Lavori di ammodernamento per la S.S. 106 Jonica

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1 Tecnologie & Sistemi Lavori di ammodernamento per la S.S. 106 Jonica LO STUDIO E LA REALIZZAZIONE DEL MEGALOTTO 1 DELLA S.S. 106 DA MARINA DI GIOIOSA JONICA AD ARDORE Pasqualino Notaro* Antonio Dematteis* Valentina Dell Orto** Guido Venturini*** Salvatore Lieto**** Rocco Marazzita***** Francesca Vaccaro****** Pietro Gianvecchio******* 1. L imbocco di una galleria naturale del Megalotto 1 (DG22) della Strada Statale 106 Jonica Ilavori per l ammodernamento in nuova sede del Megalotto 1 (DG22) della S.S. 106 Jonica si estendono tra gli abitati di Marina di Gioiosa Jonica e Ardore (RC) e rientrano nel progetto di ampliamento a quattro corsie - con spartitraffico centrale (Tipo III CNR) - della Statale che collega Taranto a Reggio Calabria. La tipologia di piattaforma stradale per gli assi in progetto è di tipo B extraurbana, prevista dal D.M. 05/11/2001 con intervallo di velocità di progetto da 70 a 120 km/ora ed è costituita, per ogni carreggiata, da due corsie di 3,75 m, affiancate sulla destra da una banchina pavimentata di 1,75 m e sulla sinistra da una banchina pavimentata di 0,50 m. Il Megalotto prevede la realizzazione di cinque gallerie naturali, per circa m di scavo in sotterraneo, e per una lunghezza complessiva pari a circa 11 km. I lavori, attualmente in corso, sono stati aggiudicati al Contraente Generale AR.GI. ScpA. 2

2 2. L inquadramento geografico Sono state distinte le seguenti formazioni: coltre detritico-colluviale; depositi di versante; depositi alluvionali; depositi continentali; formazione di Monte Narbone; formazione dei Trubi. Lo scavo delle gallerie interessa solo due formazioni: la formazione di Monte Narbone (Cavazza et alii, 1997) è costituita da una sequenza di arenarie debolmente cementate e peliti di ambiente marino. All interno di essa sono stati distinti tre membri principali in base alla granulometria e al litotipo prevalente: Pl1, Pl2, Pl3; la formazione dei Trubi s.l. costituisce il substrato dell area ed è rappresentata come segue: un membro inferiore prevalentemente argilloso-limoso (P), uno intermedio prevalentemente sabbioso-limoso (SP), in eteropia con potenti livelli limosoargillosi (SP/a), ed uno superiore nuovamente argilloso-limoso (AP, APa, APas). Questi membri sono caratterizzati da continue eteropie laterali e verticali che interessano sia i vari membri che i diversi termini di ogni singolo membro. La geologia L Arco Calabro (AC) è descrivibile come un sistema arco avanfossa legato all azione della subduzione diretta verso W/NW della placca ionica. Una delle peculiarità di questo tipo di catene è la presenza di un regime tettonico a carattere prevalentemente estensionale che si esplica lungo due direttrici principali agenti quasi contemporaneamente che contribuiscono a generare una strutturazione sistematica ad horst e graben dell AC. Il Megalotto DG22 è ubicato all interno della Fossa di Siderno (Ghisetti, 1979) che a Nord è delimitata dal sistema di faglie Nicotera-Marina di Gioiosa, mentre il limite meridionale è meno marcato. Il sollevamento quaternario (1-2 mm/anno), che ha interessato l AC, ha permesso l esposizione di una potente sequenza sedimentaria Oligo-Quaternaria lungo tutto il versante ionico. Nell area in esame, di questa successione affiorano soltanto i termini post-messiniani. 3. L inquadramento geodinamico strutturale dell AC e l individuazione della Fossa di Siderno in cui si sviluppa il tracciato (in nero) 4. Lo schema dei rapporti stratigrafici 3

3 La geomorfologia Con andamento all incirca N-S, il tracciato si sviluppa lungo un area costituita da diverse dorsali collinari orientate mediamente E-W e degradanti verso il Mar Ionio. Una caratteristica comune pressoché a tutti i versanti è la presenza di movimenti lenti che coinvolgono uno spessore variabile, compreso tra 0,5 e 3,5 m circa, della parte più superficiale ed alterata dei depositi. Le evidenze morfologiche di tali movimenti sono spesso cancellate dalle pratiche agricole e dalla diffusa presenza di ciglionamenti e terrazzamenti. La presenza di questi fenomeni gravitativi, maggiormente diffusa in corrispondenza dei terreni più argilloso limosi, si traduce in caratteristiche geotecniche peggiori del terreno che si presenta più alterato e fratturato e localmente disarticolato nella sua struttura originaria. In tutti questi casi, le cause predisponenti sono certamente la granulometria fine dei depositi (mediamente limi argilloso sabbiosi), che determina un basso angolo di attrito dei terreni, la pendenza dei versanti e, localmente, l azione erosiva delle acque superficiali al piede dei versanti e lungo gli stessi. Oltre a questi fenomeni superficiali, più largamente diffusi nelle aree attraversate dal tracciato, sono stati individuati anche singoli fenomeni riconducibili a dissesti gravitativi anche più profondi, rappresentati da scivolamenti sia planari che rotazionali, attivi o quiescenti. Questi fenomeni generalmente coinvolgono sia i terreni di copertura che il substrato; fra le cause predisponenti, oltre quelle già descritte per i fenomeni superficiali, si può evidenziare il ruolo fondamentale giocato dalle discontinuità tettoniche. L idrogeologia Da un punto di vista idrogeologico, il lotto è caratterizzato da differenze nelle caratteristiche sedimentologiche e strutturali delle formazioni analizzate, in particolare nella granulometria, nel grado di cementazione e nello stato di fatturazione, permettendo di distinguere due principali domini idrogeologici: uno superiore, da mediamente a molto permeabile, costituito dalle sabbie pleistoceniche (F. del monte Narbone) e da depositi sabbioso-conglomeratici quaternari, detritici ed alluvionali. Questo complesso superiore è sede di una falda freatica, alimentata direttamente dalle acque superficiali di natura meteorica e sostenuta dalle argille plioceniche sottostanti. La direzione di deflusso delle acque sotterranee è condizionata dall andamento del contatto tra i due complessi, immergente verso E/SE, e dal drenaggio provocato dai versanti e dalle incisioni laterali; un dominio inferiore, generalmente da poco a molto poco permeabile, costituito dalle argille plioceniche della F. dei Trubi. All interno delle argille sono presenti livelli da decimetrici a pluri-decimetrici di termini limoso-sabbiosi o sabbioso-limosi più permeabili, dove le celle piezometriche Casagrande hanno permesso di registrare livelli piezometrici generalmente molto prossimi alle quote di letto del dominio sabbioso-ghiaioso soprastante. Queste osservazioni portano a supporre che, in condizioni indisturbate, le pressioni d acqua nei livelli sabbiosi della formazione argillosa obbediscano ad una condizione idrostatica controllata dai livelli della falda libera contenuta nelle sabbie e ghiaie soprastanti. Per quanto attiene alla problematica del flusso idrico sotterraneo in generale, si è osservato che sia nel dominio prevalentemente sabbioso-ghiaioso, sia in quello prevalentemente argilloso i livelli piezometrici registrati tendono sempre a raccordarsi con le incisioni vallive principali, a testimonianza di una generale connettività idraulica tra i due domini. Le gallerie La sezione di scavo è di circa 130 m 2, mentre solo per la galleria Gerace sull imbocco Nord, dove sono in fase di realizzazione le rampe di accesso e di uscita dello svincolo, la sezione di scavo raggiunge i 180 m 2. L interasse tra le due canne varia, lungo il tracciato, nell ordine di m (da asse carreggiata Nord ad asse carreggiata Sud). Tale aspetto del progetto, motivato dall esigenza di contenimento del corridoio infrastrutturale, condiziona indubbiamente il progetto stesso in termini di previsioni del comportamento dei terreni durante lo scavo. Le gallerie sono state scavate tutte a piena sezione con escavatori attrezzati con benna o con ripper, mentre le operazioni di smarino sono eseguite con pale gommate e con camion. Lo scavo è stato affrontato da più imbocchi e sono stati attivi sino a 16 fronti di scavo contemporaneamente. In particolare, solo la galleria Gerace, per problemi legati all archeologia, e la galleria Timpa di Pantaleo, che è molto breve, sono state realizzate scavando dal solo imbocco Nord. 5A e 5B. Le sezioni di scavo 4

4 Gallerie naturali: caratteristiche Gallerie naturali: applicazione delle sezioni tipo [PE] GN Carreggiata Lunghezza (m) B0 (m) B2 (m) B2V (m) C1L (m) Allargata (m) Gerace Sud Nord Trigoni Sud Nord Timpa di P. Sud Nord Pergola Sud Nord Limbia Sud Nord Totale (m) Totale (%) 100% 68% 8,50% 16% 4% 3,50% Interventi base B2 sez. max sez. min 26 VTR 80 VTR L = 24,00 m, sovr. L = 5,50 L = 24,00 m, sovr. L = 9,00 2IPN160/1,50 2IPN 240/0,9 spritz 20 cm spritz 30 cm Interventi base B2V sez. max sez. min 26 VTR cementati 60 VTR cementati L = 18 m, sovr. L = 5,5 m L = 18 m, sovr. L = 9 m 24 infilaggi 48 infilaggi 2IPN160/1,25 2IPN 220/0,75 Interventi base C1L sez. max sez. min 16 colonne al fronte 50 colonne al fronte jet-grouting Dn 400 jet-grouting Dn colonne al contorno 44 colonne al contorno jet-grouting Dn 800 jet-grouting Dn infilaggi 27 infilaggi 2IPN160/1,25 2IPN 200/0,75 Tabelle 1, 2, 3 e 4. Le caratteristiche delle GN e l applicazione delle sezioni tipo (previsioni di PE) Le soluzioni alternative Durante la realizzazione dell opera, dall Ufficio Progettazione del CG, per le tratte a bassa copertura sono stati proposti metodi di consolidamento alternativi che prevedono la realizzazione di consolidamenti al contorno del cavo eseguiti dal piano campagna. Bassa copertura - argille limose - B2A Il consolidamento B2A prevede l esecuzione di pali di grande diametro non armati compenetrati. La prima parte della perforazione è realizzata a vuoto e viene riempita con il materiale di perforazione dopo l esecuzione del getto di calcestruzzo. I pali sono realizzati in modo da circoscrivere la sagoma di scavo. Lo scavo della galleria avviene successivamente senza l esecuzione di consolidamenti. 6A, 6B e 6C. Il B2A: le fasi costruttive e di scavo 5

5 Bassa copertura - argille limose - B0P Il consolidamento B0P prevede la realizzazione uno scavo a cielo aperto sino alla quota della calotta e quindi il getto di una protesi in magrone dello spessore di un metro con una geometria che ripercorre quella della calotta. Lo scavo in sotterraneo avviene successivamente alla realizzazione del getto, sotto la volta in calcestruzzo, senza l esecuzione di consolidamenti. Successivamente al passaggio e all esecuzione del rivestimento definitivo si procede con le operazioni di ripristino ambientale. Bassa copertura - sabbie ghiaiose - C1LA Il consolidamento C1LA prevede la realizzazione di colonne in jet-grouting compenetrate. La prima parte della perforazione è eseguita a vuoto e le colonne sono realizzate in modo da circoscrivere la sagoma di scavo. Inoltre, ogni 6 m viene realizzato un diaframma, portando le colonne sino a quota progetto in modo da contenere e controllare possibili svuotamenti durante le fasi di scavo. Lo scavo avviene successivamente senza l esecuzione di consolidamenti. 7A, 7B, 7C e 7D. Il B0P: le fasi costruttive e di scavo 8A, 8B, 8C e 8D. Il C1LA: le fasi costruttive e di scavo 6

6 I rilievi al fronte Ad integrazione dei rilievi geologici eseguiti dal CG, la Società SEA-Consulting, consulente dell AR.GI. ScpA, ha realizzato numerosi rilievi geostrutturali che hanno permesso di ricostruire con estremo dettaglio i sistemi tettonici presenti nel settore interessato dal tracciato. In particolare sono stati realizzati oltre 80 rilievi geostrutturali dei fronti di scavo e sono state misurate più di superfici di discontinuità. I riscontri in corso d opera Quanto emerso dagli scavi, completati per oltre il 95%, ha sostanzialmente confermato il modello geologico di PE; rispetto a tali previsioni, i fronti di scavo hanno presentato un grado di fratturazione molto pervasivo con sistemi di discontinuità tettoniche che si ripetono in maniera sistematica nelle diverse gallerie. I dati raccolti lungo le gallerie del Megalotto mostrano due sistemi di discontinuità con direzione media WNW-ESE e NNE- SSW, la cui presenza è in buon accordo con l assetto geodinamico dell area e con quanto noto in bibliografia. Quanto emerso durante lo scavo della galleria Limbia, in cui si osservano una differente giacitura della stratificazione e una maggiore importanza delle discontinuità con direzione NE-SW, potrebbe essere dovuto a un maggiore risentimento dell attività della faglia regionale Nicotera-Marina di Gioiosa prossima alla galleria. La presenza di tali discontinuità, a carattere fragile, più pervasive dell atteso ha generato superfici, per lo più lisce con valori di JRC compresi mediamente tra 3 e 7, che hanno favorito la formazione di cunei instabili e crolli di blocchi anche metrici alla scala del fronte, oltre ad un deciso decadimento delle caratteristiche meccaniche dei terreni interessati dallo scavo. * Geologo esperto della SEA-Consulting ** Geologo della SEA-Consulting *** Geologo esperto di Astaldi Canada **** Responsabile di progettazione di gallerie di Astaldi SpA ***** Progettista dell opera di Astaldi SpA ****** Servizio ingegneria per le gallerie di Astaldi SpA ******* Direttore Centrale di Astaldi SpA 10. Il fenomeno d instabilità alla scala del fronte 9A, 9B e 9C. I giunti misurati e i rilievi geostrutturali RINGRAZIAMENTI Gli Autori desiderano ringraziare l Ing. S. Martinetti per i costanti stimoli e le proficue discussioni, la PhD F. Mondino per il lavoro svolto in fase di progettazione, il Geol A. Damiano della SEA- Consulting per l assistenza tecnica, l Ing. R. De Fazio e il Geol. E. Labonia per i continui sopralluoghi alle gallerie, l UT della AR.GI. ScpA per l assistenza ed il supporto logistico, l Ing. D. Segato e il Prof G. Scarpelli per gli spunti tecnici. 7