Trivellazione di pozzo con sonda a percussione: panoramica completa della tecnologia di trivellazione con metodo a percussione e cavo

Come garantire al proprio terreno e alla propria casa una quantità sufficiente di acqua pulita? A volte la risposta più semplice a questa domanda è la costruzione di un pozzo. Se assumere una squadra è costoso, ma si hanno le competenze e la voglia di lavorare sodo, è possibile perforarlo anche da soli. I metodi con cui è possibile estrarre l'acqua dalle viscere della madre terra sono diversi.

Tra questi, la trivellazione di pozzo con sonda a percussione occupa un posto degno. Molto spesso il metodo a percussione viene utilizzato in combinazione con il metodo rotativo a carotaggio per estrarre rocce sciolte e non coesive: sabbie, depositi di ghiaia. A volte, senza l'uso della sonda a percussione, è impossibile sollevare dal fondo il terreno frantumato.

Vi spiegheremo come vengono eseguiti i lavori di perforazione utilizzando la sonda a percussione. Da noi scoprirete come perforare correttamente un pozzo di captazione dell'acqua in un'area suburbana, utilizzando un semplice strumento di perforazione autocostruito. Seguendo i nostri consigli, realizzerete una fonte d'acqua con costi minimi.

Concetti generali sul processo di trivellazione

La trivellazione con sonda a percussione rappresenta il cosiddetto metodo di trivellazione a percussione e cavo. Come strumento di perforazione viene utilizzata una sonda a percussione: un pesante, cavo, lungo e stretto proiettile che viene lasciato cadere nel pozzo da un'altezza di diversi metri.

Sotto il peso della sonda a percussione, gli strati di terreno si rompono e cadono nella cavità del proiettile. La sonda viene estratta, pulita dal terreno e poi gettata di nuovo nel pozzo.

Il processo viene ripetuto più e più volte fino a raggiungere la falda acquifera e attraversarla. Sebbene nella descrizione il processo sembri semplice, può essere lungo e laborioso.

Tuttavia, la trivellazione a percussione e cavo presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi. Ad esempio, nella trivellazione manuale con sonda a percussione, di solito non viene immessa acqua nel pozzo, come spesso si fa con la trivellazione a coclea o rotativa.

Di conseguenza, il terreno nel pozzo non si bagna, riducendo il rischio di indebolimento o crollo delle pareti. Un altro vantaggio è la precisa determinazione della falda acquifera.

Con la trivellazione 'umida', non è sempre facile capire che l'acqua tanto attesa è finalmente apparsa. Anche i trivellatori esperti a volte non riconoscono immediatamente questo momento e continuano a perforare. Inoltre, si ritiene che la portata dei pozzi 'asciutti' sia superiore a quella dei pozzi 'umidi'.

Il cucchiaio viene utilizzato per la costruzione di pozzi in terreni sciolti e detritici, saturi d'acqua. Lo strumento è dotato di una valvola per raccogliere e sollevare più materiale in una sola operazione.

Quando si sceglie tra un cucchiaio e una trivella, alcuni tecnici si basano sulle seguenti considerazioni. Le trivelle elicoidali con lavaggio, prodotte dall'industria moderna, presentano limitazioni nella profondità di perforazione.

E la potenza di tali apparecchiature è di 12 kW. Trovare un motore riduttore che fornisca tale potenza in ambito domestico è difficile.

Ma un riduttore con una potenza di soli 2,2 kW solleva un carico del peso di circa una tonnellata. Questo meccanismo solleverà senza sforzo anche un cucchiaio molto pesante. Non resta che lasciar cadere il cucchiaio verso il basso per ottenere un colpo sufficientemente forte, in grado di frantumare rocce abbastanza compatte. Così, a fronte di un minor consumo energetico, si ottiene un'azione più efficace.

Inoltre, assemblare una cucchiaia con materiali improvvisati sarà più semplice e veloce rispetto a una trivella a coclea, la cui struttura è decisamente più complessa. Sono noti casi in cui, utilizzando una cucchiaia artigianale, un tripode e un motore, è stato possibile perforare un pozzo profondo più di 40 metri, anche se ci sono voluti diversi mesi per completare questo lavoro.

Cosa bisogna considerare durante il lavoro?

Per cominciare, non guasta prevedere i possibili problemi. Certamente, ogni pozzo ha caratteristiche individuali.

La perforazione a soli pochi decine di metri di distanza può seguire scenari diversi. Ma conoscere la composizione approssimativa del terreno e degli strati che lo compongono permetterà di elaborare un piano preliminare, procurarsi gli strumenti necessari, ecc.

Più il materiale da portare in superficie è pesante e viscoso, più sarà difficile lavorare con il cucchiaio. Il più semplice è gestire la sabbia asciutta. Invece, sulle sabbie mobili il lavoro potrebbe durare all'infinito, mentre il pozzo quasi non si approfondisce. Alcuni tecnici consigliano in questo caso di eseguire la perforazione con lavaggio simultaneo, immergendo il tubo di rivestimento il più rapidamente possibile davanti al cucchiaio.

È praticamente impossibile superare gli strati di argilla pesante con il cucchiaio. Su terreni di questo tipo, la perforazione è più efficace con altri metodi.

Per selezionare uno strato di terriccio argilloso, si utilizza un bicchiere: uno strumento lungo e stretto con un bordo inferiore affilato e senza valvola. Viene anche gettato nel pozzo da un'altezza di diversi metri. Poi si estrae il bicchiere e lo si pulisce attraverso una stretta apertura verticale praticata sul suo fianco. Talvolta un'apertura simile viene fatta anche nella sonda.

Per perforare strati di terreno particolarmente viscosi con il metodo a percussione e cavo, si utilizza un bicchiere – un lungo tubo con un bordo inferiore appuntito e una stretta apertura praticata lungo il bicchiere.

Tale lavoro sul terriccio argilloso procede con difficoltà e lentamente. Vale la pena valutare i costi di manodopera e tempo; forse ha senso preferire la trivellazione a coclea al metodo a percussione. Per valutare la composizione del terreno su cui verrà eseguita la perforazione, ci sono due modi. Quello economico – chiedere ai vicini che hanno già un pozzo, e quello costoso – ordinare i lavori di perforazione a specialisti.

Di solito per il pozzo si sceglie un luogo in cui il terreno si abbassa, ritenendo che così sia più vicino alla falda acquifera. Ad alcuni artigiani, usando la cucchiara, è riuscito di perforare un pozzo abbastanza decente direttamente nel seminterrato della propria casa, poiché la macchina o il treppiede per la cucchiara è una struttura relativamente compatta.

Si deve ricordare che tali lavori possono essere eseguiti solo in un seminterrato sufficientemente spazioso con soffitto alto. In questo spazio non solo si dovrà collocare l'impianto di perforazione, ma anche eseguire il prolungamento del tubo di rivestimento.

Se il pavimento e il soffitto sono ancora assenti, si può fissare l'argano alle travi. Inoltre, bisogna tenere conto della grande quantità di acqua sporca che fluirà dal pozzo durante la perforazione e potrebbe inondare tutto intorno. È più ragionevole effettuare la perforazione nella stagione secca.

La perforazione con la cucchiara è un lavoro piuttosto sporco; bisogna prevedere un luogo in cui versare il terreno di scarto estratto dal dispositivo.

Il più delle volte si fa in estate. I lavori di perforazione sono efficaci anche in inverno, anche se superare lo strato di terreno gelato può non essere facile. In primavera, durante l'alluvione, non è consigliabile perforare pozzi. Il terreno umido è più difficile da estrarre e sarà anche più difficile determinare il momento in cui l'acqua appare nel pozzo. In autunno i lavori cadono solitamente a novembre.

Strumenti e materiali utilizzati

Per iniziare, occorrerà la cucchiara stessa, oltre a un supporto a cui appenderla. La cucchiara per perforazione è un attrezzo abbastanza pesante.

Con una forte volontà, il dispositivo pieno può, ovviamente, essere estratto a mano dal pozzo, ma per farlo occorreranno molte forze e tempo. Per facilitare il lavoro, sopra il sito di perforazione viene installata una torre a forma di tripode.

Per sospendere la cucchiara sopra il foro di lavoro si utilizza un treppiede speciale. Di solito è realizzato in metallo, ma sono adatte anche travi di legno.

Può essere realizzato in metallo o legno. Nella parte superiore si fissa una puleggia attraverso la quale si fa passare un cavo metallico. Su questo cavo viene sospesa la cucchiara. In questo modo per estrarla servirà meno sforzo.

Il sollevamento viene effettuato tramite un motoriduttore con frizione, sull'albero del quale viene avvolto il cavo. Per evitare che il tamburo si srotoli per inerzia dopo l'urto della cucchiara, è possibile installare un dispositivo di frenatura speciale.

Nell'uso commerciale, l'applicazione del freno è pienamente giustificata, ma per le proprie esigenze si può fare a meno. Con la frizione è possibile regolare la forza trasmessa al dispositivo, tenendo conto del momento dell'urto. Durante il funzionamento, la capacità di determinare questo momento arriva rapidamente con l'esperienza.

Nella parte inferiore della cucchiara si salda o si avvita una scarpa con una valvola a lamelle integrata. La valvola impedisce al terreno di fuoriuscire dall'utensile quando viene sollevato per essere pulito.

Sia l'attrezzatura, sia la cucchiaia, sia il campionatore possono essere realizzati autonomamente o acquistati presso i negozi di edilizia. Su come realizzare un utensile di perforazione per trivellazione manuale, è descritto in dettaglio in questo articolo.

Per realizzare la cucchiara sarà necessario un tratto di tubo metallico lungo diversi metri. Il diametro esterno di tale tubo dovrebbe essere inferiore di circa 20 mm rispetto al diametro interno del tubo di rivestimento. Ad esempio, se si utilizza un tubo di rivestimento in acciaio da 133 mm, per la cucchiara sarà adatto un tubo con diametro di 108 mm.

Lo spessore delle pareti del tubo per la cucchiara può raggiungere i 10 mm. Allo stesso tempo, è necessario correlare le dimensioni e il peso del dispositivo. Deve essere sufficientemente pesante da smuovere e catturare efficacemente il terreno all'impatto.

Ma bisogna ricordare che la potenza del motoriduttore deve essere sufficiente per estrarre la cucchiara piena. Un peso di 30-40 kg è considerato del tutto sufficiente. Una volta scelto il tubo, è necessario saldare o avvitare una scarpa con valvola a lamelle nella parte inferiore.

In alto si salda una griglia di protezione e una maniglia a cui bisogna fissare un cavo metallico. La parte inferiore può essere affilata verso l'interno per migliorare la rottura del terreno. Invece di affilare il bordo, si possono saldare nella parte inferiore barre appuntite o pezzi di metallo affilati.

Più o meno allo stesso modo, con un pezzo di tubo si realizza un contenitore per la perforazione del pozzo nei terreni argillosi. Solo che in questo caso non serve la valvola, e lungo la lunghezza del tubo si fanno dei fori verticali per poter pulire il contenitore dal terreno appiccicoso.

Oltre all'installazione e al bailer, saranno necessari alcuni materiali e dispositivi:

• tubi di rivestimento nella quantità necessaria;
• morsetti per fissare i tubi durante la saldatura o la brasatura;
• trivella da giardino;
• un luogo per raccogliere il terreno di scarto;
• un contenitore o un luogo per lo scarico dell'acqua contaminata;
• saldatrice o saldatore per tubi in PVC.

Per la formazione del pozzo è possibile utilizzare tubi di rivestimento, sia metallici che plastici. La parte inferiore del primo tubo di plastica deve essere dotata di una scarpa speciale, che facilita il processo di calata del tubo nel pozzo. I tubi di plastica vengono saldati utilizzando un saldatore progettato per questo scopo.

Imparare a usare questo strumento non è difficile, ma prima di iniziare i lavori è meglio prendere qualche lezione da artigiani più esperti o esercitarsi su pezzi di tubi inutilizzabili. Lavorare con i tubi metallici è un po' più semplice, perché sono più resistenti delle strutture in plastica.

Spesso questo tubo viene semplicemente battuto nel pozzo per calarlo alla profondità desiderata. Per saldare i tubi metallici si usa una saldatrice; se non si ha esperienza con tale attrezzatura, bisogna imparare. Nella maggior parte dei casi per i pozzi si usano tubi con giunzioni filettate, ma la saldatura è considerata più affidabile.

Descrizione della tecnologia di trivellazione

Se tutti i materiali e gli strumenti sono pronti, si può iniziare i lavori. Sopra il punto scelto per il pozzo si monta un treppiede. Sulla puleggia si fa passare il cavo metallico del bailer e lo si avvolge sull'albero del riduttore. Nel terreno sotto il bailer, con l'aiuto di una trivella da giardino, si pratica un foro di diametro tale che il bailer possa passarvi.

Si può iniziare la perforazione. La sonda a percussione sollevata sopra il foro viene semplicemente gettata verso il basso. L'impatto smorza il terreno, la valvola si apre e la cavità della sonda si riempie di terreno.

Di solito non si fa un solo colpo, ma tre o quattro, affinché la sonda si riempia al massimo di terreno. Poi la si solleva dal pozzo verso l'alto, si apre la valvola e si espelle il terreno catturato dall'attrezzo.

La sonda vuota viene nuovamente gettata nel pozzo più volte, e così via. Gradualmente il pozzo diventa più profondo. Per proteggere le pareti dal crollo, è necessario calare all'interno il primo tubo di rivestimento.

Con la sonda a percussione si può perforare un pozzo anche in cantina, specialmente se il pavimento e il soffitto non sono ancora stati posati. Al posto del treppiede, come supporto per l'attrezzo si utilizzano le travi del tetto, sulle quali si fissa la carrucola per il cavo della sonda.

Il tubo viene trattenuto con fascette speciali per evitare che scenda troppo in profondità. Quando necessario, la lunghezza del tubo di rivestimento viene aumentata saldando, avvitando o brasando i tubi tra loro.

Si ritiene che un pozzo poco profondo possa essere prima perforato e poi si installino i tubi, ma è molto più sensato installare i tubi subito. Ciò proteggerà sicuramente le pareti del pozzo dal crollo.

È molto importante installare correttamente nel pozzo il primo tubo di rivestimento. La sua posizione viene regolata con la livella e fissata accuratamente. La posizione degli altri tubi viene regolata in base al primo tubo. Se fin dall'inizio il tubo viene posizionato in modo inclinato, ciò può complicare la perforazione, l'installazione della pompa del filtro, la manutenzione del pozzo, ecc.

Lo strato superiore di terreno argilloso è solitamente molto compatto a causa della grande quantità di inclusioni argillose. Lo si attraversa con l'ausilio di un bicchiere, il cui dispositivo è descritto sopra. Si agisce come con la sonda a percussione: lo si getta nel pozzo, lo si estrae, lo si pulisce, ecc. Dopo aver superato questo tratto difficile, si può riutilizzare la sonda a percussione.

Per rendere più comoda la connessione dei tubi di rivestimento, il bordo superiore e inferiore del tubo che viene collegato alla colonna già approfondita vengono fissati con appositi morsetti in metallo o legno.

Possono sorgere difficoltà anche durante l'attraversamento di sabbie mobili, se nel processo di perforazione il pozzo passa attraverso questo strato ricco d'acqua. Alcuni esperti ritengono che per accelerare i lavori abbia senso introdurre acqua nella tubazione di rivestimento e asportare il terreno liquido.

Di solito, invece, la perforazione con la trivella a tazza viene eseguita "a secco". Ciò consente di determinare con sufficiente precisione la comparsa di acqua nel pozzo, che indica che è stato raggiunto lo strato acquifero.

Interrompere la perforazione non appena appare acqua nel pozzo è un errore comune dei principianti. Si consiglia di continuare la perforazione e approfondire nel successivo strato di terreno di circa mezzo metro. In questo modo sarà garantita la portata massima del pozzo. Poi non resta che pompare il pozzo, calare la pompa, sistemare la testa del pozzo, ecc.

Scelta: con filtro o senza?

Per evitare l'ingresso di contaminanti nel pozzo, all'interno del pozzo viene installato un secondo tubo con un filtro per pozzo. Viene realizzato con un lungo segmento di tubo, il cui diametro deve essere inferiore al diametro del tubo di rivestimento. La parte superiore del tubo viene utilizzata come premistoppa, mentre nella parte centrale vengono praticati molti fori.

Sul segmento di tubo con cui si realizza il filtro per pozzo, è necessario praticare una serie di fori frequenti e abbastanza grandi. Tale perforazione garantirà un rapido afflusso di acqua filtrata nel pozzo.

La parte perforata viene coperta con una rete a trama fitta, ma in caso estremo va bene anche una normale rete a maglia fine, ad esempio con parametri 0,2x0,13. La rete può essere fissata con filo metallico.

La parte inferiore del filtro funge da sedimentatore, lì non è necessaria la perforazione. Se in un pozzo realizzato con metodo a coclea si può calare il filtro mediante aste collegate tra loro, quando si esegue la perforazione a percussione con cavo il filtro viene calato mediante un cavo metallico.

Il filtro perforato per pozzo deve essere coperto con una rete metallica a trama fitta e fissato con filo di acciaio inossidabile. Invece della rete a trama fitta, si può utilizzare una normale rete abbastanza fine.

Ciò non consente di premere il filtro con forza sufficiente per garantire la tenuta della struttura quando viene collegato al premistoppa. In tal caso, si può utilizzare efficacemente il nastro sigillante precompresso (PSUL) – un nastro sigillante precompressato. Questo materiale è ampiamente utilizzato nell'installazione di finestre in PVC.

Questo nastro deve essere avvolto sul bordo del filtro e immediatamente calato nel pozzo, poiché il PSUL si espande piuttosto rapidamente. Se il filtro viene calato subito dopo l'avvolgimento del nastro, esso si espanderà nella parte inferiore e garantirà una tenuta ermetica del filtro. Dopo che il filtro è stato calato, il tubo di rivestimento viene sollevato con cautela verso l'alto.

PSUL – nastro sigillante precompresso autoespandente viene utilizzato per l'installazione di finestre in PVC, ma è adatto per creare il premistoppa del filtro del pozzo. È necessario avvolgere il PSUL per circa 30 cm nella parte superiore del filtro e calarlo immediatamente nel pozzo.

La maggior parte del filtro deve trovarsi al di sotto del bordo del tubo di rivestimento. Per sollevare il tubo, è possibile utilizzare due martinetti da 5 tonnellate. La parte del tubo estratta in superficie viene tagliata o svitata. Per evitare che il morsetto scivoli, vengono saldati pezzi di tondino sul tratto di tubo sporgente.

Il metodo di perforazione a percussione consente di creare un pozzo senza filtro. Per allestirlo in questo modo, è necessario calare il tubo di rivestimento al di sotto della falda acquifera per circa 0,5 metri. Nella perforazione a coclea o a carotaggio 'umido' è difficile estrarre la carota dal pozzo. La sonda a cavo estrae facilmente le rocce detritiche sciolte e sature d'acqua.

Schema di costruzione del pozzo senza filtro: 1 – pozzo; 2 – falda acquifera – orizzonte; 3 – imbuto di presa d'acqua; 4 – tetto; 5 – colonna di rivestimento; 6 – sabbia; 7 – cavità formatasi durante il pompaggio della sabbia con l'airlift

Dopo che il tubo di rivestimento è stato installato saldamente, si calano due tubi flessibili nel pozzo. Attraverso uno di essi viene immesso un flusso d'acqua, mentre attraverso l'altro viene insufflata aria tramite un compressore. In questo modo si ottiene il cosiddetto airlift, e il flusso d'acqua impedisce la formazione di un tappo di sabbia.

Di conseguenza, attraverso il tubo di rivestimento fluirà una miscela di acqua, sabbia e aria, che deve essere scaricata in un contenitore separato. Una volta che la miscela si sarà depositata, è necessario misurare il volume di sabbia accumulata dal pozzo. Secondo i manuali, ogni metro cubo di tale sabbia equivale a circa 4,5 metri cubi di portata.

Con i metodi di perforazione a carotaggio e a coclea per pozzi di captazione idrica, ci introduce un altro articolo, che consigliamo di consultare.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Dimostrazione visiva della perforazione di un pozzo con la sonda a cavo:

Video #2. Combinazione di perforazione a coclea su terreno duro e uso della sonda a cavo per attraversare sabbia fine satura d'acqua:

Video #3. Variante interessante del dispositivo della sonda a cavo e della tazza di perforazione:

La perforazione a percussione con cavo presenta numerosi vantaggi rispetto al più comune metodo a coclea. La sonda a cassetta e gli altri strumenti sono facili da realizzare con materiali di recupero. Anche il processo di perforazione è semplice, soprattutto se i possibili problemi vengono previsti fin dall'inizio.

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