Dalla sottosuperficie al sottozero
Le tecniche di idrodemolizione sono state utilizzate per il contratto di ristrutturazione del muro della diga della centrale idroelettrica svedese di Jäpströmmen e delle tre paratoie, utilizzando l’attrezzatura robotica di idrodemolizione Aqua Cutter di Aquajet, con operazioni subacquee e temperature notturne di -25ºC.
Lo specialista svedese di idrodemolizioni E-Schakt ha iniziato i lavori di ristrutturazione della diga in cemento e dei tre sfioratori della centrale idroelettrica di Jäpströmmen, a circa 80 km a ovest di Ostersund, nella Svezia centrale, per far fronte all’aumento dei volumi d’acqua.
Costruita nel 1944 e situata sul lago Kallsjön, le pareti della diga e le strutture in cemento delle tre paratoie si sono gravemente deteriorate a causa di metodi e materiali di costruzione inadeguati e della successiva manutenzione.
La regione è soggetta a forti temperature sotto lo zero per tutto l’inverno e questo ha provocato notevoli danni da gelo e ghiaccio sulle facciate in calcestruzzo, con fessurazioni estese.
La forte crescita di muschio sulle pareti di cemento nei mesi estivi ha ulteriormente aggravato la situazione, provocando ulteriori infiltrazioni d’acqua nelle fessure del cemento.
Fortum, l’azienda privata che gestisce la centrale elettrica e che fornisce energia alla rete nazionale, si è aggiudicata un contratto di due anni con Skanska per la ristrutturazione completa delle pareti della diga, delle strutture delle paratoie e dei tre sfioratori.
Inizio della Fase 1
E-Schakt si è aggiudicata un subappalto in tre fasi, con l’inizio dei lavori della Fase 1 nel settembre 2009, per la rimozione del calcestruzzo della soletta superiore e del muro laterale della diga, oltre che della struttura della paratoia 3; tutte tecniche di idrodemolizione impegnative.
Skanska sostituirà quindi le aree trattate con nuovo calcestruzzo e, dove necessario, con nuove armature, in modo che E-Schakt possa iniziare la Fase 2.
L’inizio dei lavori è previsto per maggio 2010, sempre con l’idrodemolizione del muro della diga sul lato del lago, comprese le operazioni subacquee e la porta 2.
Il terzo contratto di 12 settimane è previsto per novembre 2010 e comprenderà il cancello 1 più la rimozione di un quarto cancello di piccole dimensioni e la sua sostituzione con una nuova struttura a muro della diga.
L’uso delle tecniche di idrodemolizione garantisce l’assenza di danni alle armature, riduce al minimo il rischio di rimozione del calcestruzzo, elimina l’inquinamento da polvere e silice cristallina e lascia una superficie di adesione superiore. Inoltre, è molto più veloce dei metodi di rimozione meccanica e richiede molta meno manodopera.
Idrodemolizione
E-Schakt sta utilizzando le attrezzature per l’idrodemolizione della svedese Aquajet Systems, che comprendono un robot HVD Evolution Aqua Cutter, un Aqua Frame per le operazioni subacquee e un alimentatore PP-700 Ecosilence.
Muro della diga
Caratterizzata da una lunghezza totale di 41,8 m, la struttura della diga interamente in calcestruzzo ha un’altezza massima di 14 m, una soletta superiore larga 2,5 m e una base larga 6 m.
Nella Fase 1, E-Schakt ha rimosso 500 mm di profondità del calcestruzzo dalla soletta superiore e in un periodo di cinque settimane ha praticamente completato l’idrodemolizione della parete laterale della diga fino a una profondità di 200 mm, utilizzando sia il robot Aqua Cutter che Aqua Frame per il fronte angolare.
Una caratteristica fondamentale del robot Aquajet è stata, secondo il capocantiere di E-Schakt, Andreas Nordström, la capacità di eseguire tagli geometrici triangolari, una caratteristica unica dei sistemi Aquajet.
Con tre sezioni triangolari della parete, ciascuna delle quali misura 4 m x 2 m, il sistema ha eliminato la necessità di ricorrere a metodi alternativi che richiedono molto tempo.
“Un altro vantaggio è stato il montante alto 12 metri che ci ha permesso di lavorare alla massima altezza”.
Un canale profondo 1 m scavato lungo il “fronte” della diga fornirà l’accesso al robot Aqua Cutter per continuare la rimozione del calcestruzzo deteriorato sotto il livello del suolo.
Durante la seconda fase del contratto, E-Schakt rimuoverà 5,5 m di calcestruzzo sull’elemento verticale del lato a monte della diga fino a una profondità di 200 mm, di cui almeno 1 m sott’acqua.
Per questa operazione, il robot Aqua Frame sarà posizionato sulla parete verticale della diga a monte e sarà fissato alla parete dai sommozzatori. Poi, in stretta collaborazione con i sommozzatori di Skanska, l’operatore di E-Schakt potrà continuare l’operazione di idrodemolizione sott’acqua a distanza dalla superficie.
L’Aqua Frame comprende binari laterali di 8 metri con un binario di traslazione di 4 metri per sostenere la lancia oscillazione nella testa dell’ugello che continua a funzionare a 1000 bar a una velocità di 260 l/min – 330 l/min a seconda della profondità di rimozione.
Paratoie
L’installazione di Järpströmmen prevede tre paratoie in acciaio, una con pozzetto e due senza pozzetto, con sfioratori in calcestruzzo.
I tre cancelli hanno una lunghezza totale di quasi 60 metri e un’altezza massima di 16 metri.
In ognuna delle tre fasi di ristrutturazione, un singolo cancello verrà rimosso a turno per la sabbiatura e il ritiro. Le tecniche di idrodemolizione su tutte le strutture in cemento dei cancelli seguiranno la rimozione del cancello.
Questo aspetto normalmente creerebbe problemi agli appaltatori per i numerosi angoli da trattare ma, dice Andreas Nordström, “È l’elemento più difficile ma siamo fiduciosi che l’esclusivo sistema di controllo dell’Aquajet ci aiuterà a rispettare i tempi previsti”.
In totale, il contratto prevede la rimozione di oltre 162 m3 di calcestruzzo dalla diga e 439 m3 per tutti e tre gli sfioratori.
Temperature di congelamento
La probabilità che le temperature notturne scendano al di sotto dei -20ºC è la principale preoccupazione del subappaltatore durante le operazioni dei mesi invernali.
“Attualmente, a metà ottobre stiamo registrando temperature diurne di -9ºC”, conferma Andreas.
“Con il fiume a valle già ghiacciato per l’inverno, il progetto potrebbe diventare un gigantesco cubo di ghiaccio. Oggi la temperatura è di soli -7ºC, ma di notte farà molto più freddo”.
Per evitare che i tubi si congelino durante la notte, E-Schakt è ricorsa a far passare continuamente l’acqua attraverso i tubi ad alta pressione per tutta la notte e, scollegando l’alimentatore, a far passare l’acqua nel fiume a valle.
Nelle pompe dell’acqua viene mantenuto un circuito riscaldato 24 ore su 24, 7 giorni su 7, e viene applicato l’antigelo anche ai tubi flessibili Nelle pompe dell’acqua viene mantenuto un circuito riscaldato 24 ore su 7, e viene applicato l’antigelo anche ai tubi flessibili.
“Si tratta di prepararsi all’abbassamento della temperatura notturna, altrimenti il mattino dopo avremo un vero problema”, ha aggiunto.
Come prima cosa ogni mattina, l’aria ad alta pressione viene fatta scorrere nei tubi per eliminare l’antigelo prima di ricollegarli alla centralina.
Allo stesso modo, durante le pause diurne per i pasti e le riunioni, le apparecchiature vengono tenute in “idle” invece di essere spente.
Per ogni contratto di 12 settimane, E-Schakt ha un team di tre operatori che lavorano su turni di 12 ore, 7 giorni su 7, con un ciclo di cambio di 7 giorni.
Stazione idroelettrica di Järpströmmen
La centrale è stata costruita nel 1944 e dispone di tre turbine da 118 MW che forniscono 415 GWh/anno di elettricità per la rete nazionale.
Con un’altezza di caduta di 66 m fino all’impianto sotterraneo, le turbine sono alimentate da un flusso d’acqua di 220 m3/sec proveniente dal lago Kallsjön, di 156 km2, il sesto lago più grande della Svezia con una profondità di 134 km.