Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino. Giancarlo Cardone e Giancarlo Ventura

Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino Giancarlo Cardone e Giancarlo Ventura

CARATTERISTICHE GENERALI Il Nuovo Collegamento Ferroviario Transalpino Lione-Torino si sviluppa per un lunghezza complessiva di 254 km. Esso si compone di 3 parti distinte: FRANCIA. Segmento Montmelian-Sillon Alpin-St. Jean de Maurienne. Committente: R.F.F. Réseau Ferré de France. FRANCIA-ITALIA. Segmento St. Jean de Maurienne- Bussoleno/Bruzolo. Committente : L.T.F. Lyon-Turin Ferroviaire. ITALIA. Segmento Bussoleno/Bruzolo-Nodo di Torino/Settimo Torinese. Committente : R.F.I. Rete Ferroviaria Italiana. 2

CARATTERISTICHE GENERALI Le principali opere in sotterraneo, allineate all incirca lungo una direttrice WNW-ESE perpendicolare all Arco Alpino Nord-Occidentale, sono: Il Tunnel di Base (53 km) e l annessa stazione sotterranea di Modane (St. Jean de Maurienne-Venaus). La Galleria esplorativa di Venaus (10 km), con asse in posizione mediana e parallela alle due gallerie principali del Tunnel di Base e le discenderie in corso di realizzazione in Francia a Modane (4 km) a Saint Martin La Porte (2 km) e a La Praz (2.7 km). La Galleria di Bussoleno (12 km). La Galleria Musinè Gravio (22 km). 3

TRACCIATO ITALIANO DEL COLLEGAMENTO TORINO-LIONE 5 1 2 4 3

LEGENDA (Da: Sistema Informativo Territoriale della Regione Piemonte, 2005) 1. Serpentiniti, lherzoliti, anfiboliti, prasiniti, metagabbri ("Zona Piemontese" Giurassico - Cretaceo) 2. Calcescisti con intercalazioni filladiche e lenti di calcari cristallini e di prasiniti ("Zona Piemontese" Giurassico - Cretaceo) 3. Gneiss occhiadini massicci e gneiss migmatitici (Massicci cristallini dell'argentera Dora-Maira Gran Paradiso Monte Rosa e Valle d'ossola) 4. Gneiss minuti, micascisti talora eclogitici, scisti filladici e porfiroidi, quarzitoscisti. (Massicci cristallini del Dora-Maira Permocarbonifero assiale Sesia-Lanzo e Serie dei Laghi) 5. Dolomie e calcari microcristallini calcari dolomitici ed arenaceo-marnosi con subordinate intercalazioni di scisti ardesiaci; brecce calcaree. (Unita' Mesozoiche autoctone e alloctone) Celeste. Depositi morenici a blocchi ghiaie sabbie limi degli anfiteatri di Rivoli Ivrea del Lago Maggiore (Quaternario) Azzurro. Depositi alluvionali a prevalenti ghiaie sabbie limi nell'area di pianura e lungo i fondovalle principali (Quaternario) Rosso. Gallerie 5

CARATTERISTICHE GENERALI Il Tunnel di Base attraversa alcuni delle principali Zone geologico-strutturali delle Alpi Nord-Occidentali. I contatti tettonici tra le varie unità tettoniche sono spesso rappresentativi di strutture disarticolate e conseguentemente di condizioni di difficile avanzamento. Tuttavia, tali contatti sono attraversati in direzione quasi ortogonale rispetto all asse di scavo e ciò rappresenta una condizione favorevole all avanzamento. Le condizioni di carico litostatico sono molto variabili (max. 2.400 m). Sono previste condizioni geotermiche difficili (T C attese = 60-70 C). 6

IMPORTANZA DELLE INDAGINI GEOLOGICHE PRELIMINARI NELLA PROGETTAZIONE E NELLA COSTRUZIONE DI GALLERIE La progettazione e la costruzione di una galleria rappresentano il risultato di una serie di decisioni prese dal Committente, dal Progettista, dal Costruttore e dalla Direzione Lavori. Le indagini preliminari hanno una rilevanza fondamentale per ognuno dei suddetti attori, in quanto influenzano e guidano la definizione e la gestione dei contratti e la scelta della più adatta metodologia di scavo. Tali indagini sono mirate alla massima riduzione del grado d incertezza e permettono lo sviluppo di un progetto calibrato sugli attuali metodi statistici dell analisi di rischio. Un adeguato programma di indagini preliminari rappresenta un fattore decisivo nei confronti del costo complessivo finale dell opera. Un piano d indagini ben fatto riduce l insorgenza di contenziosi contrattuali tra il Committente ed il Costruttore. 7

METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE Lo scavo in tradizionale (o convenzionale) di una galleria viene realizzato attraverso l abbattimento con esplosivo dei fronti scavo. Lo scavo meccanizzato (puntuale o a piena sezione) prevede l impiego di macchine (scudi e frese TBM). Le tecnologie di scavo meccanizzato integrale sono in continuo sviluppo. Le macchine TBM (Tunnel Boring Machine) sono sempre più potenti, in grado di spingere sul fronte con pressioni sempre più elevate, sono costruite in modo da poter essere agevolmente montate, smontate e trasportate. Soprattutto sono sempre più versatili in grado di operare con successo su fronti di scavo in condizioni di ammassi rocciosi eterogenei (mixed face conditions) ed in condizioni difficili. Lo scavo meccanizzato integrale è tuttavia caratterizzato da una minor flessibilità del sistema macchina-galleria rispetto al sistema di scavo in tradizionale (esplosivo) il che si traduce in una maggiore esigenza di indagini, prospezioni e specifici studi. In sostanza, in una corretta progettazione d insieme dello scavo. 8

METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE Esistono diverse tipologie di macchine TBM a seconda che siano costruite per realizzare gallerie in ammassi rocciosi duri oppure in terreni poco coesivi. Lo scavo meccanizzato può avvenire a piena sezione (integrale) oppure ad attacco puntuale. Le TBM per rocce dure possono essere aperte, a scudo singolo (SS-TBM, Single Shield TBM) oppure doppio-scudate (DS-TBM Double Shield TBM). Le macchine per terreni si differenziano da quelle per rocce dure in quanto l avanzamento avviene con sostegno del fronte. L azione di sostegno può essere realizzata attraverso soluzioni meccaniche, con aria compressa, con fango in pressione o con terra in pressione. 9

METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE Nell impiego di una TBM per la realizzazione di gallerie lunghe e con elevati carichi litostatici ed in condizioni geologiche strutturalmente complesse, (es. il Tunnel di Base) diventa fondamentale l esecuzione di prospezioni in avanzamento. Un accurata analisi dei rischi rappresenta un punto fondamentale del progetto. Una TBM correttamente approntata dovrà essere equipaggiata per poter eseguire perforazioni esplorative in avanzamento al fine di poter identificare e posizionare condizioni geologiche sfavorevoli. Seppur difficoltosa dovrebbe essere eseguita una caratterizzazione dei parametri geomeccanici dell ammasso roccioso sui fronti di scavo e delle pareti durante i tempi di fermo macchina. 10

METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE Condizioni critiche e difficili in cui una TBM non può operare secondo prestazioni ottimali e dove, al contrario, potrebbe rimanere intrappolata, sono rappresentate da: Forti convergenze e/o instabilità delle pareti della galleria; Instabilità del fronte di scavo Attraversamento di faglie e fasce milonitizzate Ingenti venute d acqua Ammassi rocciosi scadenti, intensamente fratturati, presenza di intercalazioni di terreni scadenti Condizioni di eterogeneità degli ammassi rocciosi sul fronte d avanzamento (mixed face conditions). Presenza di gas, acque ed ammassi rocciosi. 11

METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE I sondaggi in avanzamento possono rallentare la produzione. Tali perforazioni possono essere eseguite durante le fermate programmate di manutenzione della TBM oppure partendo da nicchie laterali rispetto alla galleria. Le perforazioni in avanzamento possono essere con recupero di campioni oppure a distruzione con registrazione dei parametri tecnici di perforazione. Le indagini di tipo indiretto sono rappresentate dai metodi geofisici in avanzamento. I principali sono di tipo elettrico/elettromagnetico (BEAM, Bore Tunnelling Electrical Ahead Method), sismici (TSP Tunnels Seismic Prediction Method e TRT Tunnel Reflection Tomography) e sonici. 12

Tunnel Boring Machine Double Shield 13

Fresa aperta JARMA MK 12 (da Guida al Tunneling, M. Bringiotti)

SCAVO MECCANIZZATO INTEGRALE Secondo le più recenti indicazioni progettuali, gran parte del Tunnel di Base e delle altre Gallerie principali verranno realizzate tramite scavo meccanizzato integrale. Saranno impiegate prevalentemente TBM a fronte aperto, mentre allo stato attuale delle conoscenze, le TBM a scudo (mono-scudate o doppioscudate) saranno impiegate solo per tratti di galleria con ridotta copertura litostatica. L avanzamento di una TBM aperta avviene grazie alla combinazione tra movimento rotatorio della testa fresante, spinta longitudinale ed azione di contrasto laterale esercitata da coppie di dispositivi idraulici detraibili (grippers) agenti contro le pareti rocciose. Anche per le TBM aperte risultano fondamentali le indagini previsionali in avanzamento. In questo tipo di macchina gli ammassi rocciosi sono accessibili sia lateralmente che frontalmente. 15

SCAVO MECCANIZZATO INTEGRALE Le TBM chiuse hanno il vantaggio di garantire maggiori condizioni di sicurezza del personale in caso di eventi imprevisti e condizioni geologiche ed idrogeologiche critiche. Questo tipo di macchina risente maggiormente delle forze di convergenza che si sviluppano immediatamente dopo lo scavo di un tratto di galleria. L accessibilità agli ammassi rocciosi in una TBM chiusa è molto più difficoltosa rispetto a quella praticabile in una fresa aperta. 16

METODO TRADIZIONALE La scelta degli schemi delle volate (fori paralleli o fori inclinati) e dei microritardi dei detonatori riveste una particolare importanza (Presplitting e Smoothblasting). Una corretta scelta degli schemi delle volate può portare ad una considerevole aumento della produzione e riduzione dei tempi di scavo. Uno scavo in tradizionale (esplosivo) inappropriato può provocare dei fuorisagoma della sezione della galleria (sovrascavi o sottoscavi) con conseguente necessità di interventi di riprofilatura (interventi di demolizione) prima della realizzazione del rivestimento definitivo in calcestruzzo. Aumento dei costi e dei tempi di scavo. Importanza dei sondaggi di prospezione preventivi all avanzamento finalizzati al riconoscimento ed all ubicazione in anticipo di variazioni delle caratteristiche geomeccaniche degli ammassi rocciosi e dei terreni e delle possibili presenza di condizioni geologiche critiche (es. faglie, ingenti venute d acqua). 17

METODO TRADIZIONALE L avanzamento su un fronte di scavo in direzione grosso modo perpendicolare agli assi delle strutture principali ed in condizioni opposte all immersione rappresentano condizioni favorevoli (ammassi rocciosi scadenti vengono dapprima intercettate in corrispondenza della platea, alla quota galleria). Diversamente, l avanzamento in condizioni di sub-parallelismo e/o su un fronte di scavo in condizioni in direzione dell immersione rappresentano condizioni sfavorevoli (ammassi rocciosi scadenti si presentano dapprima in calotta con maggiori probabilità di avere di condizioni di instabilità). In questo secondo caso assumono una grande importanza i sondaggi esplorativi in avanzamento (di appropriata lunghezza ed inclinazione verso l alto) nonché l approntamento di una adeguata organizzazione di pronto intervento per fronteggiare improvvise venute d acqua o interventi di trattamento e consolidamento del fronte e dell intera sezione di scavo. 18

IL SISTEMA DI RIMOZIONE ED EVACUAZIONE DELLO SMARINO Le operazioni di evacuazione del materiale di risulta possono essere distinte in due momenti principali. La raccolta ed il caricamento della materiale roccioso derivato dall abbattimento del fronte roccioso. Il trasporto del materiale di risulta dal fronte di scavo direttamente fuori della galleria per poter essere poi successivamente riutilizzato come inerte o direttamente smaltito presso appropriate aree di stoccaggio. Le suddette operazioni vengono eseguite con diverse tipologie di mezzi meccanici. Escavatori, pale gommate o cingolate caricatrici, dumpers, nastri trasportatori, locomotori e vagoni su rotaie, sistemi combinati Hagglunds- Shuttletrain (pala caricatrice Haggloader associata a nastro trasportatore e vagoni di trasporto). 19

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Secondo la Direttiva UE 2003/18/CE sulla protezione dei lavoratori contro i rischi derivanti dall esposizione all amianto durante il lavoro il termine amianto indica i seguenti minerali fibrosi: grunerite, antofillite, crisotilo, crocidolite, tremolite. Sulla base delle informazioni geologiche disponibili e dei risultati dello scavo degli impianti in sotterraneo dell AEM di Torino (prossimi all imbocco della galleria esplorativa di Venaus), nella tratta italiana del Tunnel di Base si può ritenere esclusa la probabilità d incontrare ammassi rocciosi con minerali fibrosi amiantiferi. Diversamente, nella galleria Musinè-Gravio gli studi e le indagini preliminari fatti lasciano prevedere che lo scavo interesserà ammassi rocciosi amiantiferi (rocce anfibolitiche e serpentiniche fibrose). 20

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO L inizio dei lavori di scavo in sotterraneo dovrà essere preceduto dalla predisposizione di un Piano di Lavoro finalizzato alla rimozione dell'amianto e delle rocce-terre frantumate contenenti amianto dall ambiente sotterraneo, dagli impianti e dai mezzi di trasporto. Il Piano deve includere tutte le misure necessarie per garantire la sicurezza, la salute dei lavoratori e la protezione dell'ambiente esterno. Qualora fossero rilevati livelli di attenzione sono messe in atto adeguate misure precauzionali mirate ad impedire o limitare al massimo la mobilità delle polveri dalle piste di cantiere. 21

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Durante le operazioni di scavo possono essere adottati i seguenti 4 livelli di Rischio Amianto RA-0. Nessun Pericolo. Non sono presenti ammassi rocciosi amiantiferi. RA-1. Pericolo Basso. Potrebbero essere incontrati ammassi rocciosi amiantiferi. RA-2. Pericolo Alto. Si ritiene che saranno incontrati ammassi rocciosi amiantiferi. RA-3. Amianto presente. Tutte le operazioni di scavo e di mobilizzazione del materiale devono essere eseguite con appropriate misure di protezione. 22

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Per ognuno dei suddetti livelli di Rischio Amianto vanno adottate le seguenti procedure operative. Condizioni RA-0, Non sono necessarie misure di protezione e/o misurazioni e/o controlli in galleria. Condizioni RA-1. Le misure di protezione dall amianto devono essere approntate entro 1-2 giorni, devono invece essere immediatamente disponibili le maschere individuali (tipo P3). Condizioni RA-2. Le misure di protezione dall amianto devono essere disponibili per un adozione immediata, devono essere immediatamente impiegate le maschere individuali (tipo P3). L avanzamento dovrà essere preceduto da un sondaggio geognostico quasi parallelo all asse di scavo. 23

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Le procedure operative che vanno adottate in presenza di ammassi rocciosi amiantiferi sono le seguenti. Trattenuta delle polveri al fronte di scavo durante il caricamento ed il trasporto del materiale (scavo in tradizionale) mediante annaffiatura sistematica del fronte e del cumulo di dei materiali scavati (smarino). Impiego di mezzi dotati di cabina climatizzata e filtri antipolvere. Rilievo sistematico del fronte di scavo ed analisi dello smarino per confermare o meno la presenza dei minerali fibrosi pericolosi (a cura del geologo di cantiere). Monitoraggio della qualità dell aria in corrispondenza del fronte di scavo e del frantumatore, presente prima del caricamento su nastro trasportatore. Impiego di DPI ordinari per il personale addetto ai lavori a cadenza settimanale. 24

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Nel caso in cui i risultati del sondaggio in avanzamento evidenziassero la presenza di ammassi rocciosi amiantiferi (condizione RA-3), allora dovranno essere adottate le seguenti procedure operative. Andrà predisposto un Piano di Lavoro di Dettaglio (PdLD) e, previa interruzione dei lavori in galleria, andrà intensificato il monitoraggio delle polveri (cadenza bisettimanale). Saranno potenziate le misure di protezione adottate in condizione RA-2 accompagnandole con le ulteriori seguenti specifiche misure protettive. Andranno aggiunti tensioattivi alle acque di annaffiatura (le acque saranno raccolte e conferite all impianto di trattamento). Sarà predisposto un impianto di nebulizzazione dell acqua finalizzato alla creazione di una serie di schermi per limitare la diffusione in aria delle fibre e delle polveri. 25

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Dopo le operazioni di smarino, immediata copertura del fronte con uno strato di calcestruzzo proiettato per isolare la galleria dalla sorgente di potenziale rilascio. Le perforazioni andranno eseguite con acqua additivata con tensioattivi per impedire lo sviluppo di polveri in galleria. Lo smarino andrà caricato e trasportato al luogo di stoccaggio su specifici cassoni coperti. Andranno approntati impianti di aspirazione localizzati con filtraggio delle polveri, in particolare dietro la macchina saranno posizionati filtri a umido in grado di aspirare e trattenere le polveri d amianto disperse nell aria. Andrà sistematicamente eseguito il lavaggio mezzi in galleria e sul piazzale dopo ogni avanzamento. Andranno approntati sistemi di decontaminazione del personale (docce). 26

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO In condizioni RA-3 la porzione terminale della galleria può essere opportunamente suddivisa in tre distinte zone (A,B ec) separate tra loro da due schermi d acqua nebulizzata. Nella zona (A) vengono eseguite le operazioni di scavo e caricamento dello smarino sugli automezzi a cassone coperto. Nella zona (B) sono ubicati i servizi (es. postazione di lavaggio dei macchinari o contenitori stagni per deporvi le maschere respiratorie contaminate, del container per il trasporto cambio-turno dei minatori), vengono preparate le macchine per i lavori nella zona (A) e vengono eseguite tutte le operazioni di preparazione e di pulizia per accedere alla zona (C). La zona (C) è una sezione di galleria non contaminata da polveri d amianto che deve essere comunque sempre controllata mediante misurazioni con filtri VDI. 27

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Lo smaltimento di smarino costituito da rocce amiantifere andrà eseguito nel rispetto delle vigenti normative italiane e di quelle UE in tema di protezione ambientale, sicurezza e tutela della salute dei lavoratori e delle popolazioni della Val di Susa. I materiali rocciosi di risulta saranno controllati e classificati in sito secondo quanto previsto dalla L. 443/2001. Lo smarino proveniente dagli scavi in galleria viene trasportato in apposite aree per lo stoccaggio provvisorio e per la caratterizzazione. Nel caso che, durante le operazioni di trasporto, diventi reale il rischio di rilascio in aria di fibre derivanti dal materiale di risulta, il trasporto deve essere effettuato con mezzi aventi un cassone predisposto con sistema di copertura del tipo copri/scopri. 28

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Analogamente nel caso il trasporto avvenga con nastri trasportatori questi devono essere dotati di percorso chiuso. Lungo il percorso utilizzato dai mezzi di trasporto, sono stabiliti punti di monitoraggio delle polveri, per il campionamento delle fibre di amianto nell'aria e la determinazione della concentrazione delle fibre di amianto nei campioni d'aria prelevati periodicamente. Qualora fossero rilevati livelli di attenzione sono messe in atto adeguate misure precauzionali mirate ad impedire o limitare al massimo la mobilità delle polveri dalle piste di cantiere. Lo stoccaggio dello smarino è realizzato in apposite aree all interno del cantiere o in altri siti prescelti. Il materiale di risulta viene disposto in cumuli aventi un volume di 500-1000 metri cubi. Vengono adottati opportuni sistemi di copertura mirati ad evitare il sollevamento e la mobilità di eventuali polveri fibrose nell aria. 29

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Secondo l attuale classificazione dei materiali con amianto, le rocce e le terre derivanti da scavo di gallerie non sono considerati rifiuti fino a quando la concentrazione di sostanza inquinante o pericolosa non si pone al di sopra del limite massimo di legge (DM 471/1999) pari a 1 mg/kg. Qualora lo smarino presenti un contenuto di polveri e fibre libere maggiore rispetto al valore limite, lo smaltimento del materiale di risulta dovrà essere realizzato in accordo con la normativa sui rifiuti speciali, tossici e nocivi secondo la quale i rifiuti con amianto vengono classificati tossici e nocivi quando il contenuto in polveri e fibre libere supera il valore di 100 mg/kg. Per valori inferiori a tale limite i rifiuti vengono definiti speciali. Accertato che non si tratti di rifiuti pericolosi così come stabilito dalla L. 443/2001, le terre e delle rocce derivanti dallo scavo di gallerie possono essere riutilizzati per reinterri, riempimenti, rilevati e macinati ed altri impieghi tra cui il riempimento delle cave coltivate. 30

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Diversamente, qualora le concentrazioni delle fibre di amianto risultino superiori al valore limite di 1 mg/kg, le terre e le rocce frantumate derivate da scavo sono da considerare come rifiuti e devono essere smaltite in base alla normativa sui rifiuti. Nel caso le concentrazioni di polveri e fibre libere di amianto siano inferiori o superiori al valore limite di 100 mg/kg allora i materiali provenienti da scavi sono considerati nel primo caso rifiuti non pericolosi e nel secondo rifiuti pericolosi. Secondo la più recente normativa lo smaltimento delle due diverse tipologie di rifiuti viene realizzato in due diverse tipologie di discariche: B per i rifiuti non pericolosi e C per quelli pericolosi. 31

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Le conoscenze disponibili sulla distribuzione sul territorio nazionale delle mineralizzazioni uranifere derivano, in larghissima parte, da specifiche ricerche minerarie che ebbero inizio nei primi anni 50 ed interessarono prevalentemente l Arco Alpino. Queste ricerche furono realizzate soprattutto dal CNEN (Comitato Nazionale per l Energia Nucleare) e non portarono all identificazione di giacimenti minerari d importanza industriale, fatta eccezione per qualche sporadico caso (es. Novazza in Val Seriana). Sulla base dei dati e delle informazioni geologiche ad oggi disponibili per l Alta Val di Susa, e specificatamente per la prevista galleria esplorativa di Venaus, durante l avanzamento è previsto l attraversamento, per circa 2 km, della porzione corticale del Basamento pre-triassico del Massiccio dell Ambin. Al pari dei corrispettivi sedimenti permiani delle Alpi Centrali ed Orientali, tale complesso metamorfico è sede di sporadiche e dimensionalmente limitate mineralizzazioni uranifere a bassa concentrazione, nessuna delle quali ha mai assunto valore industriale. 32

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO A fronte delle varie centinaia di chilometri di sviluppo delle formazioni ospiti ora indicate, le singole mineralizzazioni individuate non superano le decine o le centinaia di metri di estensione. La bassa probabilità di distribuzione statistica non permette però di escludere possibili presenze di mineralizzazioni uranifere nel tratto corticale della formazione pre-triassica di previsto attraversamento delle gallerie ferroviarie. 33

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Fig. 1 Mineralizzazioni Uranifere nelle Alpi. (da M. Mittempergher, 1972)

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Nel caso di scavo di una galleria in ammassi rocciosi potenzialmente uraniferi dovrà essere prevista l adozione di una serie interventi mirati alla protezione sanitaria delle popolazioni della Valle e dei lavoratori del cantiere, nonché alla protezione dell ambiente. Gli aspetti operativi e tecnologici connessi con l avanzamento dello scavo di una galleria in ammassi rocciosi potenzialmente uraniferi possono essere considerati indipendenti dai metodi scavo impiegati (tradizionale o meccanizzato). I principali aspetti operativi, le possibili problematiche di tunnelling attese, le azioni da intraprendere e gli interventi da adottare possono essere raggruppati in un Piano di Gestione e di Monitoraggio articolato in più punti. 35

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Dovrà prima di tutto essere ben accertato e valutato il rischio radiologico. Andranno realizzati appropriati e specifici studi ed indagini geologiche mirati ad una reale definizione delle dimensioni ed ubicazione delle mineralizzazioni uranifere. Dovrà essere eseguito un rilevamento geologico e mineralogico del fronte di scavo con impiego di appropriate apparecchiature di monitoraggio (es. contatore geiger portatile e lampade a fluorescenza). Dovrà essere approntato un sistema di rilevamento delle polveri in galleria mirato a controllare il rischio di inalazione. Ad esempio potrà essere predisposto il prelievo di particolato (polveri) e dei gas. I campioni, andranno quindi prelevati periodicamente e sottoposti a controlli radiometrici (spettrometria gamma e conteggio alfa totale). 36

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Dovrà essere progettato un sistema di monitoraggio in continuo costituito da sensori (geiger continuo) collegati al sistema di acquisizione dati e predisposti per generare segnali di attenzione/allarme. Tali dispositivi di rilevazione delle radiazioni gamma saranno collocati in posizioni significative: in corrispondenza del fronte di scavo, dietro la testa rotante e sul back-up nel caso TBM oppure in prossimità del fronte (nel caso di avanzamento in tradizionale con metodo D&B), sul nastro trasportatore del marino. Dovrà essere comunque eseguito il controllo con spettrometria gamma del materiale roccioso frantumato (smarino) mirato a valutare quantitativamente il contenuto di radioattività del materiale roccioso scavato, prima che questo sia allontanato dalla galleria. 37

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO La tipologia e la composizione delle misure di controllo radiologico della galleria in costruzione devono essere adeguatamente definite sulla base dei risultati delle indagini geologiche preliminari allo scavo. Le caratteristiche giacimentologiche e geochimiche delle eventuali mineralizzazioni attese potranno orientare la definizione di un piano operativo per il contenimento del rischio radiologico basato su due aspetti fondamentali: La capacità di individuare con precisione le masse rocciose contenenti le mineralizzazioni uranifere; La possibilità di realizzare all interno dello stesso massiccio roccioso scavato le condizioni ottimali per il confinamento dello smarino uranifero. 38

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Tutti gli operatori presenti nell ambiente di lavoro sotterraneo dovranno essere sottoposti a a controllo radiologico e dosimetria personale, in funzione della presenza di livelli mineralizzazione uranifera. Dovrà essere predisposto un sistema di rilevamento delle polveri anche nelle aree di superficie del cantiere. Relativamente alle acque, sia quelle impiegate per lo scavo che quelle naturali andranno regolarmente sottoposte a misure mirate a determinare il contenuto di radionuclidi disciolti o in sospensione. Sarà importante programmare ed eseguire una simile campagna di misure prima dell inizio dei lavori, in modo tale che i dati di partenza rappresentino un punto zero in vista delle successive valutazioni di impatto post operam. 39

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO L altra fonte principale di rischio radiologico connesso alla realizzazione di opere in sotterraneo o alla permanenza di persone nel sottosuolo e data dal gas Radon che è originato dai minerali uraniferi della crosta terrestre. Il Radon e' un gas radioattivo, incolore, prodotto dal decadimento di tre nuclidi capostipiti che danno luogo a tre diverse famiglie radioattive; essi sono il Thorio 232, l'uranio 235 e l'uranio 238, che è il più abbondante in natura, è responsabile della produzione dell'isotopo Radon 222. Il Thorio 232 e l Uranio 235 producono invece rispettivamente il Rn 220 e Rn 219. Il radon si forma quindi principalmente in seguito alla disintegrazione dell'uranio, e la sua disintegrazione, a sua volta, dà luogo ad altri elementi radioattivi e infine al Piombo che è stabile. E il più pesante dei gas conosciuti (densità 9.72 g/l a 0 C, 8 volte più denso dell'aria). Il radon si diffonde nell'aria dal suolo, come gas disciolto nelle falde acquifere viene veicolato anche a grandi distanze dal luogo di formazione. 40

LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO Sulla base dei dati e delle informazioni geologiche ad oggi disponibili per l Alta Val di Susa, in particolare quelle relative alla presenza di Radon nelle gallerie dell impianto di Pont Ventoux, durante la realizzazione della prevista galleria esplorativa di Venaus, è attesa la presenza di gas Radon. Il mantenimento del livello di Radon (Rn 222) al di sotto concentrazione di soglia (pari a 500 Bq/m3 nel DLgs 241/2000, misurata come media annuale) è connesso con un efficiente funzionamento del sistema di ventilazione della galleria. Nel caso di sospensioni dei lavori di scavo o di fermi del sistema di ventilazione l accesso del personale alle zone di lavoro potrà essere consentito dopo un adeguato tempo dalla ripresa del funzionamento del sistema di ventilazione. 41

PROPOSTE D INTERVENTO IN CASO DI AVANZAMENTO IN AMMASSI ROCCIOSI URANIFERI L eventualità di attraversare ammassi rocciosi uraniferi con livelli di radioattività superiori a quelle del fondo naturale nel segmento iniziale della tratta italiana del Tunnel di Base è piuttosto remota. SE invece dovessero essere incontrate mineralizzazioni uranifere, quali interventi devono essere messi in atto nel caso che durante i lavori di avanzamento? Di seguito vengono presentate alcune proposte di possibili interventi sul materiale di smarino contenente rocce frantumate uranifere. Queste mineralizzazioni uranifere si sono prodotte 200-240 milioni di anni fa in ambiente riducente. Per riottenere condizioni di immobilità geochimica (perturbate dallo scavo con creazione di condizioni di ossidazione) è necessario riprodurre condizioni simili a quelle, riducenti, che 240 milioni di anni fa hanno permesso la formazione del giacimento (fissazione geochimica dell uranio mobile). 42

PROPOSTE D INTERVENTO PER LO SMALTIMENTO DI SMARINO CON MINERALI URANIFERI L ambiente riducente può essere ricostituito miscelando materiale organico (es. torba, fertilizzanti animali, compost agricolo, argilla) allo smarino uranifero. L intervento può essere eseguito già in prossimità del fronte di scavo ad esempio in fase di caricamento del materiale di risulta su vagoni già predisposti (precaricati) con materiale organico. La miscela, posta nella condizione di isolamento dall atmosfera, costringe i batteri a consumare il poco ossigeno contenuto nella massa dello smarino e pertanto il sistema diventa anossico. Da un punto di vista geochimico ciò significa che l ambiente assume carattere riducente ovvero valori di Eh bassi o addirittura negativi. In tali condizioni di ambiente chimico riducente, l eventuale Uranio presente nello smarino in forma di Uraninite (UO2) non viene disciolto ma si mantiene nella forma immobile. Gli eventuali minerali epigenici ossidati subiscono ugualmente una riduzione che portano alla formazione della stessa fase stabile. 43

PROPOSTE D INTERVENTO PER LO SMALTIMENTO DI SMARINO CON MINERALI URANIFERI Le condizioni di isolamento possono essere rafforzate dall impiego di materiali argillosi sia nella miscela sia quale involucro a bassa permeabilità al contorno della miscela. Due sono i fattori che contribuiscono alla fissazione degli ioni uraniferi in soluzione. Il primo è dato dal carattere intrinseco di riduzione dovuto ad un contenuto significativo di sostanza organica. Il secondo è connesso alla capacità di cattura esercitata dai minerali argillosi nei riguardi degli ioni con i quali possano entrare a contatto. In termini conclusivi le argille agiscono come doppia barriera idraulica e geochimica. 44

CONCLUSIONI La probabilità d incontrare ammassi rocciosi con minerali fibrosi amiantiferi nella parte italiana del Tunnel di Base (galleria esplorativa di Venaus) è molto bassa. Tuttavia durante i lavori di scavo sarà attivo un sistema di monitoraggio continuo e sarà predisposto un Piano di Lavoro e di Gestione che, nel caso fossero incontrati ammassi rocciosi amiantiferi assicureranno la massima protezione e sicurezza sanitaria del personale operativo, delle popolazioni locali nonché assicureranno la salvaguardia ambientale nel rispetto delle vigenti normative di legge. 45

CONCLUSIONI La probabilità d incontrare ammassi rocciosi con minerali uraniferi nella parte italiana del Tunnel di Base (galleria esplorativa di Venaus) è limitata alla porzione iniziale del tracciato (v. sopra). Un Piano di gestione del rischio radiologico dovrà garantire la tutela sanitaria del personale di cantiere e delle popolazioni e dovrà prevedere un monitoraggio radiometrico sistematico in grado di rilevare eventuali anomalie di radioattività in aria e nei materiali di scavo. Dovranno comunque essere individuate le soluzioni tecniche adeguate per la messa in sicurezza permanente delle eventuali masse rocciose con tenori di uranio al di sopra della soglia di legge (DLgs 241/2000). E probabile la presenza di gas Radon durante i lavori di scavo. Condizioni di sicurezza sanitaria per il personale operativo saranno assicurate dall efficienza del sistema di ventilazione e ricircolo di aria che manterranno i livelli di radioattività molto al di sotto dei limiti di soglia indicati dalle leggi vigenti (DLgs 241/2000). 46