Nella costruzione di condutture e nella posa di servizi in aree metropolitane densamente edificate, passando attraverso l'acqua e altri ostacoli naturali e artificiali, nelle spedizioni di esplorazione geologica e nelle operazioni minerarie, viene utilizzata la tecnologia di perforazione direzionale orizzontale (HDD). Essa permette di realizzare sondaggi e attraversamenti sotterranei in modo rapido, economico e di alta qualità.

Il metodo è stato sviluppato come alternativa ad altri metodi di posa di tubi aperti. La differenza principale è la perforazione in direzione orizzontale senza aprire una trincea fuori terra.

Il metodo di perforazione direzionale (DD), che è simile all'HDD, permette anche deviazioni dalla linea dell'orizzonte. Nonostante le somiglianze, ci sono differenze fondamentali tra HDD e DD nelle aree di applicazione, le attrezzature utilizzate e la metodologia generale usata.

Perforazione direzionale orizzontale

Perforazione direzionale orizzontale è usato per la posa di servizi senza scavi. Questo è particolarmente vero nelle aree congestionate e metropolitane. HDD è efficace per la posa di servizi sotto ostacoli d'acqua, strade e ferrovie.

La perforazione direzionale orizzontale utilizza attrezzature semoventi (impianti di perforazione). A seconda dello sbraccio e della potenza di trazione, gli impianti sono classificati di conseguenza. Gli elementi principali degli impianti di perforazione sono: carrello, corpo, telaio, impianto di perforazione, accumulatore, pannello di controllo e strumenti, dispositivo di alimentazione dell'asta, carrello della pistola.

Ci sono 5 fasi del lavoro di posa dei tubi HDD:

• Lavoro preparatorio - durante questa fase, si svolge un lavoro di ricerca per analizzare le condizioni naturali, la geologia dell'area di costruzione, così come per preparare tutti i permessi.
• Trivellazione di prova (pilota) - questa fase è considerata la più critica. Il successo dell'intero progetto di costruzione dipende dalla qualità della perforazione di prova (pilota). Durante la perforazione pilota la testa di perforazione, attaccata all'asta di perforazione, viene abbassata nel terreno. A questo punto l'operatore della macchina deve aggirare eventuali ostacoli (incrostazioni di roccia solida, massi o altre utilità) con precisione millimetrica. A questo punto il foro viene riempito di fango di perforazione, che compensa l'attrito ed evita il surriscaldamento della testa di lavoro. Un sistema di navigazione è installato sulla testa di lavoro per garantire la precisione del lavoro.
• Alesatura del foro - In questa fase, la testa di perforazione viene rimossa dal tubo flessibile e viene installato l'alesatore. Un rimmer è uno strumento speciale usato per allargare il diametro del foro. Il rimmer è usato più spesso, il cui diametro è 100-150 mm più grande del diametro del tubo di destinazione.
• Pompaggio attraverso il tubo - è importante che il tiro delle utenze di destinazione inizi dal lato opposto alla posizione dell'impianto di perforazione. I tubi sono collegati al braccio con una girella speciale, in modo che la rotazione del rimmer non venga trasmessa al tubo, ma il tubo venga tirato nel foro dalla forza di trazione.
• La fase finale è la fase finale in cui la cavità tra il tubo e la parete del foro viene riempita e stabilizzata con malta di cemento, che viene pompata nel foro ad alta pressione con una macchina speciale.

La posa di tubi senza scavi con la perforazione direzionale orizzontale può avvenire con due metodi: il piercing e il punching.

Il metodo del piercing è usato prevalentemente in terreni duttili (argilla, terriccio). Questo metodo ha chiare limitazioni sulle dimensioni del foro (per tubi fino a 600 mm di diametro e fino a 60 m di lunghezza).

Attraverso l'uso di martinetti e piattaforme di perforazione ad alte prestazioni si crea una pressione fino a 3000 kN sulla roccia. A questo punto il terreno viene premuto attraverso un tubo con una testa d'acciaio di forma conica, che assicura la penetrazione nel terreno. A seconda della capacità dell'attrezzatura di perforazione, si può raggiungere un tasso di penetrazione fino a 40 m all'ora.

Il metodo della punzonatura, al contrario della perforazione, può essere utilizzato in tutti i tipi di roccia. La perforazione permette di posare i tubi con diametri fino a 1200 mm e lunghezze fino a 100 metri. La differenza principale è che il metodo non ha bisogno di un dispositivo di tappatura sul tubo: i martinetti sono usati per spingere il tubo attraverso la roccia fino alla distanza richiesta. I martinetti idraulici sono posizionati intorno alla circonferenza del tubo, operando in modo sincrono con la stessa potenza.

Perforazione direzionale

Con lo sviluppo della tecnologia e delle attrezzature di perforazione direzionale orizzontale, è emerso un altro metodo di installazione di servizi senza scavi: il metodo di perforazione direzionale. Questa tecnologia è stata utilizzata prima nel rilevamento geologico, nell'industria mineraria e poi applicata all'installazione di servizi sotto i letti dei fiumi. E solo negli Stati Uniti negli ultimi 30 anni sono stati fatti più di 2,5 milioni di attraversamenti di condutture e servizi utilizzando questa tecnologia.

Il metodo di perforazione direzionale permette di deviare il foro dall'orizzonte. Il metodo di perforazione direzionale ha quindi dimostrato di essere un modo efficace per costruire gallerie e condutture sotto i fiumi con una disposizione dei canali a nastro.

Nonostante la sua efficacia, la perforazione direzionale comporta ancora costi finanziari più elevati rispetto all'HDD: ciò è dovuto alle attrezzature più costose richieste per la costruzione di condotte con questo metodo. Tuttavia, la tecnologia di perforazione direzionale è indispensabile per la posa senza scavo di servizi nei terreni di massi e di limo, così come nei terreni carsici.

*le foto sono solo a scopo illustrativo