Interventi di consolidamento e scavo gallerie. Focus sulle tecniche

Interventi di consolidamento e scavo gallerie. Focus sulle tecniche

Consolidamento e scavo gallerie

Le gallerie sono opere in sotterraneo la cui realizzazione comporta la perturbazione dell’equilibrio preesistente del terreno e gli interventi di consolidamento e scavo gallerie che interessano questo tipo di opere richiedono l’utilizzo di tecniche specifiche.

Gli interventi di consolidamento a monte del fronte di scavo, impiegati sia nello scavo tradizionale, sia in quello meccanizzato, possono essere così distinti:

interventi protettivi (o conservativi) che hanno la finalità di canalizzare le tensioni all’esterno del nucleo d’avanzamento e, quindi, non modificano le caratteristiche di resistenza e di deformabilità del terreno al contorno del fronte di scavo. Tra questi si annoverano: i drenaggi in avanzamento, i gusci di terreno consolidati mediante jet-grouting, i gusci di betoncino fibrorinforzato o calcestruzzo ottenuti in avanzamento mediante pretaglio meccanico, le armature (centine), le bullonature, l’arco cellulare;

interventi di rinforzo del nucleo di avanzamento (migliorativi) effettuati con tecniche di consolidamento gallerie atte a migliorare le caratteristiche di resistenza e di deformabilità dell’ammasso prima di eseguire lo scavo, permettendo l’autosostegno del cavo una volta che esso sia stato eseguito.

Gli interventi di rinforzo sono frequentemente realizzati ad esempio mediante iniezioni di preconsolidamento effettuate con infilaggi di tubi in vetroresina (che dopo essere stati inseriti vengono iniettati con miscele cementizie) sub-orizzontali lungo generatrici cilindriche o coniche, o con colonne orizzontali di jet-grouting (iniezione ad altissima pressione di miscela cementizia nel terreno che viene disgregato, rimescolato e combinato con le miscele cementizie).

Interventi di consolidamento e scavo gallerie. Quali tecniche possono essere utilizzate?

Le gallerie possono essere scavate con diverse tecniche in relazione alla profondità dello scavo, alle caratteristiche dei terreni ed alle modalità operative. Lo scavo può essere effettuato:

  • a foro cieco:

con metodo tradizionale (a sezione piena o parzializzata);

con metodo meccanizzato (TBM non scudate e scudate);

  • a cielo aperto (cut and cover) per le gallerie artificiali.

Scavo tradizionale delle gallerie naturali

Il metodo tradizionale richiede l’uso di mezzi meccanici, da scegliere in base alla natura del terreno (pale meccaniche per terreni incoerenti, frese puntuali, rippers per terreni coesivi, martelloni per rocce, ecc.), o l’impiego di esplosivi usati nel solo caso di scavo in roccia dura [9].

Il metodo tradizionale prevede l’esecuzione di fasi costruttive elementari del tipo di quelle sommariamente esposte nel sottostante elenco (Figg. 5÷10) [1, 9, 10]:

  • realizzazione del preconsolidamento del fronte (esecuzione sul fronte dello strato di spritz-beton armato con rete metallica; perforazione; infilaggio tubi in vetroresina; cementazione);
  • esecuzione dei tubi metallici iniettati al contorno (perforazione, inserimento dei tubi e cementazione);
  • posa in opera delle centine (profilati IPE o HE) e spritz-beton (calcestruzzo proiettato), all’occorrenza fibrorinforzato o ad alte prestazioni (“HPS – High Performance Shotcrete”) sino al completo ricoprimento di centine e testate dei bulloni;
  • impermeabilizzazione con geomembrane sintetiche dello spessore di 2 ÷ 3 mm;
  • getto arco rovescio;
  • getto di calcestruzzo per la realizzazione del rivestimento definitivo, di spessore variabile in funzione delle condizioni geomeccaniche.

    Consolidamento gallerie

    Figg. 5 ÷10_ Fasi costruttive elementari_Infrastrutture ferroviarie, metropolitane, tranviarie e per ferrovie speciali_© Maggioli Editore

Scavo meccanizzato delle gallerie naturali

Lo scavo meccanizzato si contraddistingue per la velocità di esecuzione, la continuità realizzativa, l’economia di costi e di tempi e per la sicurezza dei lavoratori. Si tratta di un sistema di scavo ideale per gallerie con diametro di 3÷16 m e di lunghezza superiore a 2÷3 km [11]. Tuttavia è di difficile impiego nel caso di piccoli raggi di curvatura (planimetrici) o laddove ci siano vincoli di tipo logistico per il trasporto ed il montaggio delle macchine.

Le macchine si distinguono in TBM (Tunnel Boring Machine) non scudate o aperte (frese utilizzate prevalentemente per roccia dura) e scudate (impiegate soprattutto quando la roccia è instabile o per venute d’acqua) [12]. Grazie a sofisticati sistemi di automazione e di controllo, queste ultime permettono di eseguire contemporaneamente lo scavo e la messa in opera del rivestimento definitivo della galleria con conci prefabbricati in cemento armato (spessi 25÷30 cm). Ad ogni avanzamento della TBM il tratto di galleria è completo e necessita la sola realizzazione delle finiture (riempimento, canalizzazioni, sovrastruttura ferroviaria, impianti, ecc.).

Per scavi in terreni sciolti e/o privi di autosostegno o sottofalda sono utilizzate macchine a sistema chiuso dei tipi:

  • EBP (Earth Pressure Balance) per terreni impermeabili limo-argillosi;
  • Hydroshield per terreni permeabili sabbio-ghiaiosi.

Lo scavo delle gallerie artificiali

Le fasi di costruzione di una galleria artificiale prevedono lo scavo della trincea, la realizzazione del manufatto (eventualmente prefabbricato) ed il successivo rinterro dell’opera.

In ambito urbano (passanti ferroviari, metroferrovie, tranvie, metropolitane, ecc.), dati i ridotti spazi disponibili per le attività di cantiere, si ricorre quasi sempre al metodo “cut and cover” (anche denominato “metodo Milano”) che richiede più fasi elementari:

  1. l’area viene chiusa al traffico;
  2. si procede allo scavo ed al successivo spostamento dei sottoservizi;
  3. si effettua lo scavo di pre-sbancamento sino alla quota del piano di trivellazione dei pali e del getto delle corree di guida;
  4. si realizza lo scavo ed il getto delle due paratie di pali (piedritti della galleria) e quindi dei cordoli di sommità;
  5. si effettua lo scavo a cielo aperto, tra le due paratie, della parte superiore della sezione, fino all’intradosso della futura galleria da realizzare;
  6. si prepara il terreno, si dispongono le armature e si effettua il getto di calcestruzzo, realizzando in tal modo la copertura della galleria (soletta superiore);
  7. si impermeabilizza la copertura;
  8. si rinterra lo scavo;
  9. si effettua lo scavo in sotterraneo della parte inferiore della sezione della galleria tra le strutture già realizzate che fungono da sostegno provvisorio;
  10. si realizza il getto di livellamento e si pone l’impermeabilizzazione;
  11. si dispone l’armatura e si realizza il solettone di fondo in c.a.;
  12. si creano le contropareti laterali di rivestimento interno;
  13. si realizza la nuova pavimentazione stradale in modo da ripristinare la circolazione di superficie;
  14. si realizza la sovrastruttura e l’impiantistica.
Leggi gli approfondimenti e scopri di più sul progetto Passaggi Sicuri

[1] Lunardi, P. Design and Construction of Tunnels. Analysis of controlled

[9] Policicchio, F. Lineamenti di infrastrutture Ferroviarie. Firenze University Press, 2007

[10] Bringiotti, P. Guida al tunnelling: l’arte e la tecnica. Ediz. Pei, Parma, 1996

[11] Tanziani, M. Scavo meccanizzato di opere sotterranee e gallerie. Dario Flaccovio Editore, 2008

[12] Maidl, B., Herrenknecht, M., Maidl, U., Wehrmeyer, G. Mechanised Shield Tunnelling, Wilhelm Ernst & Sohn, 2nd Edition, 2012

L’articolo è tratto dal volume:

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