S-574 Progettazione, costruzione e primi riscontri di una fresa idonea ad operare in ambienti grisutosi

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1 S-574 Progettazione, costruzione e primi riscontri di una fresa idonea ad operare in ambienti grisutosi Prof. P. Berry (a), Ing. A. Selleri (b) (a) Università di Bologna (b) Spea ingegneria Europea S.p.A. 4 Luglio 2013 Scuola di Ingegneria e Architettura Università di Bologna

2 L adozione dello scavo meccanizzato non aveva trovato applicazione nel progetto VAV in quanto non si era individuato un comune interesse, per lo studio e la realizzazione di una TBM idonea ad operare in ambiente grisutoso. L occasione si è presentata con la galleria Sparvo, la più complessa galleria da realizzare, posta sul percorso critico per l apertura della Variante di Valico. La necessità di contrarre i tempi esecutivi ha spinto Aspi a sollecitare i principali attori al fine di verificare la possibilità di utilizzare una fresa per lo scavo della galleria. E iniziato così uno approfondito confronto tra progettisti, costruttori, AUSL e UNIBO che ha accompagnato lo studio preliminare e l individuazione delle linee guida per la progettazione della fresa e il progetto costruttivo affidato successivamente dall appaltatore al costruttore Herrecknecht.

3 Posizioni di partenza Approccio AUSL: non avere contemporaneità innesco e miscela esplosiva Approccio Costruttore: Monitoraggio gas e controllo della ventilazione Doppia garanzia Secondo lo schema consolidato nell ambito delle NIR per lo scavo tradizionale Singola garanzia Non è possibile rendere in Assetto Antideflagrante una macchina così complessa Il punto di incontro A differenza di uno scavo tradizionale in una galleria scavata con EPB si può avere certezza dei punti da dove può entrare il gas in galleria? E si possono controllare e gestire?

4 Fonte di Metano: -Terreno naturale Ingresso in Macchina: -Camera di scavo -Smarino (Coclea e nastro trasportatore) -Zona di contatto rivestimento/scudo -Rivestimento non impermeabile Possibili Fonti di innesco: -- Rischio elettrico (impianto e motori) --Temperatura superficiali (motori) > Attriti metallici --Fiamma Libera Configurazioni di Lavoro: -Modalità Avanzamento -Modalità Costruzione Anello -Modalità di perforazione di sondaggio -Manutenzione Testa di scavo (normobarica ed iperbarica) -Manutenzioni ordinarie (camere di iniezione) -Manutenzioni straordinarie (spazzole, coclea)

5 Fonte di Metano: -Terreno naturale Ingresso in Macchina: -Camera di scavo -Smarino (Coclea e nastro trasportatore) -Zona di contatto rivestimento/scudo -Rivestimento non impermeabile Configurazioni di Lavoro: -Modalità Avanzamento -Modalità Costruzione Anello -Modalità di perforazione di sondaggio -Manutenzione Testa di scavo (normobarica ed iperbarica) -Manutenzioni ordinarie (camere di iniezione) -Manutenzioni straordinarie (spazzole, coclea) Possibili Fonti di innesco: -- Rischio elettrico (impianto e motori) --Temperatura superficiali (motori) > Attriti metallici --Fiamma Libera Sono stati quindi identificati i volumi in sotterraneo ai quali si richiedevano determinate condizioni operative, da cui la necessità di progettare soluzioni che garantissero l efficace isolamento di tali volumi.

6 Definizione delle Zone di emissione di Gas e di Interazioni con la fresa Divisione in zone: La zona A in cui la presenza di Gas è indesiderata durante le normali operazioni. La zona B in cui la presenza di Gas è possibile e deve essere opportunamente gestita. La camera di scavo e la coclea. La Galleria classe 2. Modalità di avanzamento: solo in modalità Closed mode, ovvero a camera di scavo sempre piena.

7 Definizione delle Zone di emissione di Gas e di Interazioni con la fresa Divisione in zone: La zona A in cui la presenza di Gas è indesiderata durante le normali operazioni. La zona B in cui la presenza di Gas è possibile e deve essere opportunamente gestita. La camera di scavo e la coclea. La Galleria classe 2. Modalità di avanzamento: solo in modalità Closed mode, ovvero a camera di scavo sempre piena.

8 S-574 Progettazione, costruzione e primi riscontri di una fresa idonea ad operare in ambienti grisutosi Definizione delle Zone di emissione di Gas e di Interazioni con la fresa Divisione in zone: La zona A in cui la presenza di Gas è indesiderata durante le normali operazioni. La zona B in cui la presenza di Gas è possibile e deve essere opportunamente gestita. La camera di scavo e la coclea. La Galleria classe 2. Modalità di avanzamento: solo in modalità Closed mode, ovvero a camera di scavo sempre piena.

9 S-574 Progettazione, costruzione e primi riscontri di una fresa idonea ad operare in ambienti grisutosi Definizione delle Zone di emissione di Gas e di Interazioni con la fresa Divisione in zone: La zona A in cui la presenza di Gas è indesiderata durante le normali operazioni. La zona B in cui la presenza di Gas è possibile e deve essere opportunamente gestita. La camera di scavo e la coclea. La Galleria classe 2. Modalità di avanzamento: solo in modalità Closed mode, ovvero a camera di scavo sempre piena.

10 Definizione delle Zone di emissione di Gas e di Interazioni con la fresa Ipotesi Fondamentali: Il rivestimento definitivo completamente impermeabile; Le spazzole, che assicurano il contatto strisciante tra scudo e rivestimento, assicurano un elevato grado di impermeabilità; Lo scudo è sicuramente impermeabile; La paratia che confina la camera di scavo è impermeabile; Percorso di Emissione del metano La zona di emissione è il solo fronte di scavo. Il metano può entrare in galleria solo dall uscita della Coclea. L emissione risulta controllabile prevedendo dei sistemi di chiusura della coclea. È possibile definire un percorso certo del metano in galleria.

11 Soluzioni Adottate per garantire l impermeabilità del rivestimento definitivo. Anelli di rivestimento: Anello formato da 9+1 conci prefabbricati. Guarnizione perimetrale a nastro in elastomero EPDM. Guarnizione tipo Hydrofiller. Tenuta fino a 10 bar. Malta di intasamento: Malta bi componente. Tempo di presa 5-15 secondi.

12 Sistema di spazzole: 3 file di spazzole. 1 fila di lamine metalliche. 3 camere Anulari Intasamento continuo di grasso biodegradabile. Lamine metalliche Spazzole Punti di iniezione del grasso di intasamento

13 Canale del nastro e camera pressurizzata Camera pressurizzata Zona terminale del canale nastro e struttura del nastro trasverso di trasferimento del marino al nastro predisposto in galleria.

14 Ventilazione Due linee di ventilazione primaria indipendenti Ventilazione continua del canale del nastro con portata 17 m 3 /s Generatori di flusso turbolento nel canale del nastro Possibilità di realizzare spillamenti in punti singolari per eliminare le zone morte

15 Controlli in Camera di scavo: 3 Radar per la misurazione dell altezza del materiale nella camera di scavo 2 Ventolini per la valutazione della densità nella parte superiore della camera di scavo

16 Predisposizioni per l esecuzione di fori di sondaggio: 2 Perforatrici in classe M2 25 predisposizioni per le perforazioni attraverso lo scudo

17 Monitoraggio gas e procedure di scavo

18 Monitoraggio gas e procedure di scavo Zona A Concentrazione Gas Velocità di avanzamento Attrezzatura Stato di allarme Zona B

19 Controllo continuo dei parametri macchina

20 Concentrazioni di metano durante lo scavo nelle zone critiche Canna Nord 1,0 % Valori massimi Canale del nastro Zona di scarico 0,2 % Valori massimi Zona A

21 Concentrazioni di metano durante lo scavo nelle zone critiche Canna Sud 1,0 % Valori massimi Canale del nastro Zona di scarico Valori massimi Zona A 0,2 %

22 Riscontri e incidenza di eventi di fermo macchina legati alla gestione del problema Gas Eventi critici occorsi durante lo scavo delle canne Allarme Rosso; 2 Costo temporale per la gestione degli eventi di allarme critici allo scavo: 6h 09min Allarme Giallo; 25 Produzioni Medie giornaliere comprensive dei fermi: Canna Nord : 7,18m/giorno Canna Sud : 9,52m/giorno

23 LUGLIO LUGLIO/AGOSTO AGOSTO DICEMBRE DICEMBRE DICEMBRE DICEMBRE -Prime Ipotesi di Scavo Meccanizzato -Firma Contratto HK-Toto -TBM Assemblata in Officina -Inizio Scavo Canna Nord -Fine Scavo Canna Nord -Inizio Scavo Canna Sud -Fine Scavo Canna Sud