Metrò in curva. Gallerie. Tecniche di Scavo

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1 88 Tecniche di Scavo Metrò in curva PER LA REALIZZAZIONE DEL PROLUNGAMENTO SUD DELLA METRO- POLITANA DI TORINO SONO PREVISTE DIVERSE TECNOLOGIE DI SCA- VO E L UTILIZZO DI UN NUOVO SISTEMA DI CONSOLIDAMENTO CHE CONSENTE L AVANZAMENTO RAPIDO DEI LAVORI, NONOSTANTE I MOL- TI VINCOLI AMBIENTALI POSTI DAL TRATTO IN CURVA, TRA CORSO VITTORIO EMANUELE II E VIA NIZZA. Federica Delucchi in corso. Accade a Torino quotidianamente da anni, per dare forma nuova Lavori ad una città in profonda trasformazione, che vede aperti (e velocemente chiusi con successo) cantieri di grande spessore che portano con sé le firme di architetti e urbanisti, unitamente ad un vivace dibattito culturale su questi temi. Fra questi la costruzione della Linea 1 della Metropolitana Automatica è sicuramente un progetto noto non solo a Torino. Di metropolitana a Torino si parlava già negli anni 70 quando si pensava di collegare in sotterranea gli stabilimenti Fiat Mirafiori coi quartieri operai. Ma è dal 1999 che la Metropolitana diventa realtà con la delibera del Cipe che garantisce una quota di finanziamento consistente da parte del Governo centrale. Ricordiamo tutti negli anni successivi le fasi di cantiere che possiamo riassumere coi nomi delle attrezzature TMB impiegate: la talpa Valentina, e poi la talpa Madama Cristina e infine la talpa Valeria si fanno strada sotto la città e sotto gli occhi dei cittadini, finchè nel 2006 viene inaugurato il primo tratto, da Collegno a Porta Susa. Sotto Torino corre la prima Metropolitana Automatica d Italia dotata del sistema integrato VAL Veicolo Automatico Leggero (superata in Europa solo da quella francese di Lille, inaugurata nel 1983). Ma a Torino si continua a scavare perché ora la Metropolitana (oggi scava la talpa Caterina ) si dirige verso il Lingotto e nel 2010 la linea misurerà 13,2 km con 21 stazioni attive. Si continua a scavare e si continua a parlare perché i cantieri offrono diversi spunti di riflessione per le tecnologie e i metodi di scavo adottati. Il 30 marzo del 2006 si aprono i cantieri per la realizzazione del prolungamento da Porta Nuova fino al Lingotto. Le opere di scavo delle gallerie sono in corso di realizzazione e quasi ultimate. In cantiere accompagna Le Strade il dott. Massimo Fantini, 1. Perforazione per la realizzazione del pettine arcuato che darà stabilità alla luce libera della galleria 2. Metropolitana Automatica di Torino, Lotto 1. Si evidenzia la curva stretta fra c.so Vittorio Emanuele e via Nizza 1 2

2 89 3 Scavo TBM Tunnel Boring Machine Scavo Cut & Cover Scavo Foro cieco 4 presidente della Co.Ge.Fa, la Società per Azioni che sta portando a termine i lavori di scavo. L impresa di Costruzioni Generali nasce a Torino nel 1973 ed opera nel settore della costruzione e manutenzione di infrastrutture viarie: strade, autostrade, ferrovie, aeroporti e metropolitane. Per la realizzazione di quest opera l impresa si avvale della collaborazione di Doka. I lavori sono iniziati nel marzo 3. Quadro d unione della del spiega Fantini a Le Strade - e si prevede il completamento delle opere per il giugno di quest anno, in- Linea 1 della Metropolitana Automatica di Torino. tendo le opere civili al rustico. In seguito verranno effettuate le attività di armamento e impiantistica per In evidenza le tecnologie di scavo adottate rendere operativa la tratta della Linea 1 da Porta Nuova al Lingotto. Un tratto piuttosto breve dell infrastruttura 4. Una fase di scavo - continua Fantini - che raggiunge appena i 600 m di lunghezza, tuttavia è caratterizzato da diverse tematiche e della galleria naturale in curva particolare complessità dovuta ad una serie di vincoli esterni che ci siamo trovati ad affrontare in cantiere: l intervento in una zona della città fortemente urbanizzata, caratterizzata da edifici di pregio; la presenza di un importante rete di sottoservizi e reti fognarie; la geologia del sottosuolo torinese caratterizzata da ghiaie che impongono opere di consolidamento e rinforzo prima dello scavo; la necessità di mantenere attivo il traffico veicolare pubblico e privato e infine, ma non certo da ultimo il progetto di questo tratto che prevede una curva molto stretta fra corso Vittorio Emanuele II e via Nizza. Ma andiamo con ordine a descrivere il cantiere, le tematiche e le problematiche che ha posto ai progettisti e all impresa esecutrice dei lavori e le soluzioni che sono state di volta in volta adottate. Tecnicamente lo scavo di questa tratta è caratterizzato da tre macro tipologie di intervento. La prima è la realizzazione di una galleria naturale, denominata GN1, a due binari, a foro cieco, scavata con metodo tradizionale e sviluppata in curva, per 94 m di lunghezza. Dalla stazione di Porta Nuova essa attraversa in sotterraneo l incrocio di corso Vittorio Emanuele II con via Nizza. La seconda tipologia di intervento è relativa alla galleria artificiale a 3 binari, scavata fra paratie di micropali con il metodo cut & cover (lunghezza 195 m). La terza tipologia consiste in una galleria naturale, denominata GN2-3, a due binari a foro cieco, scavata con il metodo tradizionale e che si sviluppa per 292 m fino all ingresso della Stazione Marconi su Largo Marconi. Fra le maggiori problematiche occorse durante la cantierizzazione - continua Fantini - possiamo citare sicuramente la necessità di eseguire l opera in un contesto fortemente urbanizzato, nel centro storico di Torino, via Nizza di larghezza pari a circa 20 m dove è stato necessario mantenere attivo il transito veicolare pubblico e privato. Le prime attività di cantiere sono state eseguite occupando di volta in volta aree limitate in direzione longitudinale a via Nizza e alternando i due lati, secondo un preciso progetto per fasi successive. All interno di queste si sono effettuati gli spostamenti dei sottoservizi interferenti e le opere speciali di fondazione (berlinesi di micropali) e consolidamento (iniezioni di miscele cementizie) propedeutiche alla successiva realizzazione delle opere. Una volta ultimate tutte le attività di rimozione delle interferenze, la cantierizzazione è stata effettuata occupando la zona centrale di via Nizza e lasciando due corsie laterali per il traffico veicolare. Un altra peculiarità del cantiere in oggetto è stata la realizzazione di tutta l opera mediante l accesso da due pozzi di attacco posti all estremità del tratto di galleria artificiale a tre vie di corsa. Le problematiche connesse a suddetta impostazione del cantiere sono state superate mediante l installazione di una grù a ponte, di portata utile 20 ton, utilizzata per calare i mezzi d opera, i materiali e attrezzata con una benna mordente da 2 m 3 per il sollevamento del materiale di smarino degli scavi (circa m 3 corrispondenti a cicli di sollevamento necessari per le sole attività di scavo in sotterraneo). Le opere in calcestruzzo in galleria sono state eseguite mediante l impiego di tramogge e tubazioni di discesa necessarie per alimentare le betoniere operanti in sotterraneo. Riguardo alle tre gallerie presenti nel breve tratto del Lotto 1 il dott. Fantini così riassume i lavori svolti e in corso d opera: La galleria naturale GN1 che collega il tronchino della Stazione di Porta Nuova, ha una sezione finita di raggio pari a 4,00 m, leggermente su-

3 90 periore alla sezione standard a causa del ridotto raggio di curvatura (55,00 m) e del conseguente maggiore ingombro della sagoma dei treni durante il loro passaggio in curva. La tratta in galleria artificiale a tre vie di corsa è stata realizzata con la tecnica del Cut & Cover ovvero mediante la realizzazione di due berlinesi di micropali (diametro 244,50 mm ad interasse 0,50 m) con funzione di appoggio del solaio di copertura (di spessore 1,50 m e realizzato con getto contro terra) e successivo scavo in sotterraneo sotto soletta; al raggiungimento della quota di fondo, previa realizzazione di un solaio intermedio (sempre contro terra, di spessore 0,80 m) con funzione strutturale di contrasto della luce libera della berlinese si è eseguito il solettone di fondo ed infine, le pareti (fodere) laterali in risalita e in appoggio ai sopra citati solai. La galleria naturale GN2-3 ha una sezione finita di raggio pari a 3,65 m e collega il tratto di galleria artificiale a tre vie di corsa con la successiva Stazione Marconi. Di queste opere quella più significativa per la 5 presenza di criticità intrinseche ed esterne all opera è stata la costruzione della galleria naturale in curva. Grazie alla consulenza del professor Sebastiano Pelizza è stato possibile mettere a punto una tecnica di consolidamento con finalità di presostegno del cavo in grado di soddisfare tutti i requisiti necessari per un ottimale riuscita delle lavorazioni. La tecnica, denominata metodo Pelizza è stata applicata alle due gallerie na- 5. La cassaforma Doka impiegata per armare la galleria La tecnologia al servizio delle esigenze cittadine: per un cantiere amato dal pubblico Intervista al Prof. Ing. Sebastiano Pelizza Le Strade. Professore quali sono state le maggiori sfide che ha posto la progettazione di quest opera? Come è arrivato a studiare la necessità di un metodo di scavo ad hoc per questo caso? Pelizza. Il lotto in questione è tutto sommato piccolo ; raggiunge appena 600 m di lunghezza in tutto, ma è situato in una zona nevralgica della città, in prossimità della stazione ferroviaria. Non mi dilungo sulle problematiche geologiche della città che gli addetti ai lavori conoscono bene; mi riferisco alla solita ghiaia torinese con lenti di sabbie più o meno cementate e limi non cementati. Il sottopasso delle arterie di traffico con l obbligo di occupazione del suolo pubblico per un tempo il più limitato possibile sono i temi che hanno caratterizzato questa progettazione. Inoltre vorrei ricordare che per le opere in questione stiamo parlando di una profondità di 7-8 m appena con la presenza di linee fognarie che non si è voluto spostare. Che cosa possiamo fare per approntare lo scavo di una galleria naturale in queste condizioni? Questa è stata la domanda che mi sono posto e ho immaginato un opera di consolidamento dello scavo fatta come una sorta di pettine arcuato, una corona i cui rebbi cavi potessero servire per l iniezione di un materiale consolidante. Abbiamo scelto una particolare resina bicomponente in grado, indurendo e rigonfiandosi in pochi secondi di costipare il terreno e legarlo. Questo è sufficiente per creare un crosta sotto la quale scavare in sicurezza. La struttura che si crea è resistente, immediatamente scavabile installando una serie di centine a 1 m di distanza l una dall altra e formando una sorta di carapace interno con uno strato adeguato di calcestruzzo proiettato. Le Strade. Il metodo che ha messo a punto è particolarmente oneroso per le imprese, complesso o di difficile esecuzione? Pelizza. No guardi, una volta studiato e messo a punto è l uovo di Colombo! Come si vede dalle descrizioni tecniche è anche piuttosto flessibile, perché si può intervenire sulla lunghezza delle aste, sul loro numero, sullo spessore della crosta consolidata. La messa in opera per le imprese è paragonabile al lavoro necessario per altre tecnologie conosciute e comunemente adottate. Le Strade. Cosa ritiene importante oggi per la realizzazione di opere pubbliche di questa portata e come ha riscontrato questi fattori nella realtà torinese? Pelizza. Penso che un opera del genere che insiste in una realtà metropolitana, attraversando una città e incrociando costantemente per anni la quotidianità di migliaia di cittadini, abbia bisogni di essere ben vista dagli stessi. E ciò si costruisce in maniera concreta recando il minor disturbo possibile allo scorrere del traffico e delle loro vite quotidiane. Le arterie di traffico sotto le quali scorre e scorrerà la Metropolitana Automatica non sono mai state chiuse al traffico; esso è stato deviato e incanalato per lo stretto necessario. Anche un termine certo nell esecuzione e nella consegna dei lavori è fondamentale per il buon gradimento dell opera da parte del pubblico. La serena esecuzione dei lavori è dunque fondamentale per la riuscita di un opera. Le Strade. A cosa si deve secondo Lei la buona riuscita del progetto della Metropolitana Automatica di Torino? Al progetto? Alle tecnologie?

4 91 6. Sezione trasversale tipo della galleria naturale 7. Profilo longitudinale della galleria naturale 8. Le barre d acciaio autoperforanti lungo il profilo della galleria. Sono lunghe 3 m per un diametro di 38 mm, cave per veicolare le resine bicomponenti che consolidano il terreno turali. Il maggior vantaggio di questo sistema - afferma Fantini - è stata la possibilità per la nostra impresa di eseguire un getto dopo l altro, con una tempistica di lavorazioni e cicli di getto standard, laddove simili caratteristiche geologiche e ambientali avrebbero imposto tempi di avanzamento lunghissimi. IL METODO PELIZZA La zona di intervento sottende un area fortemente urbanizzata, con presenza di elevati flussi di traffico veicolare fra corso Vittorio Emanuele II e via Nizza. In pieno centro di Torino l area in questione si caratterizza anche per la presenza, ed estrema vicinanza, di edifici abitativi, palazzi storici e monumentali risalenti al XIX secolo. Le condizioni ambientali e geologiche del sottosuolo torinese infine, ma non certo ultimo argomento, sono ben note agli addetti ai lavori nell area del capoluogo piemontese: la cosiddetta ghiaia torinese, sciolta, ciottolosa, con poco fine, talora in lenti più o meno cementate. La municipalità torinese ha richiesto di intervenire col minimo impatto sulla viabilità di superficie ed evitando l onerosa deviazione di fognature e sottoservizi. Le criticità sopra descritte si sono rivelate particolarmente significative per la costruzione della galleria naturale GN1, in curva, con raggio di curvatura di appena 55 m e copertura di circa 8 m, misura inferiore al diametro della sezione di scavo. Per far fronte a tutti questi vincoli e operare in totale garanzia di sicurezza, il procedimento di scavo a fondo cieco è stato rinforzato con un intervento integrativo che ha limitato fortemente l impatto sulla viabilità di superficie e consentito la rapida esecuzione dei 6 All impresa? Alla collaborazione di tutte le forze in gioco? Pelizza. Tutti questi fattori sono imprescindibili, importanti e determinanti e la realtà torinese nella quale abbiamo operato è stata da questo punto di vista una garanzia. Ma se mi permette, la buona riuscita del progetto si deve ad altro e cioè alla conformazione dei grandi, anzi grandiosi viali cittadini, progettati e costruiti a Torino fra la fine del Settecento e i primi anni dell Ottocento. La loro larghezza, si pensi proprio a via Nizza, è tale che ha per esempio consentito la compresenza di due corsie stradali aperte al traffico, una per senso di marcia, e del cantiere di scavo. La grandiosità delle Amministrazioni di allora li pensò per le carrozze, ma sono perfetti anche per la Metropolitana Automatica e il traffico pubblico e privato di superficie dei nostri giorni! 7 Le Strade. Professore, questo metodo, che porta il suo nome, è esclusivo per il caso torinese o potrà essere adottato in altre occasioni? Se si in che modo? Pelizza. Il metodo è stato messo a punto partendo dall osservazione della realtà dei cantieri di cui parliamo e dunque per Torino. Tuttavia si potrà benissimo applicare in altre situazioni dove vi sono vincoli analoghi, naturalmente verificando tutti i parametri e adattandolo alle nuove realtà. Anzi la notizia di questa applicazione ha già fatto il giro del Paese e anche oltre. Ci hanno già telefonato da Napoli per verificare la possibilità di operare in maniera analoga a quanto fatto a Torino e io stesso la scorsa settimana mi trovavo ad Alghero e, in visita presso un cantiere di scavo di gallerie, ho suggerito l applicazione del metodo che qui abbiamo descritto. 8

5 92 lavori. Con la consulenza del professor Ing. Sebastiano Pelizza è stata messa a punto una tecnica di consolidamento che prende il nome dallo stesso Pelizza. La tecnica consiste nell armatura del terreno, lungo il profilo della galleria naturale, con delle corte barre d acciaio di 3 m, resistenti, con diametro 38 mm, autoperforanti e atte a veicolare un iniezione di resine bicomponenti a base di silicati, in grado di penetrare e consolidare anche le porzioni di terreno più sabbiose. All interno del terreno si viene così a costituire una sorta di pettine arcuato che dà stabilità alla luce libera. Il sistema è molto flessibile perché consente di variare l intensità dell intervento in funzione della natura del terreno intervenendo sul numero delle barre, sul loro interasse, eventualmente sulla lunghezza e frequenza dell intervento che può essere ad ogni centina o con passo più lungo. Lo scavo viene eseguito quindi a piena sezione di 55 m 2. Il sostegno di prima fase è costituito da centine metalliche con profilo IPN 160 accoppiato e passo 1 m, elemento compensatore di spessore tipo bullflex e 20 cm di calcestruzzo proiettato con interposta rete elettrosaldata. Questa metodologia di rinforzo e di scavo ha consentito di evitare fenomeni di rilascio del terreno eliminando eventuali sovrascavi e di mantenere il profilo di scavo praticamente coincidente con le dimensioni geometriche previste dal progetto. L impiego delle resine come mezzo di iniezione garantisce inoltre la formazione nel tempo di pochissimi minuti di uno strato di terreno consolidato al contorno del cavo in grado di migliorare le caratteristiche geomeccaniche del terreno stesso, riducendone la permeabilità e consentendo la ripresa immediata dell avanzamento dei lavori. LA TECNOLOGIA DI CASSERATURA Per le tecnologie di casseratura l impresa ha scelto di avvalersi delle tecnologie e dei servizi Doka. Continua così Fantini ad illustrare le scelte operate nell ambito del cantiere: Le due gallerie naturali hanno diametri differenti e la curva particolarmente stretta della GN 1 impone una sezione finita di raggio pari a 4 m, leggermente superiore alla sezione standard a causa del ridotto raggio di curvatura e del conseguente maggior ingombro della sagoma dei treni durante il loro passaggio in curva. Per questi motivi, per elaborare soluzioni tecniche il più possibile funzionali ed economiche è stato fondamentale il dialogo con Doka. Abbiamo messo a punto una cassaforma di 4 m su ruote per il tratto in curva e una di 6 m per la parte rettilinea. L impiego della tecnologia Doka ha trovato spazio nella realizzazione di entrambe le gallerie naturali GN1 e GN2-3, per le quali è stato progettato un sistema a portale per galleria, fornito a noleggio. Il portale galleria è composto da travi di sistema ad alta portata SL-1 e da moduli di cassaforma a travi Top 50 centinata, con pannello di rivestimento Dokaplex da 9 mm e apposite passerelle di camminamento. Caratterizzato da un sistema di armo e disarmo su martinetti idraulici, il portale è stato integrato con puntelli ad alta portata T16, posizionati a contrasto fra le pareti del portale stesso. Questi puntelli, che è stato possibile posizionare perché non era previsto il transito di automezzi al di sotto del portale, hanno consentito di non ancorare il cassero al piede della banchina, con conseguente risparmio del tempo legato alle lavorazioni di ancoraggio. Inoltre, hanno permesso di creare piani di lavoro comodi e sicuri per le maestranze, che hanno potuto lavorare agevolmente durante le fasi di getto. Il sistema a portale è stato adattato facilmente alle geometrie e alle caratteristiche tecniche delle gallerie. In particolare la dimensione e la modalità di movimentazione del portale è variata nei due casi specifici. Nella costruzione della galleria rettilinea GN2-3, il portale ha realizzato conci da 6,00 m ed è stato movimentato su rotaie, mentre per la galleria GN1, che si sviluppa in curva per 94 m e presenta un raggio di soli 55, sono stati studiati conci di 4,00 m di lunghezza e un sistema di movimentazione su ruote sterzanti. In entrambe le gallerie tuttavia si sono mantenuti ritmi di produzione decisamente alti: 1 getto ogni 2 giorni nella galleria GN1 e 1 getto al giorno nella galleria GN2-3. Questi ritmi sono stati possibili anche grazie all impiego di armature tralicciate ad arco in acciaio che, contribuendo a irrobustire il cls della calotta, consentivano il disarmo anticipato delle casseforme. L assemblaggio e il funzionamento del portale durante le prime fasi è stato supportato dalla presenza di un assistente al montaggio Doka in cantiere, che ha garantito il corretto impiego dell attrezzatura, illustrandone le modalità al personale di cantiere Un momento della fase di movimentazione della cassaforma