LA TECNOLOGIA DEL MICROTUNNELLING - PER LA GALLERIA NATURALE BOSCACCIO - Microtunnel Link
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gallerie&tunnelling Riccardo Miotto(1)
LA TECNOLOGIA
DEL MICROTUNNELLING
PER LA GALLERIA NATURALE
BOSCACCIO
P.A.T.O. SRL AL LAVORO PER LA POSA DI UNA DOPPIA CONDOTTA DI SCARICO DI FONDO
DELLE ACQUE DI DRENAGGIO DELLA PIATTAFORMA STRADALE
S
ulla A1 Milano-Napoli, Autostrade per l’Italia e SPEA han-
1A e 1B.
no progettato e stanno completando l’ampliamento alla La planimetria
terza corsia del tratto appenninico tra Bologna e Firen- generale dell’area
ze, precisamente nel tratto Barberino-Firenze Nord (Lotto 1). Il di intervento (1A)
e un dettaglio (1B)
progetto prevede la realizzazione di tutte le opere relative al
nuovo sedime autostradale come pure tutte le opere accessorie
e di servizio volte a consentire la piena funzionalità di quanto
eseguito.
2 STRADE & AUTOSTRADE 1-2020 www.stradeeautostrade.it
MICROTUNNELLING
2A e 2B. La sezione (2A)
e la pianta (2B) del pozzo
di spinta
Faceva parte di queste ultime anche lo scarico di fondo delle
acque di drenaggio della piattaforma autostradale della galle-
ria naturale Boscaccio (si veda “S&A” n° 129 Maggio/Giugno
2018, pag. 42), costituito da due condotte parallele aventi dia-
metro interno 800 mm ciascuna che collega la suddetta galleria
al piazzale adiacente all’autostrada esistente ove sono installati
l’impianto di betonaggio e quello di frantumazione a supporto
del cantiere.
Stante la conformazione topografica, morfologica e geologica
della zona come pure la cronologia esecutiva delle opere rela-
tive alla galleria naturale Boscaccio, le due condotte di scarico
dovevano essere realizzate partendo da una camera di spinta LE CARATTERISTICHE DEL PROGETTO
dal lato di “valle idraulica” e raggiungendo la parte inferiore di Come sopra precedentemente accennato, il progetto preve-
una specifica e dedicata nicchia, realizzata all’interno della gal- deva la realizzazione con tecnologie trenchless di due tratte,
leria Boscaccio, dal lato di “monte idraulica”; l’unica tecnologia di circa 130 m ciascuna, del previsto doppio scarico di fondo
che poteva permettere di realizzare queste due condotte con la delle acque di piattaforma stradale della galleria Boscaccio. In
precisione necessaria era il microtunnelling. particolare, operando da un unico pozzo di spinta sono stati
L’appalto, per la realizzazione del sopra citato progetto, è stato realizzati i due microtunnel paralleli.
affidato alla Impresa Pavimental SpA, la quale a sua volta ha Il pozzo di spinta, che è stato realizzato, appunto, all’interno del
subappaltato la parte relativa alla realizzazione dei due cunicoli piazzale adiacente all’autostrada esistente ove sono installati
in “trenchless” alla Impresa P.A.T.O. Srl di Occhiobello (RO), l’impianto di betonaggio e quello di frantumazione a suppor-
Impresa specializzata in tale settore che ha ormai al suo attivo to del cantiere, presentava una profondità di circa 3 m poiché
molteplici realizzazioni di microtunnel, nelle condizioni geolo- posto al piede della scarpata del rilievo montuoso che andava
giche e logistiche più disparate e complesse. attraversato con le due perforazioni per raggiungere, trasver-
La lunghezza di ciascuna delle due condotte è di 130 m con salmente, la galleria Boscaccio e da esso hanno preso origine
coperture significative in un ammasso litoide mediamente re- le due perforazioni.
sistente. Entrambe le perforazioni, ad andamento planimetrico e altime-
trico rettilineo ma con una pendenza abbastanza importante (2%
a salire), si sono sviluppate all’interno dell’ammasso roccioso
entro il quale passa anche la galleria autostradale Boscaccio.
Le due perforazioni prevedevano la messa in opera di conci in
c.a. della lunghezza di 3 m cadauno, e aventi diametro interno
di 800 mm ed esterno di 1.100 mm.
3. Il profilo delle perforazioni
www.stradeeautostrade.it 1-2020 STRADE & AUTOSTRADE 3
gallerie
&tunnelling
LE CONDIZIONI GEOLOGICHE E GEOMECCANICHE Nell’ampia zona studiata risultano presenti, in ordine stratigrafi-
DEL TERRITORIO INTERESSATO DAL PROGETTO co dall’alto verso il basso, i seguenti litotipi: Argilliti di Pescina,
Tutti gli elementi relativi alle caratteristiche geologiche, geotec- Formazione di Monte Morello, Formazione di Sillano.
niche e idrogeologiche sono stati ripresi dalla relazione geolo- Si tratta di una successione depostasi tra il Cretaceo Superiore
gica-geomorfologica e dalla relazione geotecnica del progetto e l’Eocene Inferiore-Medio. Nelle aree tipo essa è caratterizzata
esecutivo, redatte nell’anno 2011 da SPEA Engineering SpA in da una porzione inferiore a dominante argillitica (Formazione di
collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Terra dell’U- Sillano) nella quale si intercala un potente e articolato corpo di
niversità di Firenze. torbiditi arenacee quarzoso-calcaree (Pietraforte, non affiorante
Lo studio di cui sopra è stato supportato da molteplici sondaggi nella zona di interesse) e da una parte superiore costituita da
geognostici e dalle relative prove di laboratorio. torbiditi prevalentemente carbonatiche (Formazione di Monte
Dal punto di vista geologico, sono state eseguite le seguenti Morello) che passano verso l’alto a livelli argillitici ed argillitico
attività di campagna: - marnosi (Argilliti di Pescina).
• rilievi geomeccanici su affioramenti rappresentativi delle di- Il litotipo che si prevedeva di attraversare era quello della for-
verse litologie cartografate (campagna rilievi serie RG, cam- mazione di Monte Morello, così descritto: alternanza di calcari e
pagna rilievi serie RGE, campagna integrativa rilievi serie calcari marnosi nocciola e grigio chiari da compatti a granulosi,
RGI); talora con base calcarenitica, marne da avana a grigie e siltiti
• analisi diretta del materiale carotato nel corso dei sondaggi grigie talvolta scure.
geognostici eseguiti relativamente all’asse autostradale di Localmente sono presenti calcilutiti e livelli di calcareniti, a grana
progetto ed alle viabilità di servizio; fine o media, da sottili a medi, più frequenti verso la base della
• attività di rilevamento geologico e geomorfologico: formazione, con impronte di fondo dovute a bioturbazione o ad
• rilevamento geologico e geomorfologico in scala 1:5.000, impatto. I calcari e le marne mostrano un caratteristico colore
con particolare approfondimento di quei settori che, in biancastro all’alterazione. Talora sono presenti liste e livelli di
seguito alle risultanze delle indagini geognostiche, hanno selce scura.
presentato aspetti di maggiore interesse progettuale; Tale formazione affiora diffusamente nell’ambito dell’area di
• verifica puntuale in sito del rilevamento geomorfologico in progetto. Per gli strati arenitici della Formazione di Monte Mo-
scala 1:5.000, con particolare riferimento al riconoscimento rello, le analisi petrografiche pregresse (Ponzana, 1993) mostra-
e alla caratterizzazione dei processi di versante, alla veri- no valori della componente quarzosa elevati (una media attorno
fica ed all’integrazione di quanto evidenziato dalle Carte al 40%), che possono arrivare fino a valori di circa il 55%. Sestini
di perimetrazione delle aree con pericolosità da fenomeni (1970) indica contenuti in quarzo ancora superiori, variabili tra
geomorfologici di versante (da P.A.I. e da P.T.C.P. per alcu- 24% e 80%, con valori medi di 64%.
ni settori); Dal punto di vista geotecnico-geomeccanico, l’ammasso roccio-
• integrazione di alcuni dati relativi ad elementi idrogeolo- so è descritto come alternanze di calcari marnosi, marne calca-
gici in sito, quali sorgenti e pozzi. ree e marne intensamente fratturate.
I dati di sottosuolo analizzati riguardano le stratigrafie delle cam- Sono presenti anche fenomeni di fratturazione. I piani di frattu-
pagne geognostiche (sondaggi e pozzetti esplorativi) eseguite ra assumono inclinazioni variabili; le discontinuità sono talvolta
nel corso degli anni lungo tutto il tracciato della Barberino-Fi- riempite con materiale limoso e le superfici di discontinuità pos-
renze Nord; tali dati sono stati utilizzati per la redazione della sono risultare alterate.
carta geologica, del profilo geologico longitudinale e delle se- Nei casi in cui la fratturazione risulti particolarmente intensa
zioni geologiche trasversali a corredo della cartografia. l’ammasso assume un aspetto detritico.
gt (kN/m3) 26
GSI 30
sc (MPa) 40
st (MPa) 4
mi (-) 10
37° per sn' = 100 kPa
j' (0) (1)
30° per sn' = 250 kPa
40 kPa per sn' = 100 kPa
c' (kPa) (1)
70 kPa per sn' = 250 kPa
ko (-) 1÷2(2)
K (m/sec) 1x10-6÷1x10-7
Vs (m/sec) 350 · (z)0.3
4. La stratigrafia dell’interno della galleria Boscaccio 5. I parametri medi caratteristici dell’ammasso roccioso
4 STRADE & AUTOSTRADE 1-2020 www.stradeeautostrade.it
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6. Vista del cantiere
Nelle considerazioni che seguono si farà riferimento a condi- • la lubrificazione ed il raffreddamento degli utensili del disco
zioni di ammasso caratterizzate comunque da valori RQD non di taglio Rock;
inferiori a 15÷20%. • il costante riempimento dell’annular gap (sovrascavo anu-
Da tutti gli elementi menzionati nella Figura 5 si poteva dedur- lare) tra i tubi e il terreno per evitare l’accumulo di fino e/o
re quindi che i due microtunnel si sarebbero sviluppati in una di altro materiale fratturato che potesse incrementare peri-
stratigrafia abbastanza disomogenea, costituita da alternanze di colosamente gli attriti e quindi le forze di spinta necessarie.
litotipi aventi caratteristiche diverse e in percentuale non nota Il circuito di smarino è stato progettato in modo particolare
a priori. con una quantità ed una tipologia di pompe tali da poter ge-
stire i flussi e le pressioni necessarie all’avanzamento ed alla
LE CARATTERISTICHE DELLE ATTREZZATURE IMPIEGATE differenza di quota tra monte e valle.
Per la realizzazione dei due microtunnel sono state pertanto Anche l’unità di separazione dello smarino è stata approntata
utilizzate le seguenti attrezzature: tenendo presenti le particolari condizioni litologiche ipotizzate
• MTBM: Herrenknecht AVN800A Slurry Shield con disco di nei documenti di progetto.
taglio Rock, compresi telaio di spinta e cabina di pilotaggio; Infatti, è stata prevista un prima fase di separazione mecca-
• autogrù Locatelli Grill 840 (45 t); nica con pre-screener del materiale grossolano derivante dal
• unità di separazione smarino Bauer GS500 pre-screener + una “taglio” del fronte roccioso determinato dai cutter disc che
Bauer BE250 desander/idrociclone; producevano “chips” ed una seconda fase di separazione mec-
• prodotti Baroid per fluido di perforazione e per lubrificazione; canica con desander e idrociclone per la separazione delle
• sistema di navigazione laser Geolaser e target Genesys. sabbie e dei fini fino ad una pezzatura di circa 50 micron.
La loro scelta è stata operata, in particolare, tenendo presente Grande rilevanza hanno avuto anche le modalità di lubrifi-
come elemento vincolante la disomogeneità e imprevedibilità cazione dell’annular gap e la tipologia dei prodotti utilizzati,
litologica. appositamente testati per le condizioni esistenti e iniettati in
Per rispondere adeguatamente a questa condizione operativa maniera mirata, “a tempo”, con tempi o cadenza opportuna a
si è dotata la MTBM di disco di taglio Rock con cutter disc mo- seconda della consistenza dell’attrito rilevato per la spinta, o
noblocco riportati con materiale antiabrasione (Hardfacing) e con andamento “a spirale”, per una più rapida diffusione del
con inserti a carburo di tung-
steno (TCI) e si è stabilito di
utilizzare un fluido di perfo-
razione come pure un fluido
per la lubrificazione molto
performanti per:
• l’adeguata gestione e
trasporto dei cutting
provenienti dal circuito
dello smarino idraulico e
recapitati all’impianto di
separazione meccanica
tra la fase solida e quella
liquida; 7A e 7B. Le valvole (7A) e la stazione (7B) di iniezione del fluido lubrificante
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gallerie
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lubrificante lungo l’estradosso
del rivestimento durante l’avan-
zamento.
Il fluido lubrificante viene infat-
ti iniettato attraverso valvole di
non ritorno passanti, predispo-
ste in taluni tubi in c.a. appositi
(appunto “valvolati”) e nello scu-
do della MTBM, e con dispositivi
pneumatici elettronici installati in
ogni “stazione di iniezione” del
fluido lubrificante che permet-
tono all’operatore della MTBM
(driver), grazie ad un particola-
re strumento dotato di speciale
software dedicato (chiamato “re-
mote control lubrication device”)
che permette di gestire tutte le
stazioni di iniezione e quindi im-
postare il programma di iniezio-
ne (tempo di iniezione e quantità
di fluido iniettato) adeguato alle
condizioni geologiche del sot-
tosuolo lungo l’intero tracciato
della perforazione.
CONCLUSIONI
Con l’intervento sopra descritto, ancora una volta viene evi-
denziata la valenza e la versatilità della tecnologia Trenchless
No Dig del microtunnelling nella messa in opera di sottostrut-
ture (condotte per trasporto di fluidi liquidi o gassosi, per la
posa di cavi elettrici di grossa capacità, per cavi telefonici,
ecc.), senza interventi rilevanti sulla superficie del suolo e quin-
di sulle infrastrutture esistenti o in condizioni geo-morfologi-
che particolari come quelle in analisi (passaggio sotto rilievi
naturali con ricoprimenti importanti) dove la posa in trincea
risulta non attuabile.
In particolare, con la perforazione dei due microtunnel in og-
getto, se si eccettua la formazione del pozzo di spinta e la
nicchia all’interno della galleria per il recupero della MTBM,
nessun altro intervento ha coinvolto la superficie e l’immediato
8A e 8B. L’uscita (8A) e il recupero (8B) della MTBM
sottosuolo.
Pertanto, utilizzando la tecnologia del microtunnelling non si è
interferito, se non marginalmente, con la superficie del suolo
e si è potuto eseguire uno scarico idraulico strategico che, DATI TECNICI
diversamente, non sarebbe stato possibile ubicare in quella
posizione, stante l’elevato ricoprimento (massimo di 30 m) e Stazione Appaltante: Autostrade per l’Italia SpA
la presenza dell’autostrada esistente in esercizio sulla quale Contraente Generale: Pavimental SpA
la tecnologia applicata per la messa in opera della struttura Project Manager: Ing. Italo Menegola di Pavimental SpA
idraulica non ha avuto alcun effetto o influenza negativi. Project Manager: Ing. Riccardo Miotto di P.A.T.O. Srl
I Responsabili e i Tecnici di P.A.T.O. hanno da tempo compreso Progetto esecutivo: SPEA Engineering SpA
la valenza e la duttilità di tali tecnologie e dedicando passione, Direzione Lavori: Ing. Carlo Lombardi di SPEA Engineering SpA
capacità tecniche e gestionali, sono approdati a risultati, certa- CSE: Arch. Vincenzo Federico
mente molto corroboranti, per il prosieguo di questo impegno. n Direzione di Cantiere: Ing. Matteo Bellavita di Pavimental SpA
Esecutore dei Lavori: Pavimental SpA
Ingegnere, Direttore Tecnico e di Commessa dell’Impresa
(1)
Subappaltatore dell’opera TB20: P.A.T.O. Srl
P.A.T.O. Srl
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