudere detto foro di iniezione (3); una tubolatura di iniezione (5) che viene inserita in detto tubo di iniezione (1 ) e viene usata per iniettare un materiale di cementazione; una guarnizione di tenuta (6) che viene inserita all’interno di detto tubo di iniezione (1) e viene usata per chiudere a tenuta l'interno di detto tubo di iniezione (1); e due tubolature di sigillatura (9) inserite nel foro trivellato (11), in cui una avente una lunghezza maggiore viene disposta sulla parte inferiore del tubo di iniezione (1) e si estende fino al fondo del foro trivellato (11), e l’altra avente una lunghezza inferiore è disposta sulla parte superiore del tubo di iniezione e viene installata fino all’entrata del foro trivellato (11).
2. 2. Apparecchio come definito nella rivendicazione 1 in cui detto tubo di iniezione (1) è fatto in plastica rinforzata con fibra di vetro avente una forte resistenza.
3. 3. Apparecchio come definito nella rivendicazione 1 in cui detto mezzo di impedimento del controflusso è un nastro di gomma (4) installato all'esterno di detto foro di iniezione (3).
4. 4. Apparecchio come definito nella rivendicazione 3 in cui detto nastro di gomma (4) include inoltre forellini.
5. 5. Apparecchio come definito nella rivendicazione 3 in cui detto nastro di gomma è costituito da una pluralità di stretti nastri di gomma.
6. 6. Apparecchio come definito nella rivendicazione 1 in cui detto distanziatore (2) è installato di fronte a detto foro di iniezione (3) nella direzione di inserimento di detto tubo di iniezione (1 ) nel foro trivellato {11).
7. 7. Metodo di cementazione comprendente le operazioni di: installare un mezzo di impedimento del controflusso su un foro di iniezione (3) di un tubo di iniezione (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, e collegare una pluralità di detti tubi di iniezione (1) usando una pluralità di accoppiatori (12) per adeguarsi alla profondità di un foro trivellato (11); inserire il tubo di iniezione collegato (1) in detto foro trivellato (11); inserire due tubolature di sigillatura (9) secondo la rivendicazione 1 in detto foro trivellato (11), in cui una tubolatura di sigillatura lunga viene inserita fino al suo fondo e una tubolatura di sigillatura corta viene inserita fino alla sua entrata; chiudere ermeticamente l’entrata di detto foro trivellato (11) usando un composto di calafatura (10); iniettare un composto di sigillatura attraverso detta tubolatura di sigillatura (9) che viene inserita fino al fondo di detto foro trivellato (11 ) finché detto composto di sigillatura trabocca attraverso la tubolatura di sigillatura inserita all’entrata di detto foro trivellato (11); inserire una tubolatura di iniezione (5) avente una guarnizione di tenuta (6) secondo la rivendicazione 1 in detto tubo di iniezione (5); bloccare detto tubo di iniezione (1) usando detta guarnizione di tenuta (6) dopo di che iniettare un materiale di cementazione attraverso detta tubolatura di iniezione (5); e ripetere le operazioni di spostare detta guarnizione di tenuta (6) per un intervallo definito verso l'esterno, dopo di che bloccare nuovamente detto tubo di iniezione, seguito dall’iniezione di detto materiale di cementazione fino a raggiungere l’entrata di detto foro trivellato (11 ).