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Case Histories

SIBERIA

DATA: 2014

MACCHINA: MC 40 (MC 3000)

Una Comacchio MC 3000 è stata utilizzata per l’installazione di una paratia su una centrale idroelettrica in Siberia.

La centrale idroelettrica Svetlinskaya è la prima e unica centrale idroelettrica al mondo costruita su permafrost, anziché su terreno roccioso. La centrale si erge lungo le rive del fiume Vilyuy, nella Repubblica di Sakha, all’estremo oriente della Russia, in un’area subartica caratterizzata da inverni particolarmente freddi, con temperature medie a gennaio che vanno dai -32° C ai -39° C.

La progettazione della centrale, iniziata a fine anni Settanta, ha richiesto una serie di soluzioni tecniche innovative ed è stata portata avanti dall’istituto di ricerca di Lenhydroproject (parte di RusHydro).

Nel 2008 la centrale è stata ufficialmente messa in funzione con tre (dei quattro) generatori. La potenza prevista della centrale è pari a 360MW, con una produzione media annua di 1.2 miliardi di kWh. Con l’entrata in funzione di 3 dei 4 generatori previsti nel 2008, la capacità dell’impianto è attualmente stimata in 270 MW.

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La struttura dell’impianto idroelettrico include una diga in materiali sciolti posizionata sulla sponda sinistra del fiume (con 112m di lunghezza e un’altezza massima di 12m), una diga in materiali sciolti sulla sponda destra (con 273m di lunghezza e un’altezza massima di 50m), i canali di adduzione e di scarico e l’edificio della centrale ad acqua fluente ricavato nel letto del fiume.

Una caratteristica strutturale del canale di scarico è la copertura del fondo con lastre di cemento armato su tutta la sua larghezza (circa 135 metri), con una speciale parte rialzata (detta platea antierosione) ad una distanza di 53-100 metri dalla linea della centrale idroelettrica.
Durante il funzionamento della centrale idroelettrica, le forti turbolenze dei flussi d’acqua hanno causato il cedimento delle lastre in cemento della platea antierosione situate a maggiore distanza dalle pareti della diga. Le parti restanti della platea erano esposte al rischio di erosione e cedimento.

Per prevenire ulteriori cedimenti della platea, l’impresa di San Pietroburgo Stroitelnoe UpravlenieN. 299 è stata incaricata della costruzione di una paratia attraverso l’intera sezione del canale di scarico, a una distanza di 74 m dalla linea di sbarramento della centrale.
La progettazione è stata affidata all’istituto di ricerca e progettazione Hydroproject, con la partecipazione diretta dell’impresa contraente, e prevede l’installazione di un totale di 155 tubi con un diametro di 720mm, posizionati sotto le lastre in calcestruzzo della platea antierosione ad una profondità di 11.5m.

“I lavori sono pianificati per due stagioni estate/autunno (2013-2014), periodo in cui la capacità deli gruppi di potenza della centrale si riduce a 40-50 MW, il livello dell’acqua a valle della diga scende a 8-8.5m, e la velocità del flusso dell’acqua nel canale di scarico è di 0.5-1 m/s, permettendo così l’esecuzione delle operazioni subacquee” - spiega V. Klimov, consulente accademico e direttore ricerca e sviluppo presso Stroitelnoe Upravlenie N. 299, uno dei responsabili del progetto, che è gestito dal direttore di progetto V. Korshunov - Il terreno sotto la platea in calcestruzzo è costituito da depositi alluvionali: massi (20-30%), ciottoli, ghiaia con terreno di riempimento sabbioso-argilloso (20%), terriccio rosso-marrone con strati di siltite molto deboli, mescolati con sassi e ghiaia fino al 5%. Nella parte inferiore del taglio – strati irregolari di siltiti, marne, arenarie e argillite di media durezza, ghiaia, detriti di roccia con terriccio bruno-rossastro (10-15%) ".

Parte del progetto è stata completata nel corso dell’estate/autunno del 2013.
Per eseguire il lavoro, il processo è stato organizzato in quattro fasi:

  • La creazione di un foro attraverso ogni lastra di calcestruzzo della platea antierosione con perforazione a diamante;
  • L’installazione dei tubi da 11.5 m che compongono la paratia lungo l’asse del foro;
  • L’installazione di armatura all’interno della cavità dei tubi e iniezione subacquea di cemento
  • Iniezione subacquea di cemento nell’intercapedine tra le pareti delle lastre di calcestruzzo e i tubi della paratia.
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Le perforazioni a diamante della prima fase sono state eseguite utilizzando due carotatrici a diamante montate su una speciale base in calcestruzzo e equipaggiate con apparecchi per l’illuminazione subacquea e sistemi di videosorveglianza. Per poter eseguire i lavori di perforazione, le carotatrici sono state posizionate sott’acqua grazie all’utilizzo di una gru galleggiante. La centrale idraulica era installata su una chiatta e collegata alla perforatrice attraverso tubi flessibili ad alta pressione. La macchina veniva controllata da un operatore sulla chiatta con l’aiuto delle immagini trasmesse dalle videocamere. “L’estrazione delle carote in calcestruzzo non è stata un’impresa facile,” commenta Klimov “Inoltre, la perforazione delle parti fratturate delle lastre in calcestruzzo è stata particolarmente complicata: i frammenti sciolti delle carote e gli spezzoni di armatura bloccavano lo strumento di perforazione all’interno del foro, provocando rotture della carotatrice. Ma nonostante queste difficoltà, siamo orgogliosi di poter dire di aver eseguito per la prima volta al mondo una perforazione subacquea a diamante con 1000 mm di diametro.”

La fase successiva ineriva all’installazione dei tubi che compongono la paratia attraverso i fori creati, grazie l’utilizzo di una perforatrice a roto-percussione.

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L’installazione dei tubi, con una diametro esterno di 720mm e uno spessore delle pareti di 10mm, è stata realizzata per mezzo di un martello a fondo foro (DTH) da 18” (45.7 cm), utilizzando un sistema di perforazione con rivestimento. Le aste lunghe tre metri con un diametro di 273/530mm e un peso di 1.052 kg l’una, sono state specificatamente progettate e prodotte per questo progetto in Repubblica Ceca.

Una perforatrice in grado di eseguire questo progetto doveva soddisfare requisiti specifici, tra i quali:

  • peso massimo di 45 t, per assicurare un posizionamento in sicurezza su una chiatta con un dislocamento di 200 t;
  • una forza di tiro tale da permettere di lavorare con una batteria di perforazione dal peso di 9,5t;
  • una velocità di rotazione ridotta;
  • una coppia elevata per permettere la rotazione di un bit dal diametro di 758 mm;
  • girevole con un passaggio non inferiore a 32 (7.6 cm) per ridurre le perdite di pressione;
  • disponibilità di un lubrificatore;
  • disponibilità di morse con cilindri idraulici in grado di tenere sospesa la batteria di perforazione durante le operazioni di carico-scarico.
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 “Abbiamo riscontrato che la macchina che meglio soddisfaceva le nostre esigenze era la Comacchio MC 3000. Con un peso di 42 t la macchina si distingue per una forza di tiro/spinta pari a 15 t ed è stata equipaggiata con una testa di rotazione in grado di fornire una coppia di 7800 daNm a 22 rpm,” spiega Klimov.

 “Abbiamo attrezzato la macchina con una testa di rotazione speciale capace di eseguire una perforazione  a fondo foro con un diametro così grande”, spiega l’area manager Alessandro Comacchio. “Inoltre abbiamo sviluppato un lubrificatore automatico con la possibilità di regolazione della lubrificazione del martello”.

Siamo rimasti soddisfatti delle prestazioni della macchina, nel mese di settembre 2013 siamo riusciti a installare 34 tubi,” racconta Klimov. “La difficoltà principale era legata all’aggiunta delle aste. La lunghezza della batteria di perforazione necessaria per l’installazione di un tubo alla profondità stabilita era data dalla lunghezza del tubo (11.5 m), dalla profondità dell’acqua (8.0 m) e dalla distanza dalla superficie dell’acqua alla flangia della testa di rotazione nella posizione inferiore (circa 1.0 – 3.0 m), per un totale di 22.5 m di lunghezza. La corsa della perforatrice Comacchio MC 3000 è di 16.0 m, di conseguenza siamo dovuti ricorrere a operazioni particolari per l’aggiunta delle aste: abbiamo usato un sistema di sollevamento su cantiere per sollevare gli operai su una piattaforma all’altezza desiderata, in modo da poter aggiungere le aste”.

I lavori sulle rive del fiume Vilyuy continueranno durante l’estate e l’autunno 2014.