Il controllo dell’acqua negli scavi
La presenza di acqua di falda rappresenta una delle principali criticità nell’esecuzione di scavi, fondazioni, vasche, reti fognarie, sottoservizi e opere interrate. Quando il fondo dello scavo si trova al di sotto del livello piezometrico, l’acqua tende a infiltrarsi all’interno dell’area di lavoro. Il problema non riguarda soltanto il possibile allagamento, ma anche le conseguenze che la filtrazione può produrre sul comportamento del terreno.

La presenza di acqua può infatti determinare:

• diminuzione della resistenza del terreno;
• instabilità delle pareti dello scavo;
• erosione e trascinamento delle particelle fini;
• sifonamento;
• ribollimento o sollevamento del fondo;
• difficoltà nell’esecuzione delle fondazioni;
• danneggiamento delle opere provvisionali;
• cedimenti nelle aree circostanti.

In queste condizioni non è sempre sufficiente raccogliere l’acqua che entra nello scavo mediante una pompa sommersa collocata in un pozzetto. È spesso necessario intervenire preventivamente sulla falda, abbassandone temporaneamente il livello mediante un sistema di drenaggio controllato. Uno dei sistemi più diffusi per raggiungere questo risultato è il Well Point.

Che cos’è un sistema Well Point
Il sistema Well Point è un impianto temporaneo di drenaggio utilizzato per abbassare il livello della falda acquifera intorno a uno scavo. È costituito da una serie di piccoli elementi filtranti, chiamati appunto well point, inseriti nel terreno e collegati mediante tubazioni verticali a un collettore principale. Il collettore è connesso a una pompa in grado di aspirare contemporaneamente acqua e aria, creando una depressione all’interno dell’intero sistema. L’acqua presente nei pori del terreno viene richiamata verso le punte filtranti, risale attraverso le tubazioni verticali e viene quindi convogliata verso il punto di scarico. Il Well Point non ha quindi lo scopo principale di eliminare l’acqua già entrata nello scavo, ma di abbassare preventivamente la superficie piezometrica, mantenendola a una quota inferiore rispetto al fondo dello scavo.

I componenti principali dell’impianto
Un impianto Well Point è generalmente costituito dai seguenti elementi:

• punte filtranti;
• tubi di risalita;
• raccordi flessibili;
• collettore principale;
• pompa autoadescante o pompa per vuoto;
• separatore aria-acqua;
• tubazione di mandata;
• eventuali piezometri e strumenti di controllo.

Le punte filtranti
Le punte filtranti sono elementi cilindrici di piccolo diametro, dotati nella parte terminale di una superficie forata o fessurata. La loro funzione è consentire il passaggio dell’acqua impedendo, per quanto possibile, il trascinamento delle particelle solide. La dimensione delle aperture del filtro deve essere scelta in funzione della granulometria del terreno. Un filtro non adeguato può provocare:

• ingresso di sabbia nell’impianto;
• erosione interna del terreno;
• intasamento della punta;
• riduzione della portata;
• formazione di vuoti e cedimenti localizzati.

I tubi di risalita e il collettore
Ogni punta filtrante è collegata al collettore mediante un tubo verticale, detto anche tubo di risalita. I collegamenti devono garantire una buona tenuta all’aria. Anche una modesta infiltrazione può infatti ridurre la depressione disponibile e compromettere l’efficienza dell’intero impianto.

La pompa
La pompa rappresenta il cuore del sistema. Nei sistemi Well Point tradizionali deve essere in grado di aspirare e separare una miscela composta da acqua e aria. Non è pertanto sufficiente utilizzare una comune pompa centrifuga non predisposta per questo tipo di funzionamento.

La pompa deve garantire:

• portata sufficiente;
• depressione stabile;
• continuità di esercizio;
• capacità di gestire l’ingresso di aria;
• affidabilità per tutto il periodo di funzionamento.

Come si installa un sistema Well Point
Le punte Well Point vengono normalmente disposte lungo il perimetro dello scavo oppure lungo uno o entrambi i lati di una trincea. L’interasse tra le punte non può essere stabilito in maniera standard, ma deve essere definito sulla base delle caratteristiche del terreno e dello scavo.

I principali parametri da considerare sono:

• permeabilità del terreno;
• granulometria;
• spessore dello strato acquifero;
• livello iniziale della falda;
• abbassamento richiesto;
• profondità dello scavo;
• geometria dell’area;
• presenza di strati poco permeabili;
• portata presumibile dell’acqua;
• distanza da edifici e sottoservizi.

L’installazione può avvenire mediante perforazione preventiva oppure tramite infissione con getto d’acqua in pressione, tecnica comunemente chiamata jetting. Il getto d’acqua facilita la penetrazione della punta nel terreno, disgregando temporaneamente il materiale circostante. Dopo l’installazione, i tubi verticali vengono collegati al collettore e l’impianto viene sottoposto a una verifica di tenuta. Il pompaggio deve generalmente iniziare prima dell’esecuzione dello scavo, in modo che la falda abbia il tempo di abbassarsi e raggiungere una configurazione sufficientemente stabile.

Il cono di depressione

Quando una punta Well Point entra in funzione, il livello della falda si abbassa maggiormente nelle immediate vicinanze del filtro e progressivamente meno allontanandosi da esso. Si forma così il cosiddetto cono di depressione. In un impianto correttamente dimensionato, i coni di depressione prodotti dalle singole punte si sovrappongono, generando un abbassamento relativamente uniforme della falda lungo tutta l’area interessata dallo scavo.

L’efficacia del sistema dipende quindi non soltanto dalla potenza della pompa, ma anche da:

• numero delle punte;
• profondità di installazione;
• interasse;
• continuità degli strati permeabili;
• caratteristiche idrauliche del terreno;
• distanza tra il sistema e lo scavo.

Aumentare indiscriminatamente la potenza della pompa non risolve necessariamente un problema di drenaggio. Se le punte sono insufficienti, mal distribuite o installate in uno strato poco permeabile, l’impianto può risultare inefficace anche con una pompa di elevata capacità.

In quali terreni è efficace
Il sistema Well Point risulta particolarmente efficace nei terreni permeabili o mediamente permeabili, come:

• sabbie fini;
• sabbie medie;
• sabbie limose;
• limi sabbiosi;
• terreni stratificati con livelli drenanti continui.

Nei terreni molto permeabili, come ghiaie e sabbie ghiaiose, l’afflusso d’acqua può essere particolarmente elevato. In tali condizioni può essere necessario:

• aumentare il numero delle punte;
• ridurre l’interasse;
• utilizzare collettori di maggiore diametro;
• impiegare più pompe;
• ricorrere a pozzi profondi con pompe sommerse.

Nei terreni molto fini e scarsamente permeabili, come limi compatti e argille, l’acqua si sposta invece molto lentamente verso le punte. Il sistema tradizionale può pertanto risultare poco efficace. In alcuni casi si adottano sistemi Well Point assistiti dal vuoto, nei quali la depressione non agisce soltanto nelle tubazioni, ma viene trasmessa anche al terreno circostante, favorendo il drenaggio dei terreni a permeabilità ridotta.

Quanto può essere abbassata la falda
Un singolo stadio Well Point è condizionato dal limite fisico dell’aspirazione. In teoria, la pressione atmosferica potrebbe sostenere una colonna d’acqua di circa dieci metri. Nella pratica, tuttavia, l’altezza utile è sensibilmente inferiore a causa di:

• perdite di carico;
• ingresso di aria;
• rendimento della pompa;
• temperatura dell’acqua;
• quota altimetrica del sito;
• caratteristiche delle tubazioni;
• condizioni reali di esercizio.

Per questo motivo, con un impianto tradizionale a singolo stadio, l’abbassamento concretamente ottenibile è normalmente dell’ordine di alcuni metri. Quando lo scavo è più profondo, è possibile utilizzare un sistema a più stadi:

1. si installa il primo anello Well Point;
2. si avvia il pompaggio;
3. si abbassa la falda;
4. si esegue una prima fase di scavo;
5. si installa un secondo anello a una quota inferiore;
6. si prosegue con il pompaggio e con lo scavo.

Per profondità elevate o per acquiferi di notevole spessore può essere più opportuno ricorrere a pozzi profondi dotati di pompe sommerse.

Well Point e pompaggio diretto dal fondo
Il drenaggio Well Point non deve essere confuso con il semplice pompaggio dell’acqua dal fondo dello scavo. Nel pompaggio diretto, l’acqua viene lasciata entrare all’interno dello scavo e viene successivamente raccolta mediante canalette e pozzetti. Questo sistema può essere adatto per:

• acque meteoriche;
• modeste infiltrazioni;
• scavi temporanei di limitata profondità;
• terreni stabili e poco erodibili.

Quando l’afflusso proviene direttamente dalla falda, il pompaggio dal fondo può invece richiamare acqua e terreno verso l’interno dello scavo.

Ciò può determinare:

• trascinamento delle particelle fini;
• erosione localizzata;
• formazione di cavità;
• instabilità delle pareti;
• perdita di portanza del fondo;

Il Well Point interviene invece prima che l’acqua raggiunga lo scavo, abbassando il livello piezometrico e riducendo le pressioni interstiziali.

Il rischio di sifonamento e sollevamento del fondo
Uno degli aspetti più delicati riguarda gli scavi eseguiti in terreni permeabili o in presenza di acquiferi confinati. Se la pressione dell’acqua al di sotto del fondo dello scavo è sufficientemente elevata, il gradiente idraulico ascendente può ridurre le tensioni efficaci del terreno. Il terreno può quindi perdere consistenza e assumere un comportamento apparentemente fluido.

Le possibili conseguenze sono:

• ribollimento del fondo;
• sifonamento;
• trascinamento di sabbia;
• sollevamento del terreno;
• ingresso improvviso di acqua;
• collasso localizzato o generalizzato dello scavo.

Il semplice abbassamento della falda superficiale potrebbe non essere sufficiente in presenza di uno strato acquifero confinato da un livello meno permeabile. È quindi necessario conoscere:

• la stratigrafia;
• la quota dei diversi livelli acquiferi;
• la pressione piezometrica;
• lo spessore dello strato di terreno residuo;
• il peso del terreno sovrastante;
• le condizioni di filtrazione.

L’importanza delle indagini geotecniche
Il progetto di un sistema Well Point deve partire da un’adeguata conoscenza del sottosuolo. Le informazioni principali da acquisire sono:

• successione stratigrafica;
• granulometria dei terreni;
• coefficiente di permeabilità;
• quota della falda;
• variazioni stagionali;
• presenza di falde sospese;
• presenza di acquiferi confinati;
• collegamenti con corsi d’acqua;
• condizioni delle fondazioni vicine;
• presenza di sottoservizi.

La sola lettura del livello dell’acqua durante una perforazione non è sempre sufficiente.

In funzione dell’importanza dell’opera può essere opportuno installare:

• prove di permeabilità;
• prove di pompaggio;
• installazione di piezometri;
• misure periodiche del livello della falda;
• analisi granulometriche;
• monitoraggi topografici.

Gli effetti sugli edifici circostanti
L’abbassamento della falda non interessa esclusivamente l’area interna allo scavo. Il cono di depressione può estendersi al terreno circostante e modificare lo stato tensionale dei terreni sottostanti gli edifici vicini. Riducendo la pressione interstiziale aumenta infatti la tensione efficace del terreno.

Nei terreni compressibili ciò può generare cedimenti, soprattutto in presenza di:

• limi e argille molli;
• terreni organici;
• riporti recenti;
• fondazioni superficiali;
• murature storiche;
• edifici già lesionati;
• sottoservizi rigidi;
• pavimentazioni sensibili ai cedimenti differenziali.

Il rischio dipende da:

• entità dell’abbassamento;
• durata del pompaggio;
• estensione del cono di depressione;
• compressibilità del terreno;
• caratteristiche delle fondazioni;
• velocità di abbassamento e risalita della falda.

In ambito urbano è spesso opportuno predisporre un piano di monitoraggio comprendente:

• piezometri;
• capisaldi topografici;
• livellazioni periodiche;
• fessurimetri;
• inclinometri;
• controlli fotografici;
• soglie di attenzione e di allarme.

In caso di cedimenti o abbassamenti eccessivi può essere necessario modificare lo schema di pompaggio oppure prevedere la reimmissione controllata dell’acqua mediante pozzi di ricarica. Anche un abbassamento temporaneo della falda può produrre effetti sul terreno e sulle strutture circostanti. Una tesi dell’Università di Bologna documenta, in un caso particolare, come la realizzazione di Well Point in un’area vicina avesse prodotto movimenti nel terreno conseguenti all’abbassamento della falda.

Continuità di funzionamento
Una volta raggiunto l’abbassamento previsto, l’impianto deve normalmente rimanere in funzione per tutto il periodo durante il quale lo scavo o l’opera sono vulnerabili alla risalita della falda. Un arresto improvviso può causare:

• allagamento dello scavo;
• perdita di portanza del fondo;
• instabilità delle pareti;
• danneggiamento delle opere provvisionali;
• compromissione delle impermeabilizzazioni;
• galleggiamento di vasche o strutture interrate;
• pericolo per gli operatori.

Nei cantieri più delicati è opportuno prevedere:

• una pompa di riserva;
• un gruppo elettrogeno;
• allarmi per arresto o perdita di depressione;
• controllo remoto;
• sorveglianza anche nelle ore non lavorative;
• ricambi disponibili in cantiere;
• procedure di emergenza;
• vie di esodo sempre praticabili.

Il sistema Well Point deve quindi essere considerato una vera opera provvisionale, da progettare, controllare e mantenere.

La gestione dell’acqua emunta
L’acqua estratta dal sistema Well Point deve essere convogliata verso un recapito idoneo. Non può essere scaricata automaticamente sul terreno, nella rete fognaria o in un corso d’acqua senza una preventiva valutazione.

Occorre verificare:

• provenienza dell’acqua;
• qualità chimica;
• torbidità;
• presenza di solidi sospesi;
• eventuale contaminazione del sito;
• portata di scarico;
• capacità del recapito;
• rischio di erosione;
• disposizioni regionali e comunali;
• regolamento del gestore della fognatura;
• eventuale necessità di autorizzazione.

L’acqua può richiedere:

• sedimentazione;
• filtrazione;
• disoleazione;
• trattamento chimico-fisico;
• campionamento e analisi;
• conferimento a impianto autorizzato.

ARPA Friuli-Venezia Giulia chiarisce che la gestione delle acque emunte mediante Well Point deve essere valutata in relazione alle condizioni del cantiere, all’eventuale contaminazione e al recapito finale. La stessa ARPA descrive il Well Point come una tecnica di drenaggio nella quale l’acqua di falda superficiale viene aspirata attraverso piccoli elementi filtranti collegati a una pompa da vuoto.

Lo scarico non deve inoltre provocare:

• erosione del terreno;
• allagamento di proprietà confinanti;
• sovraccarico della rete fognaria;
• intorbidimento dei corsi d’acqua;
• reimmissione dell’acqua nelle immediate vicinanze dello scavo.

La disciplina applicabile deve sempre essere verificata con l’autorità competente e con il gestore del recapito.

I controlli durante il funzionamento
Il corretto funzionamento dell’impianto non può essere valutato soltanto osservando se lo scavo appare asciutto. Durante il pompaggio è opportuno controllare:

• livello della falda nei piezometri;
• depressione nel collettore;
• portata estratta;
• presenza di aria nelle tubazioni;
• torbidità dell’acqua;
• trascinamento di sabbia;
• rumorosità della pompa;
• vibrazioni anomale;
• tenuta dei raccordi;
• temperatura delle apparecchiature;
• stabilità delle pareti;
• deformazioni delle opere di sostegno;
• eventuali cedimenti circostanti;
• condizioni del punto di scarico.

La presenza persistente di sabbia nell’acqua emunta rappresenta un segnale da non sottovalutare.

Può indicare:

• filtro non idoneo;
• velocità di aspirazione eccessiva;
• danneggiamento della punta;
• erosione interna del terreno;
• insufficiente formazione del filtro naturale;
• collegamento diretto con uno strato molto sciolto.

In queste condizioni non è corretto limitarsi ad aumentare la potenza della pompa. Occorre individuare la causa e modificare il sistema.

Vantaggi del sistema Well Point
Il sistema Well Point presenta numerosi vantaggi:

• rapidità di installazione;
• modularità;
• possibilità di riutilizzo;
• adattabilità a scavi di forma diversa;
• efficacia nei terreni sabbiosi;
• controllo preventivo della falda;
• riduzione dell’acqua sul fondo;
• minore erosione rispetto al pompaggio diretto;
• possibilità di installazione a più stadi;
• facilità di ampliamento dell’impianto.

È frequentemente utilizzato per:

• trincee fognarie;
• acquedotti;
• sottoservizi;
• vasche interrate;
• stazioni di sollevamento;
• fondazioni;
• sottopassi;
• parcheggi interrati;
• pozzetti;
• opere idrauliche;
• lavori in prossimità di corsi d’acqua.

Tra le principali tecniche di drenaggio di cantiere rientrano Well Point, pozzi profondi, sistemi di bypass e pompe per il controllo delle acque superficiali.

Limiti del sistema
Il Well Point non costituisce una soluzione universale. I principali limiti sono:

• altezza di aspirazione limitata per ogni stadio;
• efficacia ridotta nei terreni argillosi;
• portate elevate nei terreni molto permeabili;
• sensibilità alle infiltrazioni d’aria;
• necessità di funzionamento continuo;
• rumorosità;
• possibile intasamento dei filtri;
• rischio di trascinamento delle particelle fini;
• possibili cedimenti nelle aree circostanti;
• necessità di gestire l’acqua emunta;
• difficoltà in presenza di acquiferi profondi o in pressione.

La scelta tra Well Point, pozzi profondi, trincee drenanti, pompe sommerse, sistemi a vuoto o barriere impermeabili deve derivare da una valutazione tecnica complessiva e non soltanto dalla disponibilità delle attrezzature dell’impresa.

La sicurezza dello scavo
Uno scavo apparentemente asciutto non è automaticamente uno scavo sicuro. Devono essere sempre valutati:

• stabilità delle pareti;
• necessità di armature o opere di sostegno;
• distanza dei materiali dal ciglio;
• sovraccarichi prodotti dai mezzi;
• vibrazioni;
• accessi;
• vie di fuga;
• presenza di sottoservizi;
• rischio di caduta;
• condizioni meteorologiche;
• possibile guasto del sistema di pompaggio;
• velocità di risalita della falda.

Il sistema Well Point riduce la presenza di acqua, ma non sostituisce le verifiche geotecniche e strutturali dello scavo.

Tubazioni, cavi e collettori devono inoltre essere collocati in modo da:

• non ostacolare i percorsi pedonali;
• non interferire con i mezzi;
• non impedire l’evacuazione;
• essere protetti dagli urti;
• evitare scollegamenti accidentali;
• non creare rischi di inciampo.

Lo spegnimento dell’impianto
Anche la disattivazione del sistema deve essere programmata. Lo spegnimento prematuro può causare una rapida risalita della falda e compromettere strutture non ancora completate.

Prima di interrompere il pompaggio occorre verificare che:

• le strutture abbiano raggiunto la resistenza prevista;
• le opere siano stabilmente contrastate;
• il peso della costruzione sia sufficiente a contrastare il galleggiamento;
• le impermeabilizzazioni siano complete;
• i drenaggi definitivi siano funzionanti;
• i rinterri siano stati eseguiti;
• le pressioni idrostatiche siano compatibili con il progetto;
• gli elementi interrati siano stati verificati al sollevamento.

Lo spegnimento può essere eseguito gradualmente, controllando attraverso i piezometri la risalita della falda e il comportamento delle strutture.

Conclusioni
Il sistema Well Point è una soluzione efficace e versatile per il controllo temporaneo della falda durante l’esecuzione degli scavi. Il suo funzionamento non può però essere ridotto alla semplice installazione di una pompa e di alcune tubazioni. Un impianto correttamente progettato richiede:

• conoscenza geologica e geotecnica del sito;
• definizione dell’abbassamento necessario;
• stima delle portate;
• scelta dei filtri;
• corretta disposizione delle punte;
• verifica della stabilità dello scavo;
• valutazione del rischio di sifonamento;
• controllo degli effetti sugli edifici vicini;
• monitoraggio piezometrico;
• continuità di alimentazione;
• gestione dell’acqua emunta;
• procedure di emergenza;
• programmazione dello spegnimento.

L’acqua presente nel sottosuolo non deve essere considerata soltanto un elemento da eliminare. Essa è una componente fondamentale del comportamento geotecnico del terreno, perché influenza le pressioni interstiziali, le tensioni efficaci, la resistenza e la deformabilità. Per questo motivo il controllo della falda deve costituire parte integrante del progetto dello scavo e dell’organizzazione della sicurezza del cantiere.

 Ing. Giovanni Pierini – ZED PROGETTI srl

The Well Point system is a temporary drainage system used to lower the groundwater level around an excavation. It consists of a series of small filtering elements—called well points—inserted into the ground and connected via vertical pipes to a main manifold. The manifold is connected to a pump capable of simultaneously drawing in water and air, creating a vacuum within the entire system. The water present in the soil pores is drawn toward the filter tips, rises through the vertical pipes, and is then conveyed to the discharge point. The primary purpose of the Well Point system is therefore not to remove water that has already entered the excavation, but to proactively lower the water table, maintaining it at a level below the bottom of the excavation.