La realizzazione dei micropali e la gestione della sicurezza in cantiere

L’articolo in oggetto descrive le principali procedure operative relative all’esecuzione dei micropali ponendo particolare attenzione all’allestimento del cantiere, al corretto utilizzo delle macchine perforatrici, ai rischi specifici ed interferenziali nonché alle misure preventive e protettive da attuarsi.

Le indicazioni di seguito riportate potranno essere utili sia per la progettazione del cantiere (redazione PSC), sia per il controllo della sicurezza in fase esecutiva nonché alle imprese esecutrici come spunti per adeguare i propri POS.


I micropali, una storia tutta italiana

In pochi sanno che l’utilizzo e la diffusione nel mondo dei micropali è opera di un ingegnere napoletano, l’Ing. Fernando Lizzi, che nel primo dopoguerra in qualità di Direttore Tecnico di un'importante azienda italiana di fondazioni speciali ha depositato i seguenti brevetti:

  • Il palo radice
  • Il reticolo di pali radice

Il “palo radice” può essere considerato l’antenato dell’attuale micropalo che ebbe una immediata diffusione in Italia ed Europa principalmente per il consolidamento di monumenti ed edifici danneggiati durante la Seconda Guerra Mondiale. Il reticolo di “pali radice” è invece una tecnica utilizzata principalmente per il consolidamento dei terreni e contenimento dei fronti franosi.

Inizialmente l’armatura all’interno dei pali radice era costituita dalla classica gabbia con tondini di ferro, successivamente si adottò il tubolare metallico ancora attualmente in utilizzo.

Nella metà degli anni ’70 la tecnologia dei micropali ebbe un’importante diffusione negli Stati Uniti che favorì maggiori studi e pubblicazioni a riguardo con miglioramenti tecnici e metodologici sviluppati ancora grazie al contributo dell’ing. Lizzi.

 

Metodologie applicative e modalità di realizzazione 

Prima di procedere all’analisi sulla sicurezza inerente l’esecuzione dei micropali nei paragrafi seguenti ci si vuole soffermare prima sulle caratteristiche dell’opera analizzando metodologie di realizzazione, sequenze operative, macchine ed organizzazione del cantiere. Questo passaggio preventivo sull’analisi delle lavorazioni permette, a parere dello scrivente, di declinare i rischi, che altrimenti rimarrebbero generici, al contesto della lavorazione trattandoli in modo concreto e trovando quindi soluzioni efficaci per l’eliminazione o la diminuzione del rischio precedentemente individuato.

I micropali sono pali di piccolo diametro che contengono un elemento strutturale per trasferire i carichi e/o limitare le deformazioni e che possono essere realizzati mediante attrezzature di ridotte dimensioni. Si considerano micropali i pali aventi un diametro inferiore a 300 mm se trivellati e 150 mm se infissi. 

La funzione dei micropali può essere di:

  • sottofondazione di strutture esistenti;
  • fondazione di nuove strutture;
  • opera di contenimento per consentire scavi di sbancamento (berlinese di micropali);
  • miglioramento della stabilità dei pendii e delle scarpate. 

Esempio progettazione BIM di micropali per adeguamento sismico edificio scolastico.

Figura 1- Esempio progettazione BIM di micropali per adeguamento sismico edificio scolastico. Fonte studio ZP3 srl di Milano
 

Le tecniche di perforazione sono varie e possono avvenire col metodo di rotazione a secco, con circolazione di acqua o fanghi bentonitici oppure con rotopercussione a circolazione di aria. Eseguita la perforazione viene introdotta all’interno del micropalo scavato un’armatura metallica costituita, nella maggior parte dei casi, da tubolare dimensionato in funzione della portata richiesta. In seguito viene eseguita l’iniezione di malte o miscele cementizie (a gravità o a pressione).

Di norma le perforazioni sono eseguite in presenza di rivestimento, con circolazione di fluidi di perforazione per l’allontanamento dei detriti e per il raffreddamento dell’utensile.

I fluidi di perforazione posso consistere in:

  • acqua 
  • fanghi bentonitici 
  • aria, nel caso di perforazione a rotopercussione con martello a fondo foro.

 

Apprestamenti e macchine 

L’organizzazione del cantiere

In genere le attività di realizzazione di opere di consolidamento del terreno o contenimento del fronte di scavo sono svolte da imprese specializzate che lavora in regime di subappalto. Per tanto si dà per scontato che l’allestimento principale del cantiere, ad opera dell’impresa Affidataria, sia stato già approntato. In questo paragrafo ci si vuole soffermare sulle eventuali attrezzature/apprestamenti necessari per l’attività di esecuzione di micropali da posizionarsi in cantiere al fine di aiutare chi si occupa di metaprogettazione o gestione del cantiere a valutare ingombri, spazi, percorsi e criticità di sicurezza in modo preventivo.

Componenti principali allestimento subcantiere micropali con rotopercussione ad aria

Figura 2 - Componenti principali allestimento subcantiere micropali con rotopercussione ad aria

 

Possiamo riassumere i seguenti elementi

  • Rampe scavi (dimensioni e portata adeguata)
  • Baracche dedicate all’impresa specializzata
  • Sonda perforatrice
  • Serbatoio gasolio
  • Compressore
  • Cisterna acqua
  • Silos malta cementizia

Per quanto riguarda le rampe ed i percorsi all’interno del cantiere è necessario uno studio preliminare in quanto le dimensioni (fino anche ai 6/8 metri di lunghezza) ed i pesi delle sonde perforatrici (si arriva anche a superare le 20 tonnellate per i modelli più grandi) necessitano spazi, inclinazioni e resistenze adeguate del terreno. A volte capita la necessità di ricreare un rilevato al solo fine di posizionare alla quota corretta la perforatrice per eseguire i pali sul perimetro del sedime del cantiere.

Per quanto riguarda i serbatoi di gasolio in cantiere è necessario predisporre tutti gli apprestamenti previsti dal Decreto 22 novembre 2017. Si vuole qui riportare alcune note principali per la sua installazione:

  • installazione esclusivamente in spazio scoperto;
  • su piano orizzontale;
  • tettoia di protezione o box conforme;
  • applicazione cartellonistica di sicurezza;
  • in prossimità di ogni contenitore-distributore deve essere garantita la presenza di almeno due estintori portatili con capacità estinguente non inferiore a 21A-89B. Nel caso in cui la capacità complessiva del deposito di distribuzione sia superiore a 6 mc, deve essere garantita anche la presenza di un estintore carrellato con capacità estinguente non inferiore a B3, raggiungibile con un percorso effettivo non superiore a 20 mt rispetto al contenitore-distributore più lontano;
  • rispetto di alcune distanze minime (3 mt completamente liberi attorno al serbatoio, 5mt dai fabbricati o eventuali fonti di accensione o depositi di materiale combustibile/infiammabile, 10mt da civili abitazioni o locali pubblici, di intrattenimento, ecc.);
  • ai fini della tutela ambientale si consiglia il mantenimento in cantiere di un kit antisversamento composto da barriere, panni o altro materiale adatto ad assorbire eventuali oli ed idrocarburi caduti sul terreno.

Il compressore, non sempre necessario in quanto dipende dalla metodologia di realizzazione del micropalo ed alla tipologia di sonda perforatrice, è una macchina destinata alla produzione di aria compressa necessaria per la realizzazione dei micropali a rotopercussione in quanto è il fluido che permette la rimozione dei detriti a fondo scavo. In genere sono costituiti essenzialmente da due parti: un gruppo motore, endotermico o elettrico, ed un gruppo compressore che aspira l'aria dall'ambiente e la comprime. 

I possibili rischi causati all’ambiente circostante sono relativi principalmente alle emissioni sonore e dei gas di scarico. E’ necessario valutare l’impatto sonoro nell’ambiente circostante ed eventualmente procedere alla delimitazione del compressore con pannelli fonoassorbenti specifici per il cantiere.

Per quanto riguarda le emissioni inquinanti valutare eventuali attività sensibili nelle vicinanze (es. scuole, ospedali o locali pubblici) e non posizionarli all’interno di scavi a pozzo profondi.

Inoltre spesso è presente un silos per la realizzazione della malta da gettare a gravità. Si ricorda che tale attrezzatura ricade nel gruppo dell’Art. 71 comma 8 del D.Lgs 81/08 la cui sicurezza deriva dalle condizioni di installazione. E’ necessario pertanto predisporre un adeguato piano di posa del silos e, nel caso il terreno non dia sufficienti garanzie, un adeguato basamento in c.a..
 

La sonda perforatrice

Le sonde perforatrici sono macchine complesse formate da varie parti e con conformazioni variabili a seconda dell’uso.

Di seguito vengono descritte brevemente le parti principali costituenti la macchina. 

Carro cingolato con motore diesel

La sonda perforatrice ha un carro di base costituito da un telaio in acciaio poggiante su due cingoli che ne permettono la traslazione in cantiere. All’interno del carro base è allocato un motore diesel a combustione interna usato sia per gli spostamenti sia per l’alimentazione dell’impianto idraulico necessario per la perforazione. 

Mast

E’ il nome tecnico della slitta di avanzamento o perforazione. E’ costituito da un’asta metallica telescopica che si allunga in funzione delle necessità di perforazione. In allestimento di parcheggio è posizionato orizzontalmente in modo longitudinale sopra il carro base. Grazie all’impianto idraulico che fornisce alimentazione a due pistoni, detti cilindri di sollevamento, viene eretto dal braccio porta mast. La colonna si solleva fino al raggiungimento della posizione verticale o inclinata a seconda della tipologia di perforazione da eseguire (pali verticali, pali inclinati, tiranti, ecc.). Possono essere presenti anche altri cilindri idraulici per far effettuare delle rotazioni al mast.

Lungo il mast è presente una catena che scorre lungo apposite guide spostando la testa di perforazione. Componenti principali perforatrice

Figura 3 - Componenti principali perforatrice

Testa di perforazione o Rotary

La testa di perforazione o rotary è il cuore della macchina, è dotato di una serie di ingranaggi alimentati dall’impianto idraulico che gli permettono di scorrere in verticale lungo il carrello, di effettuare la rotazione e la percussione necessarie per la perforazione. La testa di perforazione ha vari diametri filettati per permettere l’inserimento di elementi aventi funzioni differenti (aste di perforazione, camicie, armature) al cui interno possono essere iniettati dei fluidi (aria, acqua, boiacca cementizia, ecc.)

Gruppo Morse

Alla base del mast è presente una coppia di morse che serve per l’installazione e la rimozione dei vari elementi come aste di perforazione o camicie. La morsa inferiore, detta “trattenitore”, è azionata da una coppia di pistoni e serve appunto a sostenere l’asta durante il montaggio della successiva (altrimenti cadrebbe nel foro scavato) nonché per tenere ferma l’asta quando è necessario rimuovere il pezzo sovrastante. La morsa superiore, detta “svitatore”, è dotata di un terzo pistone che permette una rotazione della morsa necessaria per accompagnare la prima fase di sfilettatura dell’asta (attività che in passato veniva effettuata manualmente con una catena).La realizzazione dei micropali e la gestione dei rischi per la sicurezza in cantiere

Figura 4 - Foto gruppo morse perforatrice

Argano di servizio

In sommità del mast è presente un argano che viene utilizzato per la movimentazione delle aste ed utensili di perforazione nonché per le armature.

Si possono prevedere 3 tipologie di configurazione legate a tre differenti condizioni:

  1. Condizione di parcheggio (con mast rientrato ed abbassato ma con posizionamento stabilizzatori) 
  2. Condizione di traslazione (spostamenti importanti della macchina eseguiti con mast rientrato ed abbassato per evitare eventuali ribaltamenti)
  3. Condizione di lavoro (con mast sollevato e carro stabilizzato)

 

Procedure operative per realizzazione di micropalo a rotopercussione ad aria

Di seguito vengono descritte le sequenze operative inerenti una delle tecniche di realizzazione dei micropali più utilizzate ovvero la perforazione ad aria a rotopercussione con martello a fondo foro:

  • allestimento del subcantiere per le perforazioni e montaggio sonda perforatrice;
  • tracciamento;
  • posizionamento sonda perforatrice ed eventuale allacciamento a elementi esterni alla macchina (es. compressore, silos, ecc.);
  • posizionamento del primo elemento dell’asta di perforazione con martello a fondo foro in genere spostato manualmente dagli addetti aiuto perforatore nell’area sotto macchina in prossimità del gruppo morse;
  • posizionamento del primo elemento di camicia (per evitare il cedimento di terreno all’interno dello scavo prima di effettuare il getto) in genere spostato manualmente dagli addetti aiuto perforatore nell’area sotto macchina in prossimità del gruppo morse;
  • esecuzione della perforazione con rimozione detriti a fondo scavo tramite aria compressa transitante all’interno dell’asta di perforazione;
  • prolungamento degli elementi di asta di perforazione e camicia fino al raggiungimento della quota fondo scavo;
  • rimozione dell’asta di perforazione;
  • posizionamento dell’armatura tramite sollevamento con argano di servizio posto sul mast;
  • Getto a gravità del micropalo;
  • Rimozione della camicia. 

Sezione virtuale del micropalo nelle varie fasi di realizzazione

Figura 5 - Sezione virtuale del micropalo nelle varie fasi di realizzazione

 

I rischi specifici nell’attività dei micropali e le relative misure preventive e protettive

Di seguito verranno descritti i principali rischi concreti e specifici per gli addetti che eseguono la lavorazione e per l’ambiente circostante (sia interno che esterno al cantiere). Per ogni rischio sono descritte alcune delle possibili misure preventive e protettive per eliminare o limitare tale rischio.
 

Caduta dall’alto

I rischi di caduta dall’alto sono relativi ad attività di montaggio o ad eventuali attività di manutenzione della macchina, in special modo sul mast, in caso ad esempio di impossibilità di abbassamento dello stesso.

Altro rischio potrebbe configurarsi in caso di errata manovra di rifornimento di gasolio fatta con taniche e con operatore posto sopra il carro cingolato che per alcune macchine supera i 2,00 mt di altezza da terra.

Misure preventive e protettive

Consultare il manuale d’uso della macchina in quanto il produttore in genere ha già previsto il posizionamento di scale, parapetti, punti di ancoraggio o addirittura sistemi anticaduta già in dotazione alla macchina. In caso di mancanza di questi elementi utilizzare opere provvisionali esterne o macchine per il raggiungimento della quota di lavoro (es. trabattelli o PLE).

Eseguire il rifornimento con apposito erogatore secondo le modalità previste dal fabbricante.
 

Caduta in piano

I rischi connessi alla caduta in piano sono relativi alla presenza di tubazioni, stoccaggio materiali, picchetti o ferri usati per i tracciamento che, se non correttamente posizionati a terra e segnalati, possono portare un addetto ad inciampare.

Misure preventive e protettive

Pulire i detriti derivanti dallo scavo di perforazione presenti attorno al palo realizzato e segnalare/delimitare le aree con eventuali elementi sporgenti dei micropali (es. tubolare armatura). Delimitare le aree di stoccaggio e deposito di materiali ed attrezzature, segnalare la presenza dei picchetti di tracciamento avendo cura, in caso di utilizzo di ferri fissati nel terreno, di proteggerne la sommità.
 

Ribaltamento della sonda perforatrice

Il ribaltamento della macchina può essere causato da una non corretta consistenza del terreno, dalla presenza di sottoservizi, da pendenze non idonee per la discesa o salita delle macchine.

Misure preventive e protettive

Valutare preventivamente la consistenza del terreno e, nel caso, predisporre adeguati piani di manovra con inerti granulari. In alternativa utilizzare apposite piastre di ripartizione del carico. Per spostamenti lunghi all’interno del cantiere abbassare il mast in posizione di riposo.
 

Investimento o schiacciamento

La sonda perforatrice si sposta in cantiere attraverso i suoi cingoli ad una velocità limitata ma il rischio di investimento o schiacciamento è comunque da attenzionare soprattutto se intorno alla macchina vi sono dei vincoli preesistenti (es. muri di confine, strutture ai piani interrati, ecc.).

Misure preventive e protettive

Effettuare le manovre in cantiere con il supporto dell’aiuto perforatore, verificare il corretto funzionamento del cicalino di retromarcia e del giro faro.

Tagli/cesoiamenti

Il rischio principale è presente nell’area sottomacchina, in prossimità del gruppo morse, dove vi è una forte interazione uomo-macchina relativa al caricamento di aste di perforazione, camicie, armature e relative rimozioni. Il rischio per l’operatore è quello di rimanere impigliato o colpito dalla rotazione e slittamento dell’organo di perforazione.

Misure preventive e protettive

Le attività di posizionamento o rimozione degli accessori di perforazione da parte dell’aiuto perforatore devono essere eseguiti con rotary fermo sotto la diretta sorveglianza del perforatore che deve avere una visuale libera e posizionarsi nei pressi della macchina. Utilizzare appositi guanti da lavoro ed evitare indumenti o accessori (es. sciarpe) che possano impigliarsi negli organi in movimento della macchina.

 .....CONTINUA 

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