La galleria naturale della Variante di Campalto sulla SS 14 Triestina (Anas): best practice Prometeoengineering.it nel campo del tunnel design
di ALESSANDRO FOCARACCI | CEO Prometeoengineering.it – ANDREA VITTADELLO | Titolare Intercantieri Vittadello
L’esecuzione di scavi in sotterraneo in ambito urbano presenta spesso numerose problematiche complesse connesse alla presenza di possibili interazioni del terreno con le preesistenze in termini di cedimenti ammissibili. Il progetto denominato “Varianti alla SS 14 Triestina dei centri abitati di Campalto e Tessera in Comune di Venezia – Variante di Campalto” può essere considerato un esempio di intervento in ambito urbano legato a problematiche complesse di questo genere.
In particolare, il progetto della Variante di Campalto è scaturito dalla necessità di snellire il traffico veicolare dell’abitato omonimo attraversato dalla Strada Statale 14 Triestina (ente gestore Anas, Gruppo FS Italiane). Una particolarità: per il sottoattraversamento di Via Gobbi – da realizzare in presenza di una peculiare conformazione geologica dell’area con la presenza di terreni sottofalda costituiti da sabbie finissime, a poche centinaia di metri dalla laguna di Venezia – vi era l’esigenza da parte del Committente di non interrompere il traffico.
Queste condizioni al contorno hanno suggerito la scelta di una soluzione progettuale innovativa e di carattere sperimentale per quanto riguarda lo scavo della galleria naturale, che ha previsto un pre-sostegno costituito da due ordini di pali di diametro 400 per tutta la lunghezza della galleria, pari a 25 m. Questo, insieme a interventi adeguati di consolidamento e di impermeabilizzazione dei terreni, ha permesso di contrastare i processi di filtrazione e gli effetti sulle strutture adiacenti.
Panoramica del progetto
L’area metropolitana di Venezia rappresenta uno snodo fondamentale della rete viaria del Nord-Est. All’interno di quest’area, la SS 14 “della Venezia Giulia” costituisce un importante collegamento tra le province Venezia, Udine, Gorizia, Trieste e la Slovenia. In particolare, il tratto veneto della Statale, denominato “SS 14 – Triestina”, si configura come una viabilità di collegamento tra i più importanti centri della provincia di Venezia con l’aeroporto Marco Polo a Tessera.
Il progetto ha proposto un tracciato di variante che produce una razionalizzazione e una ridistribuzione del traffico veicolare presso l’abitato di Campalto, verso l’aeroporto di Tessera. La variante attraversa un percorso di circa 2 km tra zone scarsamente antropizzate e vicino a zone agricole; a circa metà del suo sviluppo incontra quindi la viabilità comunale di Via Gobbi, uno dei pochi assi di collegamento della viabilità veneta con l’aeroporto.
L’interferenza tra la variante e Via Gobbi è stata risolta attraverso la realizzazione di una galleria naturale con il metodo “Pipe Arch”, integrata da due tratti in artificiale e dalle relative rampe di accesso. La soluzione progettuale adottata, altamente innovativa, ha consentito il mantenimento per tutta la durata dei lavori della fruibilità di Via Gobbi, come richiesto dal Comune di Venezia e dagli Enti gestori.
Quest’opera è stata in assoluto la più impegnativa dell’intero intervento, sia dal punto di vista tecnico che economico, ma necessaria per la rilevanza di Via Gobbi, in quanto arteria che sostiene i principali sottoservizi afferenti e che rappresenta uno dei pochi collegamenti stabili funzionali garantire la continuità dell’esercizio stradale.
Problematiche geo e idrogeologiche
Dal punto di vista geologico, il sottosuolo della pianura veneta interessato dal progetto è costituito da un potente spessore di terreni appartenenti al bacino sedimentario pleistocenico-olocenico veneto, costituiti da terreni di scarso addensamento o consistenza. Tali terreni rientrano nel gruppo delle terre a granulometria fine, comprendendo argille, con varia incidenza di frazione limosa e sabbiosa, limi, sabbie fini e terre organiche tipiche della laguna veneta.
Nello specifico, nel tratto iniziale (dalla rotatoria di Via Sabbadino e Orlanda fino all’attraversamento di Via Gobbi) sono stati segnalati terreni limo-argillosi in affioramento, deposti nelle aree depresse inter-fluviali; mentre nel tratto intermedio e terminale del tracciato (a partire dall’attraversamento di Via Gobbi), al di sotto dei terreni limo-argillosi e in superficie sono prevalenti i termini sabbiosi, subordinatamente limo-sabbiosi, con granulometria da molto fine a medio-fine.
Di conseguenza, la galleria naturale interessa terreni a granulometria sabbioso-limosa, sede di un acquifero la cui superficie piezometrica è prossima al piano campagna. Le indagini condotte in fase di progettazione esecutiva hanno prediletto l’approfondimento delle indagini nelle zone a maggiori criticità ai fini progettuali, ovvero, nel tratto in galleria. La rilevanza e la difficoltà dell’opera è conseguente anche alla prossimità della laguna di Venezia distante solo qualche centinaio di metri dal sottosuolo di Via Gobbi.
Attraverso la campagna di misure nelle fasi progettuali e realizzativa, è stata confermata la presenza nella zona in esame di una falda nei livelli superficiali a una quota di 0,5÷1 m dal piano campagna. In relazione alle variazioni litologiche descritte in precedenza, è nota comunque la presenza di un sistema multi-falda più in profondità, con livelli piezometrici localizzati a quote diverse.
Rampe di approccio alla galleria naturale
Durante l’esecuzione dei lavori è stato effettuato un costante monitoraggio topografico e strutturale delle strutture in fase di realizzazione e delle strutture preesistenti (edifici, Via Gobbi). In seguito alle indagini e una volta definito il modello geologico-geotecnico, sono iniziati i lavori per la realizzazione delle rampe di approccio alla galleria naturale. All’interno delle due rampe si distinguono diverse tipologie di intervento, le cui diverse soluzioni progettuali derivano dal progressivo approfondimento della quota di scavo:
• Il tratto tra muri ad U. Sono i tratti terminali del sottovia per i quali si sono realizzati dei muri laterali a sbalzo dalla fondazione per il sostegno delle pareti laterali di scavo. Gli scavi sono stati realizzati per un tratto senza l’utilizzo di opere provvisionali e per un tratto con l’utilizzo di opere di sostegno provvisionali (palancolati), anche contrastate da puntoni in acciaio, in funzione dell’altezza di scavo.
• Il tratto tra diaframmi e puntoni definitivi. Nelle zone dove la trincea risulta più profonda, il sostegno degli scavi è stato realizzato con paratie di diaframmi e il contrasto alla spinta delle terre e dell’acqua è coadiuvato da puntoni definitivi posti sulla trave di collegamento dei diaframmi. Al fine di realizzare un’efficace impermeabilizzazione tra i pannelli in calcestruzzo sono stati posti dei giunti water stop e all’interno i diaframmi presentano un rivestimento in c.a. costituito da un solettone e una coperta laterale.
• I pozzi ellittici di approccio alla galleria naturale. La soluzione tecnica per la realizzazione della galleria naturale sotto Via Gobbi ha previsto la costruzione di pozzi ellittici entro i quali posizionare le macchine di perforazione e consolidamento, necessarie alla realizzazione della galleria naturale. Entrambi i pozzi sono realizzati mediante una corona di pali disposti in pianta secondo un’ellisse con asse maggiore e minore, orientati con l’asse minore allineato allo sviluppo longitudinale del sottovia.
Analisi geotecnica
Il problema nelle diverse fasi realizzative dei pozzi ellittici è stato analizzato nell’ipotesi di stato piano di deformazione, con una mesh triangolare a tre nodi per ciascun elemento, dove la sezione di riferimento è quella lungo l’asse minore dei pozzi, che interseca perpendicolarmente Via Gobbi.
Il modello di calcolo utilizza il metodo degli elementi finiti (FEM), tramite il quale sono state simulate tutte le fasi di realizzazione delle opere. Le parti strutturali sono state modellate attraverso elementi beam secondo la formulazione di Timoshenko. Il comportamento del materiale è di tipo plastico, con criterio di rottura Mohr-Coulomb, mentre la spinta esercitata dal terreno sulle paratie dipende dallo stato deformativo del terreno e, conseguentemente, è frutto della deformazione del mesh nel modello. Le elaborazioni numeriche sono state condotte considerando la presenza di falda a -1,00 m dal piano campagna nel tratto a monte delle paratie dei pozzi e a quota scavo nel tratto a valle.
Realizzazione della galleria naturale
La tecnica utilizzata denominata “Pipe Arch” consente di risolvere il problema della realizzazione di una cavità in terreni difficili quali quelli presenti costituiti da sabbie finissime, immersi in falda e in condizioni di piccole coperture in rapporto alle dimensioni della galleria, potendo contare su una salda struttura resistente ancor prima della realizzazione dello scavo.
Tale tecnica è da considerarsi non un pre-consolidamento, ma un pre-sostegno costituito da un graticcio strutturale formato da tubi in acciaio esterni, capace di garantire la canalizzazione delle tensioni al contorno del cavo e di creare artificialmente l’effetto arco, che il terreno non è in grado di creare naturalmente; mentre tramite gli archi continui in calcestruzzo armato, con pali ø 400 compenetrati armati anche con VTR, è stata consentita una ripartizione trasversale delle forze di scavo.
Entrambe le corone (interna ed esterna) sono coadiuvate da elementi trasversali chiusi costituiti da centine HEB220, a passo 0,5 m, a formare un graticcio resistente e in grado di contrastare gli effetti dei cedimenti in superficie.
Nella progettazione e realizzazione della cavità è stato tenuto presente come la canalizzazione del flusso di tensioni deviato dalla sua apertura (“effetto arco”) possa essere controllata attraverso la scelta delle fasi di scavo e degli interventi di stabilizzazione e, di conseguenza, come la deviazione del flusso possa essere pilotata con i medesimi strumenti (fasi di scavo e strumenti di stabilizzazione) nelle diverse situazioni geo-strutturali e geo-meccaniche dei terreni in gioco.
Inoltre, la tecnica del “Pipe Arch”, rinunciando al contributo statico del fronte e operando un contenimento continuo del terreno al contorno del cavo, ha permesso di minimizzare e spesso annullare le deformazioni che si potrebbero innescare nell’ammasso, riducendo sensibilmente le spinte che si generano sul rivestimento e permettendo di conservare quasi inalterati gli equilibri preesistenti allo scavo della cavità.
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