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Perforazione orizzontale controllata: cos’è e come funziona
La Perforazione Orizzontale Controllata, nota anche come TOC (Trivellazione orizzontale controllata) o HDD (Horizontal Directional Drilling) è un sistema che permette di installare cavi e condotte senza alcun bisogno di ricorrere ai tradizionali sistemi di scavo a cielo aperto. Una serie di aste teleguidate da una testa di perforazione vengono introdotte nel terreno e creano il percorso del cavo da posare.
Le fasi principali sono 3:
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come passaggi sotto strade, autostrade e corsi d’acqua, senza dover bloccare il movimento di mezzi e persone.
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anche oltre 1 km, e di ampio diametro.
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come per esempio aree cittadine, senza interferenze o blocchi dell’erogazione di servizi.
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quindi è possibile effettuare la posa senza interrompere il traffico veicolare, un vantaggio notevole soprattutto in aree urbane.
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e con presenza di pavimentazioni pregiate senza alcun danno.
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ed i costi sociali.
FAQ
La TOC/HDD conviene quando lo scavo tradizionale a cielo aperto diventa troppo impattante o rischioso per la viabilità e la presenza di sottoservizi già esistenti.
È particolarmente indicata per attraversamenti di strade, ferrovie, corsi d’acqua e aree ad alta densità urbana, ma anche per pose di condotte di grande diametro e molto estese.
Riduce l’occupazione di suolo pubblico perché concentra il cantiere in pochi punti (ingresso/uscita) invece di aprire scavi ampi e ingombranti. Di conseguenza, diminuiscono i tempi di ripristino e le “interferenze” con residenti, attività commerciali e traffico.
In molti casi si riducono anche i rischi operativi legati a sottoservizi esistenti, grazie alla creazione di un piano di perforazione accurato che si può seguire mentre si utilizza il perforatore.
Quando il contesto è “complicato”, la TOC/HDD tende a dare più controllo delle operazioni e meno imprevisti.
La scelta dipende prima di tutto dal tipo di terreno: sabbia/limi, argille, ghiaie, misti o roccia cambiano completamente la strategia.
Altri elementi fondamentali per la scelta sono diametro della tubazione, lunghezza della tratta e profondità di posa.
In funzione del progetto e delle condizioni geologiche servono coppia e forza di tiro adeguate, oltre a accessori di perforazione in grado di affrontare anche formazioni rocciose ad elevato grado di compattazione e abrasività.
In ogni progetto, è inoltre centrale la scelta e la gestione dei fluidi bentonitici, che vanno a influire sul risultato finale dato che sono strettamente collegati alla stabilità del foro, al trasporto del materiale e al controllo dei parametri operativi.
Rilevante è anche lo spazio in cantiere: piazzole, accessi, logistica e vincoli di posizionamento della macchina.
La scelta non riguarda solo la perforatrice, ma l’intero sistema: aste, testa, sistemi di guida e impianto fluidi.
La scelta del modello corretto evita cali di produttività e usure anomale.
Vermeer Italia, in questi casi, supporta tutte le aziende nella scelta dell’equipaggiamento in base al progetto di posa che si deve affrontare.
Nei terreni sabbiosi o instabili la precisione si ottiene con una progettazione accurata, un uso adeguato dei fluidi di perforazione e la scelta degli accessori di perforazione specifici.
Il sistema di localizzazione, che guida le aste, deve essere ben calibrato, perché eventuali deviazioni vanno corrette subito, per evitare di scostarsi dal piano di perforazione.
Anche la giusta miscela di fluidi di perforazione è fondamentale: deve infatti stabilizzare il foro e trasportare il materiale scavato, evitando collassi e perdite di controllo durante il lavoro.
Anche i parametri operativi vanno monitorati accuratamente. Tiro/spinta, coppia e velocità di avanzamento vanno monitorate e mantenute costanti.
È fondamentale inoltre mantenere continuità: pause e ripartenze frequenti aumentano il rischio di instabilità all’interno del foro.
La scelta delle palette e delle teste di perforazione è molto importante. La gamma Vermeer presenta accessori specifici per questo tipo di terreno.
Durante l’esecuzione del foro pilota si monitora costantemente la risposta del terreno e l’andamento della perforazione.
Queste sono regole valide per qualsiasi terreno, ma il lavoro in terreni sabbiosi o instabili va seguito con cura particolare.
La TOC oggi copre una gamma di progetti molto ampia: da piccoli sottoservizi fino a condotte di diametro importante.
Le possibilità applicative e i limiti dipendono da terreno, profondità di posa, percorso di perforazione, diametro del prodotto e relativi passaggi di alesatura.
Anche la lunghezza di posa dipende da alcuni elementi legati al cantiere: stabilità del foro, attriti e capacità di tiro complessiva.
La progettazione della posa permette di definire tutti i dettagli di lavoro (raggio di curvatura, punti di ingresso e di uscita, profondità di posa) che vanno a incidere in modo rilevante sul varo finale del prodotto.
Per diametri maggiori si lavora quasi sempre con alesature progressive e controllo attento dei parametri operativi durante le lavorazioni.
Una pianificazione corretta evita di imprevisti e riduce il rischio di inutili fermi tempo o ritardi in cantiere.
La valutazione va sempre fatta caso per caso, con un approccio tecnico accurato.
L’ottimizzazione parte dalla scelta della miscela corretta in base al terreno: non esiste lo stesso fango che va bene per tutto. Una volta stabilito il terreno in cui si deve effettuare la posa, si lavora su prodotti e quantità da utilizzare; devono essere sufficienti per trasportare all’esterno il materiale di risulta e per stabilizzare il foro, ma senza eccessi che aumentano consumi e rischi.
Altro elemento fondamentale, soprattutto in caso di cantieri per posa di grandi condotte, è l’utilizzo di un sistema di recupero fanghi che permette di ridurre sprechi e costi di smaltimento, soprattutto su tratte lunghe. La corretta gestione dei fluidi di perforazione garantisce stabilità del foro e meno imprevisti operativi.
Anche la sequenza di alesatura incide: passaggi corretti evitano sovradimensionamenti e consumi inutili.
Monitorare ritorni, densità e risposta del terreno aiuta a intervenire prima che ci siano difficoltà. Con una gestione ordinata, i consumi diventano più prevedibili e il cantiere più controllabile.
Obiettivo pratico: meno costi, meno variabili, più continuità operativa.
Ci sono alcuni elementi che sono fondamentali nei progetti di posa TOC:
In aree sensibili, l’HDD permette di attraversare senza interrompere servizi o viabilità.
In sintesi: tecnologia + pianificazione = minor impatto e maggiore affidabilità.
Si parte da un’analisi preliminare: studio del terreno, valutazione interferenze, profondità minime di posa in sicurezza e vincoli del gestore dell’infrastruttura esistente.
Si definiscono con precisione i punti di ingresso/uscita, il tracciato di perforazione, le quote e i raggi di curvatura di progetto.
Si pianificano le fasi di esecuzione del foro pilota, dei passaggi di alesatura e di tiro della condotta.
La logistica del cantiere viene definita con cura: piazzole di posizionamento macchina, spazio per le aste, area per il trattamento e l’utilizzo dei fanghi bentonitici.
È fondamentale inoltre definire le responsabilità in cantiere, gestire procedure operative e piani di emergenza.
Durante l’esecuzione si monitora costantemente il percorso di posa e la risposta del terreno.
L’obiettivo è l’attraversamento “invisibile” in superficie, eseguito con precisione e sicurezza.
A volte, ci si ferma alla considerazione del costo al metro. Tuttavia, il confronto corretto è basato sulla somma tra costi diretti e indiretti dell’intervento.
Lo scavo tradizionale a cielo aperto spesso comporta movimentazione di grandi quantità di materiale scavato, cantieri molto lunghi e impegnativi, un grande numero di mezzi in opera, blocco della viabilità, disturbo per il cittadino e tempi lunghi di occupazione del suolo.
La perforazione orizzontale controllata riduce molte di queste voci perché limita lo scavo a pochi punti (buca di ingresso e buca di uscita delle aste) e mantiene la superficie più libera, dato che la maggior parte del cantiere si svolge sottoterra.
La produttività va valutata su tempi reali: preparazione cantiere, esecuzione, ripristini e eventuali autorizzazioni.
In ambito urbano, i costi indiretti (traffico, ripristini, tempi di fermo) spesso pesano più della lavorazione in sé.
Anche il rischio ha un costo: danni ai sottoservizi o varianti in corso d’opera possono far aumentare in modo considerevole budget e tempi di lavoro.
Confrontando tutto il ciclo, la perforazione orizzontale controllata risulta spesso più conveniente. La scelta giusta è quella che rende il progetto più stabile e meno esposto a imprevisti.
Con variazioni geologiche improvvise, bisogna lavorare con assetti flessibili: attrezzature, fluidi di perforazione e parametri adattabili. Le indagini geologiche in un contesto applicativo complicato sono molto importanti perché consentono di pianificare la perforazione nel modo corretto. Durante la perforazione il monitoraggio di tutti i parametri operativi diventa essenziale per capire subito cosa sta cambiando nel terreno.
Una strategia di alesatura ben progettata riduce i rischi di instabilità e blocchi durante il tiro.
Anche la gestione dei fluidi di perforazione è più delicata: con terreni variabili si deve mantenere controllo, pulizia e stabilità del foro.
La formazione operativa della squadra incide molto, perché le condizioni richiedono decisioni rapide e corrette.
Obiettivo: continuità di lavoro e controllo, anche quando la geologia non collabora.
un attrezzo di taglio/ miscelazione collegato all’estremità della colonna di perforazione
il processo di tiro e rotazione di un attrezzo di taglio/miscelazione attraverso il foro pilota per allargare il percorso di perforazione.
una forma di argilla in polvere usata per contenere il fluido nel percorso di perforazione.
una sostanza scorrevole composta da terreno e fluido di perforazione.
il percorso iniziale creato nel terreno durante il processo di perforazione controllata.
controllo di direzione per il percorso di perforazione; posizione rotativa della punta di perforazione. È indicato su un quadrante di orologio.
dall’inglese Horizontal Directional Drilling, abbreviazione per perforazione direzionale controllata.
misura che identifica l’angolo di ascesa o discesa della testa di perforazione.
la linea di servizio, tubatura o materiale installati nel sottosuolo per acqua, gas, fibre ottiche, TV via cavo, linee elettriche, fognature, ecc.
unità che legge il segnale del trasmettitore. L’unità fornisce informazioni relative all’ubicazione, inclinazione e profondità.
un percorso praticato nel terreno tramite perforazione o spinta dell’asta e della testa di perforazione.
il processo di creazione di un percorso sotterraneo per l’installazione del prodotto.
il processo che utilizza una testa di taglio manovrabile collegata all’estremità di una colonna di aste di perforazione rotante per perforare il terreno in direzione orizzontale.
un composto che migliora la lubrificazione e la capacità di trasporto del fluido.
l’attrezzo di taglio collegato alla parte anteriore della testa di perforazione. Viene collegato ad angolo rispetto alla testa, in modo da poter essere da guida quando si spinge la colonna di perforazione.
il processo di installazione del prodotto nel percorso di perforazione.
avviene quando la colonna di perforazione viene spinta nel terreno senza rotazione.
apparecchio elettronico montato all’interno della testa di perforazione che invia segnali usati per localizzare e determinare la profondità, inclinazione e posizione della testa.
attrezzo collegato davanti alla colonna di aste di perforazione. Nella testa di perforazione è ubicato il trasmettitore (sonda) del localizzatore.