Parcheggi interrati. e contesto geologico. suolo & sottosuolo. Le problematiche urbane

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1 Le problematiche urbane Parcheggi interrati e contesto geologico Giuseppe Gisotti, Liborio Rivera* Le problematiche legate alla costruzione di parcheggi sotterranei e alle relative modificazioni della circolazione idrica sotterranea, con effetti sullo stato di addensamento dei terreni acquiferi, che si ripercuotono sulla stabilità degli edifici prossimi: alcuni casi verificatisi a Roma Figura 1 Schema delle opere provvisionali di cantiere nella progettazione sottofalda. Paratia di pali, prima operazione per realizzare un parcheggio interrato. Nello scavo a cielo aperto, col pompaggio si deprime la falda acquifera al di sotto della quota di scavo. Si realizza anche un tampone di fondo atto a eliminare o ridurre la filtrazione dell acqua risalente all interno del perimetro delle paratie, in modo da prosciugare la superficie ed eseguire in sicurezza le necessarie sigillature tra i pannelli di paratia *SIGEA Società Italiana di Geologia Ambientale I possibili effetti dei parcheggi interrati sugli equilibri idrogeologici locali e sui fabbricati contigui Nella costruzione di un parcheggio interrato in presenza di falda acquifera, la prima operazione è quella di realizzare un perimetro di paratie, allo scopo di contrastare la spinta delle terre e di limitare la filtrazione dell acqua nell area di lavoro (Figura 1). Pertanto si eseguono le operazioni di aggottamento necessarie a deprimere la quota della falda, al fine di rendere asciutto il fondo scavo. La realizzazione di un parcheggio sotterraneo nella situazione sommariamente descritta ha come conseguenza quella di realizzare un effetto diga e di variare gli equilibri idrogeologici esistenti, con molto probabili aumenti delle escursioni positive della falda. Infatti, facendo affidamento sulla situazione idrogeologica locale e sulle esperienze maturate in numerosi casi, si verificherebbe la modifica 64 quarry & construction

2 Figura 2 Effetto diga. Innalzamento della falda a monte della struttura interrata e depressione a valle delle linee di deflusso sotterraneo, ossia un rigonfiamento della falda acquifera a monte dell ostacolo rappresentato dal parcheggio ed una depressione della stessa falda a valle dell ostacolo (cosiddetto cono d ombra ) (Figura 2). Per effetto del citato innalzamento della falda, le acque sotterranee andrebbero a saturare i terreni di fondazione dei fabbricati situati ai bordi del parcheggio. Di conseguenza uno dei prevedibili effetti è l allagamento di scantinati e in genere di ambienti interrati e seminterrati dei fabbricati, progettati e costruiti senza prevedere di essere un giorno immersi nella falda acquifera. Un altro effetto è quello relativo alla modificazione delle pressioni interstiziali in terreni altamente eterogenei e quindi anche dei relativi parametri geotecnici. Questo secondo caso può realizzarsi: a) con l effetto diga sopra menzionato, per cui la falda si solleva e va ad impregnare terreni fino ad allora asciutti, per cui la spinta idrostatica modifica lo stato dei tensione dei terreni di fondazione, con possibili lesioni nei fabbricati soprastanti; b) viceversa, in alcune situazioni si effettua l abbattimento della falda per tenere all asciutto la struttura scatolare: anche in questo caso ne deriva una variazione dei parametri geotecnici, fenomeno che, al variare del battente idraulico, può determinare cedimenti diversi delle pilastrature, con conseguenti fessurazioni negli elementi fragili delle strutture, in funzione dei valori di distorsione angolare impressi alle strutture stesse (Figura 3). Per quanto si sa, nei progetti dei parcheggi dell area romana e dei relativi Studi d Impatto Ambientale e nella successiva fase di realizzazione, non sempre la problematica in esame è stata presa in considerazione in modo esaustivo ed efficace (Angelucci, 2006). I frequenti danni al patrimonio edilizio e in genere ambientale derivanti dalla costruzione di tali opere dimostrano quanto sopra affermato (Figura 4). In precedenti pubblicazioni degli autori sono stati illustrati alcuni casi di danni significativi occorsi a fabbricati di civile abitazione limitrofi a parcheggi sotterranei, sia nella fase di cantiere che in fase di esercizio, causati da una non attenta progettazione ed esecuzione dei lavori (Gisotti, 2010; Gisotti et al., 2011). In questo articolo si accenna a due progetti di parcheggi in situazioni geologiche e idrogeologiche note. Figura 3 Cedimenti delle pilastrature di edificio contiguo a parcheggio interrato in costruzione. Cono di depressione della falda causato da un pozzo di prelievo = dewatering (ad es. per evitare infiltrazioni nella struttura scatolare di un parcheggio interrato). La variazione dei parametri geotecnici, al variare del battente idrostatico, può determinare cedimenti diversi delle pilastrature con conseguenti fessurazioni negli elementi fragili (tavolati), in funzione dei valori di distorsione angolare impressi alle strutture Figura 4 Roma, versante del colle del Gianicolo che dà sul Tevere, Via G. Sacchi, palazzina al n. civico 20. Lesione che interessa l intera facciata (anche le pareti interne degli appartamenti sono lesionate). Nella prima fase di costruzione del parcheggio a valle di via G. Sacchi, l opera ha funzionato da barriera idraulica, facendo divergere il flusso della falda. Successivamente il cono di depressione della falda emunta ha determinato cedimenti differenziali dei terreni di fondazione degli edifici limitrofi, con conseguenti dissesti statici. (Fonte dell immagine: L. Lombardi) quarry & construction 65

3 I parcheggi interrati e la situazione idrogeologica geotecnica a Roma I parcheggi interrati si snodano per una lunghezza di varie decine di metri e con un altezza che varia dai 6 ai 30 metri: quindi sono dei corpi del tutto impermeabili in cemento armato e calcestruzzo, vere e proprie dighe sepolte. L area romana, dove sono stati costruiti o si vuole localizzare i parcheggi sotterranei, è caratterizzata dalla presenza in superficie di terreni di riporto messi in posto in seguito alle bimillenarie vicissitudini della città: terremoti, demolizioni ecc. Tale contesto fa sì che i riporti abbiano localmente spessori relativamente notevoli (fino a metri), che abbiano proprietà tecniche molto diverse da luogo a luogo ma generalmente molto scadenti, che siano dotati di permeabilità varia; in genere contengono una modesta falda acquifera. Di solito, inferiormente ai riporti, sono presenti i depositi alluvionali del Tevere, costituiti da un primo spessore di qualche decina di metri di sabbie e limi, permeabili e quindi acquifere, e, sotto questi terreni, da argille fluviali, praticamente impermeabili. Pertanto dal punto di vista idrogeologico lungo i settori bordieri del Fiume Tevere ed a tergo dei Muraglioni, si individuano due falde, quelle più superficiali, che sono dall alto verso il basso: una modesta falda presente nei riporti che è alimentata, oltre che dagli apporti meteorici, anche da perdite delle reti idriche e fognarie e dalle emergenze idriche (sorgenti) ormai sepolte, localizzate ai piedi delle colline plio-pleistoceniche che bordano la valle tiberina a est; una falda indifferenziata, libera o in pressione, con caratteri di multifalda contenuta negli orizzonti più permeabili delle formazioni alluvionali tiberine, con oscillazioni piezometriche direttamente legate alle fasi idrauliche del Fiume Tevere (falda di subalveo). Queste due falde sono drenate dal Tevere, raccordandosi con il suo livello idrico, e logicamente si scaricano nel fiume defluendo al di sotto dei Muraglioni. 66 quarry & construction Tuttavia la presenza dei Muraglioni determina un effetto diga che limita e modifica l andamento della piezometrica, soprattutto in condizioni di piena del Tevere stesso. La falda dei riporti in condizioni meteorologiche normali o di magra, è caratterizzata da livelli piezometrici più elevati rispetto a quelli della falda dei depositi alluvionali; invece nel periodo invernale ed in condizioni meteorologiche critiche, la risalita del livello piezometrico della falda delle sabbie fluviali può determinare un unico livello piezometrico. Le escursioni idriche previste, pur con notevoli differenze fra varie zone, sono dell ordine di 3-6 metri. In periodi di siccità i livelli piezometrici a tergo dei Muraglioni sono localizzati in corrispondenza della parte basale di tali strutture, determinando una relativamente facile filtrazione delle falde verso il Tevere. Invece, in condizioni meteorologiche critiche, risalendo i livelli di falda, la struttura dei Muraglioni rende più difficoltosa la dissipazione delle pressioni interstiziali (effetto diga) con conseguente accentuazione delle risalite delle falde e migrazione del livello piezometrico verso monte. Casi di studio Progetto di parcheggio interrato di due piani in Via R. Stern Progetto definitivo Il progetto prevede un parcheggio interrato nel quartiere Flaminio e si sviluppa lungo tutta Via Stern con una profondità degli scavi di circa 7,00 m. Anche quest area si trova a poche decine di metri dal Tevere. Nel progetto è stata prevista una paratia di sostegno perimetrale costituita da pali trivellati ed una soletta continua gettata direttamente sul terreno (sistema top-down). Successivamente è previsto lo sbancamento del terreno sottostante sino alla profondità delle fondazioni. Contesto geologico ed idrogeologico Nella zona interessata dagli scavi del parcheggio è stata evidenziata la presenza di terreni di riporto dello spessore massimo dichiarato di circa 6,00 m ricoprenti i depositi alluvionali recenti del fiume Tevere, rappresentati da un primo orizzonte limo-argilloso, a tratti sabbioso, seguito da sabbia limosa e da sabbia a tratti grossolana. È da rilevare che nell orizzonte limo-argilloso e anche nel sottostante orizzonte sabbioso sono presenti inclusi antropici eterogenei a testimoniare le varie fasi di rimaneggiamento e risedimentazione che il fiume Tevere ha operato in epoche storiche, creando anche livelli di paleosuoli intercalati, sino alla profondità di 18,00 m. La falda rilevata ha una profondità di 6-7 m dal piano stradale con un escursione stagionale, legata sempre al livello idrico del Tevere. Dal punto di vista geotecnico i terreni di riporto sono caratterizzati da scadenti ed irregolari valori di portanza e i depositi alluvionali recenti alterati e rimaneggiati limo-sabbiosi in falda, presentano una assai scarsa consistenza con elevata plasticità e deformabilità. Tali terreni sono nel loro complesso altamente compressibili, con cedimenti differenziali quando siano sottoposti a carichi anche modesti di entità assai variabile e a lungo termine. Tali materiali costituiscono la ragione prima delle rilevanti modificazioni subite dall assetto degli edifici esistenti in zona e segnatamente di quelli che insistono nelle immediate vicinanze del parcheggio. è da far presente che rilievi interferometrici satellitari, raccolti durante dieci anni di telerilevamento, hanno messo in evidenza che gli edifici ubicati lungo la piana del Tevere sono soggetti ad una generale subsidenza. In particolare l area del quartiere Flaminio, in base a rilievi interferometrici realizzati nell intervallo dai satelliti ERTS1-ERTS2, ha rivelato una subsidenza continua con velocità media annuale di 3-4 mm (Campolunghi, 2009). Questo fenomeno si manifesta perché nelle aree come quelle del Flaminio, in sinistra Tevere, il processo di carico e di compattazione dei terreni, sui quali sono

4 stati realizzati i vari agglomerati urbani, è ancora in corso. Da quanto sopra espresso, si deduce la precarietà della stabilità degli edifici, fra l altro dotati di fondazioni insufficienti a sopportare adeguatamente tali fenomeni di subsidenza in atto. Tale precarietà si è manifestata già da anni con la presenza di preoccupanti crisi statiche negli edifici di Villa Riccio (costruita negli anni 20), prospicienti Via Stern, e anche in quelli di proprietà ATER (Agenzia Territoriale per l Edilizia Residenziale del Comune di Roma), lato Piazza Perin del Vaga; questi ultimi sono stati sottoposti, negli anni passati, ad interventi vari di consolidamento e sono stati oggetto di studi di soluzioni progettuali di consolidamento fondazionale e di risanamento strutturale. Quindi lo scavo del parcheggio sotterraneo potrebbe produrre ulteriori effetti negativi sulla già precaria stabilità degli edifici limitrofi per variazione dello stato tensionale e deformativo nel sottosuolo, aggravata da variazioni importanti dei carichi sia per diminuzione che per aggiunta di pesi. Da tutto ciò emerge la necessità di approfondire l indagine idrogeognostica e geotecnica nella zona del parcheggio e anche in prossimità degli edifici maggiormente interessati da problemi strutturali. In particolare va monitorato l andamento delle escursioni piezometriche della falda (o delle falde superficiali), per un arco di tempo di almeno un anno, con una rete di piezometri posti non solo nell area d intervento ma anche in prossimità degli edifici limitrofi. Inoltre va condotto un monitoraggio di tipo topografico su tutti gli edifici prospicienti ed immediatamente retrostanti l area di scavo del parcheggio. Modifiche all equilibrio idraulico locale della zona saranno dunque da temere per interferenze tra l opera in costruzione ed i fabbricati limitrofi. Possono aversi dunque drenaggi della falda idrica causati dai lavori di scavo, con conseguenti subsidenze del terreno a monte dello sbancamento, e cedimento dei fabbricati per riduzione delle pressioni interstiziali. Sono possibili poi sifonamenti del terreno più sabbioso e limoso. è possibile uno sbarramento (effetto diga) dell attuale flusso di falda dovuto alla profondità di infissione della paratia, che sarà poi resa impermeabile, con risentimento negativo sulla stabilità già precaria delle fondazioni degli edifici più vicini. Parcheggio interrato in Largo di Vigna Stelluti, Roma Progetto definitivo Largo di Vigna Stelluti si trova nel XX Municipio e vi è previsto un parcheggio sotterraneo di 3 piani, per complessivi 9 metri di profondità. Terreni di riporto dello spessore variabile da 5,00 a 8,00 m ricoprono sedimenti costituiti da limi sabbiosi intercalati a livelli di sabbie limose, materiali poco consistenti. Dall esame del progetto si nota l assenza di una rete di piezometri in grado di monitorare l andamento delle escursioni di falda, monitoraggio necessario per un arco di tempo di almeno un anno prima dell inizio lavori. Contemporaneamente all installazione di tale strumentazione dovrebbe avvenire l esecuzione dei testimoniali di stato dei vari locali condominiali (stato di consistenza). L ampiezza dell area soggetta a possibili interferenze dello scavo in progetto con fabbricati e infrastrutture limitrofi, e l entità di tali interferenze, devono essere valutate in sede di progetto non solo esecutivo ma anche definitivo. In particolare si vuole segnalare, nella città di Roma, l occorrenza di importanti interferenze degli scavi in sotterraneo con acquedotti e fognature, ed anche con gallerie metropolitane e ferroviarie. Le prime tipologie di opere, a causa di perdite idrauliche, hanno talora provocato erosioni nei terreni, in particolare in quelli di riporto, con asportazione di questi e creazione di cavità anche di notevoli dimensioni. Non sono rari a Roma i casi di sprofondamenti (sinkholes) aventi questa origine. Gallerie ferroviarie e metropolitane, spesso ubicate a debole profondità, hanno in passato ed anche attualmente provocato vari dissesti strutturali a fabbricati non solo sovrastanti ma anche limitrofi alle opere sotterranee. Esempi in tal senso si sono avuti a Roma in vari quartieri attraversati dalle linee metropolitane e ferroviarie interrate. In particolare il suddetto parcheggio risulta posizionato presso il km dell Anello ferroviario San Pietro Pineto, alla distanza minima di 5,00 m tra la paratia di pali del parcheggio ed il rivestimento laterale della galleria. La tratta di galleria ferroviaria sottostante Largo di Vigna Stelluti è stata costruita negli anni 50 e la copertura di questa, dello spessore di circa 11,00 m, è costituita da un primo strato di terreno di riporto, ricoprente un deposito di limo sabbioso poco consistente. Appare evidente che la realizzazione della tratta di galleria ferroviaria in corrispondenza di via Vigna Stelluti in tali condizioni di debole copertura ed in terreni fluvio-palustri di solito dotati di scarsa consistenza, può aver comportato un allentamento dei depositi limo-sabbiosi circostanti lo scavo dell altezza di circa 9,00 m con decompressione e perdita delle originarie caratteristiche di portanza. Inoltre le condizioni idrogeologiche delle aree limitrofe a quella di scavo del futuro parcheggio, già probabilmente compromesse dai lavori della galleria ferroviaria, negli anni passati sono state ulteriormente alterate anche a causa di perdite di acquedotti e fognature che hanno provocato crolli del manto stradale a causa di voragini di varia entità anche in prossimità di alcuni fabbricati prospicienti Largo di Vigna Stelluti. Considerazioni e raccomandazioni generali riguardanti la realizzazione di parcheggi interrati Da quanto sommariamente illustrato a proposito dei due casi di previsti parcheggi sotterranei a Roma, in Via R. Stern e in Largo di Vigna Stelluti, risulta evi- quarry & construction 67

5 dente l oggettiva difficoltà di opere in sotterraneo in ambiente urbano, sede di terreni di riporto dalle scadentissime caratteristiche geotecniche e molto varie da punto a punto, in presenza di falda acquifera spesso molto superficiale, e in presenza di opere precedenti che hanno impegnato lo stesso sottosuolo, producendovi talora un peggioramento delle citate caratteristiche geotecniche. Tali problemi diventano ancora più gravi a Roma, a motivo della bimillenaria attività antropica e della presenza inoltre di reperti archeologici di varie epoche. Quello dei parcheggi sotterranei è insomma un caso particolare ed emergente di geologia urbana, disciplina che trova sempre più interesse in tutto il mondo a causa del crescente e sembra inarrestabile inurbamento planetario, con conseguente aumento della ricerca di spazio sotterraneo, che diventa sempre più una risorsa, ma con parallelo aumento di rischi geologici (Gisotti et al., 2005). Tornando ai due casi citati, una volta analizzati i vari rischi per gli edifici limitrofi agli scavi dei parcheggi, si espongono qui di seguito le operazioni progettuali che si ritengono necessarie ed indispensabili prima di procedere all inizio dei lavori, allo scopo di garantire un adeguato grado di sicurezza per la stabilità dei fabbricati. Considerata la complessità delle opere in sotterraneo, che vengono solitamente realizzate in prossimità di edifici abitativi, si ritiene anzitutto necessario approfondire in maniera adeguata sia qualitativamente che quantitativamente le preventive campagne di indagini geognostiche e geotecniche, da allegare ai progetti definitivi ed ancor più a quelli esecutivi. Per quanto riguarda i piani di monitoraggio sia piezometrico che inclinometrico e statico sugli edifici circostanti gli scavi, è opportuno che siano impostati secondo opportune direttive tecniche, ad esempio seguendo le Linee guida e metodologie di lavoro per le attività geologiche connesse alla progettazione e alla realizzazione di parcheggi nel Comune di Roma, preparate dall Ordine dei geologi del Lazio e presentate in un Convegno nel dicembre 2011, a cura di Roma Capitale, 68 quarry & construction Sigea e Ordine dei geologi del Lazio. Nelle Raccomandazioni tecnico-scientifiche delle Linee Guida suddette si ritiene necessario prima o contemporaneamente all inizio lavori, una verifica dello stato di salute dei vari locali degli edifici adiacenti agli scavi del parcheggio interrato mediante i cosiddetti Testimoniali di Stato. Il Comune di Roma, Ufficio Extradipartimentale e Parcheggi, recentemente nelle Convenzioni con le Concessionarie prescrive un monitoraggio ante operam assieme alla redazione di Testimoniali di Stato ad ulteriore garanzia della sicurezza degli edifici prospicienti gli scavi. In taluni casi in cui l escursione della falda possa provocare delle criticità, può essere richiesta una Simulazione numerica dell impatto sulla configurazione piezometrica prodotto dall opera in sotterraneo. Nel caso che dagli studi dei cedimenti risultasse possibile per un fabbricato il verificarsi di un cedimento superiore a quello massimo ammissibile, sarà necessario intervenire per quel fabbricato con opere di consolidamento delle fondazioni, adottando tipologie d intervento mirate a ridurre tempestivamente la deformazione del terreno in prossimità delle fondazioni. In conclusione, il sistema di monitoraggio geotecnico e strutturale che andrà progettato ed effettuato dovrà consentire di tenere in costante osservazione l evoluzione di tutti i potenziali fenomeni connessi con la realizzazione delle opere, permettendo anche di anticipare gli eventuali problemi di interazione con le lavorazioni di cantiere e con i fabbricati, che dovessero scaturire laddove non fossero stati rilevati dagli studi di cui sopra. Merita accennare alla sismicità della città di Roma, classificata come zona sismica 3, con valore dell accelerazione orizzontale pari a 0,15. I terreni alluvionali, dove presenti nel sottosuolo di Roma, sono particolarmente sensibili alle sollecitazioni sismiche. Tali terreni, costituiti da sedimenti di natura limo-sabbiosa ed anche argillosa, se in particolare saturi d acqua e quindi con scadenti valori di resistenza ed alto grado di compressibilità, quando interessati da terremoti anche di bassa intensità producono significative amplificazioni sismiche. Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto deve essere valutata l influenza delle condizioni litologiche e morfologiche locali sulle caratteristiche del moto del suolo in superficie, mediante studi specifici di risposta sismica locale. Specifiche indagini geofisiche sono necessarie per una corretta valutazione di una Classe di sottosuolo. Bibliografia Angelucci G. (2006), Nota geologica relativa ai dissesti dell area di Via Sacchi e dintorni (Comune di Roma), a seguito dei lavori di costruzione di un parcheggio interrato, Relazione inedita, Roma. Campolunghi M. P. (2009), La pericolosità geologica della città di Roma, Università di Roma Tre. Gisotti G. (2007), Ambiente urbano. Introduzione all ecologia urbana, Collana Sigea di geologia ambientale, Dario Flaccovio Editore, Palermo. Gisotti G. (2010), Interferenze tra parcheggi interrati e contesto geologico a Roma, in AR, bimestrale dell ordine degli Architetti di Roma e Provincia, n. 91/10, settembre ottobre 2010, Roma. Gisotti G., Lombardi L., Rivera L., Ventura P. (2011), Interferenze tra parcheggi interrati e contesto geologico, in Le Strade, gennaio febbraio, La Fiaccola Editrice, Milano. Gisotti G., Pazzagli G., Garbin F. (a cura di) (2005), La IV^ dimensione. Lo spazio sotterraneo di Roma, Atti del Convegno Geologia Urbana nella capitale, viaggio nella IV^ dimensione, organizzato da Sigea a Roma il 28 novembre 2005, in Supplemento al n. 4/2005 di Geologia dell Ambiente, Sigea, Roma. Ordine dei geologi del Lazio (2011), Linee guida e metodologie di lavoro per le attività geologiche connesse alla progettazione e alla realizzazione di parcheggi nel Comune di Roma. n Si ringraziano per la collaborazione e per gli utili scambi di conoscenze i geologi Leonardo Lombardi e Fabio Garbin e il Prof. Ing. Pierfranco Ventura