Sicurezza e tutela della salute nella realizzazione delle gallerie

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1 Sicurezza e tutela della salute nella realizzazione delle gallerie Intervento del dott. ing. Carmelo G. Catanoso Brescia, 1 dicembre

2 Tipologia Le gallerie sono opere sotterranee alla cui realizzazione si ricorre quando non è possibile o conveniente economicamente che un tracciato stradale segua la morfologia del territorio attraverso opere di superficie. Naturali Artificiali Sezione galleria inglobata dall ammesso del terreno Scavo a foro cieco 1) Scavo preliminare trincea 2) Esecuzione strutture a cielo aperto 3) Ricopertura dell opera Parietali Paramassi naturali realizzate all interno di fianchi vallivi con coperture estremamente esigue sul paramento di valle 2 artificiali realizzate per proteggere la sede stradale da caduta di massi.

3 3 Definizioni

4 Indagini geognostiche Fase Preliminare Individuazione direttrici più favorevoli Indagini approfondite Studi approfonditi Elaborati tecnici Seguendo le direttrici individuate: Rilevamento geologico e geomeccanici di dettaglio Geomorfologici e idrogeologici dell area Individuazione aree critiche con necessità di indagini geognostiche approfondite Tracciato Individuazione del tracciato più favorevole 4

5 Problematiche Terreni sciolti Scarsa resistenza Presenza acqua Roccia Grado fratturazione Condizioni giacitura rocce stratificate Deformazioni (faglie, pieghe) 5

6 Problematiche Pieghe (Tensioni residue) Faglie (Acque e materiale di scarsa/nulla autoportanza) 6

7 Problematiche Tipo di copertura (Materiali sciolti,.) Superficiali Dissesti superficiali Fenomeni carsici Fenomeni alterazione superficiale 7

8 Problematiche Presenza convergenze elevate Profonde Bruschi detensionamenti con possibile violenta proiezione di materiale in galleria (Colpo di montagna) Possibile presenza elevate temperature 8

9 Problematiche Idrogeologiche Gas Acqua per presenza di materiale di elevata permeabilità. sotto falda Terreni grisoutosi. Presenza altri gas Acque aggressive Materiali rigonfianti Materiali pericolosi Acque con ph < 6,5 che aggrediscono il cls. Aumentano di volume a contatto con l aria (es.: caolinite). Amianto, Uranio, ecc. 9

10 Uno dei sistemi di classificazione delle rocce (Rabcewicz Pacher) 10

11 Metodo di scavo Scavo Convenzionale Scavo Meccanizzato con frese Esplosivo Escavatore Ripper Fresa puntuale TBM SCUDO Aperte Scudate Pieno Parziale 11

12 Fasi di Lavoro 1. Preparazione imbocco 2. Preconsolidamento 3. Scavo 4. Smarino 5. Prerivestimento 6. Costruzione arco rovescio 7. Costruzione murette 8. Impermeabilizzazione 9. Rivestimento definitivo 12

13 Preparazione imbocco 13

14 Preparazione imbocco e preconsolidamento esterno 14

15 Preparazione imbocco e preconsolidamento esterno 15

16 Preparazione imbocco e preconsolidamento in galleria Iniezioni Infilaggi Jet Grouting armato Spritz beton fibrorinforzato 16

17 Preconsolidamento in galleria - Iniezioni Le iniezioni sono interventi migliorativi effettuati in rocce o terreni dotati di una certa permeabilità. Sono iniettate in pressione miscele di cemento o silicatiche all interno di perforazioni eseguite precedentemente 17

18 Preconsolidamento in galleria Infilaggi Gli Infilaggi sono una serie di armature realizzate con una perforazione e il successivo posizionamento di aste, in genere di diametro 88 mm, aventi funzione portante. 18

19 Preconsolidamento in galleria Infilaggi 19

20 Preconsolidamento in galleria Jet grouting armato Il Jet Grouting armato consiste nell iniezione ad altissima pressione ( bar) di miscele cementizie. La tecnica del jet-grouting per il consolidamento dei terreni è basata, in estrema sintesi, sulla disgregazione e sulla contemporanea miscelazione del terreno stesso con un fluido stabilizzante (in genere una miscela di acqua e cemento); il terreno disgregato e la miscela stabilizzante, una volta giunti a maturazione, costituiscono un conglomerato con buone capacità di resistenza. Nel jet grouting armato, le colonne realizzate contengono un armatura. 20

21 Preconsolidamento in galleria Spritz Beton fibrorinforzato Lo spritz beton si può applicare direttamente sul terreno/roccia per sigillare la superficie e contrastarne l allentamento. Per aumentare la resistenza statica dello strato di spritz-beton si può associare una rete singola o doppia di armatura. Per scopi particolari si può impiegare lo spritz-beton con fibre inacciaio. 21

22 Scavo di avanzamento con esplosivo Perforazione con jumbo Caricamento della volata Brillamento della volata Rimozione dello smarino Disgaggio preliminare Disgaggio meccanico Posa reti di armatura rivestimento provvisorio Posa centine Posa bulloni di armatura Posa betoncino proiettato (spritz-beton) manuale e con apparecchiature radiocomandate Realizzazione delle murette Posa dell impermeabilizzazione Rivestimento definitivo 22

23 Scavo- Valutazioni preventive In funzione dei limiti di spazio imposti dalle caratteristiche progettuali della galleria, devono essere definite le modalità con cui organizzare le attività lavorative nelle singole aree con un sufficiente livello di sicurezza facendo attenzione: 1. all ingombro della macchina di scavo, 2. al sistema di raccolta ed allontanamento dei materiali di risulta, 3. alla movimentazione ed alla posa delle centine, 4. alle modalità di esecuzione dello spritz-beton e dei rivestimenti, 5. ecc. 23

24 Scavo con esplosivo Criteri procedurali di sicurezza da adottare durante l esecuzione di tale fase di lavoro: 1. tipologia esplosivo e quantità impiegata nelle volate, 2. sistemi di innesco/brillamento/detonazione, 3. modalità controllo corretto brillamento, 4. ecc. 24

25 Scavo con esplosivo Metodologia Realizzazione di idonei fori per l alloggiamento delle cariche nella roccia da abbattere. Mezzi Mezzi meccanici chiamati Jumbo dotati di una serie di perforatrici Volata L insieme delle mine alloggiate all interno di detti fori costituisce la volata. 25

26 Scavo con esplosivo Brillamento (Sfondo 4-5 m) Il brillamento non avviene contemporaneamente per tutta la carica, ma vi è un certo sfasamento temporaneo di pochi millisecondi tra zone adiacenti Parte centrale sezione: creare allentamento tensionale nella roccia. Contorno sezione: creare una superficie di discontinuità tra l ammasso indisturbato e la sezione da scavare. Parte rimanente: il grosso della volata serve per disgregare la roccia. Obiettivo: ottenere una sezione regolare e ridurre il «disturbo» all ammasso circostante 26

27 Scavo con esplosivo 27

28 Scavo di avanzamento con esplosivo Attrezzatura per la perforazione 28

29 Scavo con esplosivo Caricamento dei fori e brillamento 29

30 Scavo con esplosivo Caricamento volata 30

31 Scavo con esplosivo Volata 31

32 Scavo con esplosivo Dopo la volata 32

33 Scavo con esplosivo Asportazione dello smarino 33

34 Scavo con esplosivo Asportazione dello smarino 34

35 Scavo con esplosivo Asportazione dello smarino 35

36 Scavo con escavatore 36

37 Scavo con escavatore Equipaggiamento Benne, Martellone, Ripper Ripper 37

38 Scavo con escavatore Vantaggi Permette di ottenere una buona precisione di scavo in rocce di bassa o media durezza, ottenendo rendimenti di scavo elevati 38

39 Scavo con Fresa puntuale 39

40 Scavo con Fresa puntuale Testa rotante a tamburo Strumenti di scavo Testa rotante conica

41 Scavo con Fresa puntuale Dove si usano? Terreni con caratteristiche di resistenza medie (50 80N/mm2) Quando si usano? medio-corte (max 3 km) in rocce «tenere» con sezioni variabili dove, a causa delle vibrazioni, non è possibile l uso dell esplosivo

42 Scavo con Fresa puntuale Quali svantaggi? Utilizzabile solo in scavi con rocce di media durezza Lentezza avanzamento rispetto scavo con esplosivo Usura/consumo elevato denti fresa Basse vibrazioni: ridotto disturbo a strutture sovrastanti Quali vantaggi? Flessibilità: adattamento alle variazioni di sezione o alla tipologia di roccia Ridotto disturbo all ammasso Continuità del ciclo di lavoro

43 Scavo con TBM 43

44 Scavo con TBM 44

45 Scavo con TBM Come è fatta? Come funziona? Terreno scavato? È costituita da un disco di diametro pari alla sezione da scavare su cui alloggiano gli utensili di taglio, la cui disposizione, forma e numero variano in funzione della roccia. La spinta necessaria per l avanzamento del treno meccanico alla cui estremità vi è la fresa, viene conferita per contrasto con le pareti dello scavo mediante cuscinetti azionati da dispositivi idraulici. Nastro trasportatore all interno della macchina che porta in coda il materiale scavato 45

46 Scavo con TBM Fasi di lavoro 1. Messa in azione dei cuscinetti idraulici. 2. Fresatura del fronte di scavo con asportazione dello smarino mediante il nastro trasportatore. 3. Ritiro dei cuscinetti idraulici. 4. Avanzamento della fresa su apposite guide. 5. Rivestimento dello scavo con calcestruzzo gettato in opera o a conci prefabbricati. 46

47 Scavo con TBM Dove si usano? Rocce di resistenza medio-alta ( N/mm2) e non eccessivamente abrasive Quando si usano? di lunghezza superiore a 2 km con sezione circolare

48 Scavo con TBM Quali svantaggi? Ingente investimento economico iniziale Flessibilità limitata in relazione alla variabilità delle rocce Possibile lo scavo di sole sezioni circolari Basse vibrazioni: ridotto disturbo a strutture sovrastanti Quali vantaggi? Precisione: permette uno scavo con profilo preciso Ridotto disturbo all ammasso

49 Scavo con TBM La soluzione dello scavo meccanizzato (Tunnel Boring Machine - TBM) permette : - tempi di esecuzione più rapidi rispetto alla tecnica tradizionale - impatto sull ambiente meno invasivo - maggiore sicurezza nel lavoro - Le fasi più critiche da un punto di vista della sicurezza sono: 1. La fase di montaggio e smontaggio della TBM 2. Ciclo di scavo con rivestimento della galleria (rumore, polveri, ecc.) 49

50 Scavo con TBM Buone Pratiche Disegni tratti da «Lavoro sicuro in galleria>> Società Italiana 50

51 Scavo con TBM Buone Pratiche Installazione Ancoraggi 51

52 Scavo con TBM Buone Pratiche Movimentazione Interna 52

53 Scavo con TBM Buone Pratiche Installazione Conci 53

54 Scavo con TBM Buone Pratiche Installazione Conci 54

55 Scavo convenzionale Analisi prevenzionale in fase progettuale ed organizzativa 55

56 Interferenze lavorative non eliminabili Nel caso in cui le sovrapposizioni/interferenze lavorative non siano eliminabili, sono state definite le procedure da attuare per limitare i rischi derivanti anche dalla presenza di più attrezzature nella stessa area di lavoro (nicchie di ricovero per la macchina di scavo durante le fasi di trasporto e montaggio delle centine, ecc.)? Inoltre, per particolari posti di lavoro, sono state definite puntualmente le modalità di accesso come, ad esempio, per gli addetti alla posa delle centine (accesso alla volta della galleria per il posizionamento centine solo con specifica attrezzatura per il sollevamento di persone)? 56

57 Condizioni ambientali Se le caratteristiche geologiche della zona facessero presagire la presenza di gas quali il metano o altri, sono stati previsti specifici sondaggi sub orizzontali, secondo periodici intervalli (in funzione delle fasi scavo), in modo da verificare e, si spera, escludere la presenza di sacche di gas lungo l asse di scavo della galleria? Al fine di garantire la sicurezza del personale è stato previsto un sistema di monitoraggio e controllo della presenza di inquinanti (polveri, gas, ecc.) nell ambiente di lavoro? 57

58 Impianti e strutture a servizio del cantiere di galleria Cantiere industriale Impianto elettrico F.M. e illuminazione Impianto di ventilazione Impianto antincendio Monitoraggio gas Impianto aria compressa Impianto acqua industriale Emergenza e comunicazione Impianto acque reflue e loro trattamento Manutenzione macchine, impianti e strutture Depositi materiale di scavo 58

59 Impianti e strutture a servizio del cantiere di galleria Sono state definite con accuratezza le modalità di collocazione degli impianti tecnologici di supporto (elettrico, idrico, pneumatico, ecc.) in modo da evitare eventuali danneggiamenti nonché i sistemi di segnalazione della presenza degli stessi, le modalità ed i tempi di manutenzione e le azioni da attuare in caso d emergenza? 59

60 Punti critici Circolazione in galleria Condizioni ambientali Ventilazione e temperatura interna Eduzione delle acque Difesa dalle polveri Illuminazione 60

61 Circolazione E stata preventivamente pianificata e programmata la circolazione in cantiere? Sono state definite, in funzione delle caratteristiche della galleria da eseguire: le modalità di circolazione dei veicoli e del personale in cantiere, la segnaletica necessaria, i sistemi di illuminazione, le dimensioni ottimali dei veicoli utilizzabili, la segnalazione degli eventuali ostacoli non eliminabili presenti sulle vie di transito, le istruzioni al personale addetto, ecc. 61

62 Accessi e protezione dei posti di lavoro Sono state definite le modalità che il personale dovrà seguire per accedere ai posti di lavoro durante le varie fasi della realizzazione della galleria (divieto di accesso/spostamento a piedi, accesso con l ausilio di specifici mezzi di trasporto, ecc.)? Sono stati definiti i sistemi da adottare per la protezione del personale addetto alle varie attività in galleria (opere provvisionali, protezioni varie, ecc.) durante le opere di consolidamento? Sono stati previsti, in particolare, sistemi protettivi in grado di segnalare e proteggere efficacemente gli addetti ad attività lavorative che si svolgono lungo i piedritti della galleria (segnaletica, illuminazione adeguata, barriere, modalità di circolazione, ecc.)? 62

63 Condizioni ambientali Nel caso di esecuzione di gallerie nei centri urbani e non, sono state valutate le interferenze con edifici o strutture preesistenti e posti al di sopra dell asse della galleria da eseguire? In caso affermativo, sono state valutate preventivamente le misure prevenzionali atte, ad esempio, a ridurre il rischio di instabilità delle strutture sovrastanti indotto da consistenti lavori di scavo prevedendo l impiego di sistemi di monitoraggio della stabilità delle strutture adiacenti, l esecuzione di opere di consolidamento, ecc.. 63

64 Condizioni ambientali Per limitare la produzione di inquinanti dell aria all interno delle gallerie (gas di scarico, polveri, ecc.), sono state valutate le scelte inerenti il tipo di esplosivo per lo scavo, l utilizzo, ove possibile, di attrezzature con motore elettrico e non endotermico, la captazione alla fonte della polvere formatasi per effetto delle perforazioni di consolidamento o per la posa dell esplosivo, ecc.? 64

65 Sistema di ventilazione E stata valutata la possibilità d uso di un sistema combinato di ventilazione ed aspirazione in modo che la polvere formatasi al fronte di scavo durante lo smarino non venga solo spostata, per effetto della ventilazione in mandata, dal fronte verso la zona posteriore dello stesso? In questo modo, le squadre addette alla realizzazione delle murette o al consolidamento con micropali dei piedritti sono preservate dall inquinamento dell aria? 65

66 Sistema di ventilazione Il sistema prevede la captazione della polvere formatasi fino ad un depolverizzatore dove la stessa viene raccolta e poi allontanata? Per quanto riguarda i gas provenienti dai motori a combustione interna, è stata dimensionata la portata dell impianto di ventilazione e di aspirazione (eventuale) tenendo conto anche delle macchine presenti in galleria ed alimentate con motori termici imponendo, comunque, l uso di depuratori (prevalentemente ad acqua) montati in serie sulle condotte degli scarichi dei motori stessi? 66

67 Presenza di acqua Nello scavo di gallerie in rocce fratturate, sono state valutate le potenziali ricadute negative in caso di forti venute d acqua conseguenti alle precipitazioni piovose e/o nevose esterne? Sono state individuate le misure di sicurezza atte a minimizzare tale rischio, come la previsione di sistemi di allarme, di raccolta ed allontanamento delle acque, ecc.? 67

68 Illuminazione E stato valutato in funzione delle dimensioni della galleria, dell organizzazione dei lavori, della tipologia di scavo, ecc., il sistema più adeguato per l illuminazione durante lo sviluppo delle varie fasi di lavoro? 68

69 Prerivestimento - Posa centine Sono state definite le modalità per la movimentazione e lo stoccaggio delle centine da utilizzare per la realizzazione della galleria? In particolare, è stato previsto un deposito principale nell area di cantiere all esterno e, poi, dei piccoli depositi, da rifornire periodicamente, lungo la galleria, utilizzando le nicchie di ricovero precedentemente predisposte per la sosta della macchina di scavo e poste nelle vicinanze del fronte? La modalità e la periodicità della movimentazione delle centine, è stata definita tenendo conto della necessità che questa avvenga quando la presenza dei mezzi e del personale in un area densamente affollata sia ridotta al minimo? 69

70 Prerivestimento - Posa centine Sono state preventivamente definite le modalità di controllo/verifica della stabilità delle opere provvisionali predisposte per l esecuzione dei lavori? Sono state individuate le zone al suolo che devono essere delimitate e segnalate al fine di prevenire il rischio di caduta di gravi dall alto? In caso affermativo, sono state previste adeguate segnalazioni e protezioni? 70

71 Realizzazione rivestimento preventivo 71

72 Spritz beton 72

73 Arco rovescio Sono state preventivamente pianificate le sequenze lavorative al fine di mantenere fruibile il traffico da e per il fronte della galleria? Le attività di scavo e di carico del terreno avvengono in un area segnalata e delimitata al cui interno può accedere solo il personale addetto? Sono state pianificate le modalità di avvicinamento dell autobetoniera e dell autopompa per il getto del cls, tenendo conto del traffico veicolare da e per il fronte? 73

74 Realizzazione delle murette Le murette sono utilizzate come appoggio dei binari sui quali avanzano il ponte per l impermeabilizzazione ed il cassero per il getto dei piedritti e della calotta. Per la loro realizzazione si procede allo scavo di trincee sui due lati della galleria, alla messa in opera dell impermeabilizzazione, al posizionamento della cassaforma e al getto del calcestruzzo. Principali rischi: Investimenti Schiacciamenti Colpi e urti Agenti chimici 74

75 Realizzazione delle murette 75

76 Impermeabilizzazione Questa fase consiste nella posa del telo in tessuto non tessuto, del telo in PVC e dei tubi di drenaggio dell acqua proveniente dalla calotta. Le attività in tale fase vengono affidate a ditte specializzate. Principali rischi: Caduta dall alto Caduta di materiale dall alto Fumi e polveri Rischio incendio 76

77 Rivestimento definitivo 77

78 Rivestimento definitivo Una volta posizionata la cassaforma, la smorza e le tubazioni necessarie al drenaggio dell acqua si procede al getto del calcestruzzo mediante autobetoniera e autopompa. Principali rischi: Urti e colpi Caduta di materiale Rumore Vibrazioni Agenti chimici Investimenti 78

79 Galleria ferroviaria finita (manca solo la posa dell armamento) 79

80 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Disegni tratti da «Lavoro sicuro in galleria>> Società Italiana 80

81 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Separazione passaggi Mezzi e Personale 81

82 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Sistemi di trasporto e passaggio persone 82

83 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Sistemi di trasporto 83

84 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Perforazione 84

85 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Preparazione fori per esplosivo 85

86 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Volata 86

87 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Macchina di scavo e personale 87

88 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Scavo con fresa puntuale e ventilazione 88

89 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Disgaggio 89

90 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Disgaggio 90

91 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Posa rete elettrosaldata 91

92 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Posa Centine 92

93 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Spritz Beton 93

94 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Spritz Beton 94

95 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Carico materiale 95

96 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Carico materiale 96

97 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Trasporto materiale 97

98 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Spazi di manovra mezzi 98

99 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Movimentazione materiale 99

100 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Lavori di completamento 100

101 Galleria Scavo convenzionale Buone Pratiche Accesso casseforme 101

102 Grazie per l attenzione Domande? 102