Progetto, metodo, innovazione, attuazione. Per estendere la vita utile delle gallerie: è l’approccio di ASPI, “best practice” anche al WTC di Atene
di
MAURIZIO MAZZOLA | Responsabile Assessment Gallerie Autostrade per l’Italia
MARITA GIORDANO | Coordinatore Assessment Gallerie Autostrade per l’Italia
CARLO ALESSIO | Direttore tecnico Assessment Gallerie TECNE (Autostrade per l’Italia)
BRUNO SPIGARELLI | Progettista Assessment Gallerie Autostrade per l’Italia
Obiettivo del programma denominato “Tunnel Renewal Strategy” sulla rete di Autostrade per l’Italia è l’estensione di ulteriori 50 anni della vita utile delle gallerie attraverso la realizzazione di nuovi rivestimenti, progettati per sostituire quelli originali garantendo anche adeguate prestazioni in caso di eventi sismici. In linea generale, l’attuazione del programma ha presupposto la messa a punto di una serie di soluzioni tecniche innovative identificando 9 interventi tipologici applicabili a diverse casistiche di gallerie autostradali, finalizzati, tra l’altro, all’ottimizzazione degli interventi strutturali, all’automazione e alla velocizzazione delle operazioni, nonché alla massimizzazione della produttività e alla flessibilità in termini di logistica.
La prima fase di progettazione degli interventi pilota finalizzati alla sperimentazione degli interventi tipologici e di specifiche soluzioni tecniche innovative, ha riguardato una serie di gallerie, realizzate tra la fine degli anni ’50 e l’inizio degli anni ’70 distribuite sulla rete autostradale. In questo articolo presentiamo gli interventi relativi alle gallerie: Castello 1 in carreggiata SX (Autostrada A10 Genova-Ventimiglia), San Fermo in DX (Autostrada A9 Milano-Como) e Colle Marino in SX (Autostrada A14 Bologna-Taranto).
Nelle gallerie Castello 1 e San Fermo i nuovi rivestimenti si vanno a inserire all’interno del profilo originario dell’intradosso, dopo parziale fresatura o idrodemolizione, mentre nella galleria Colle Marino la nuova calotta è posta a quota inferiore rispetto a quella esistente grazie a un abbassamento della piattaforma di 65 cm, reso possibile dall’assenza di vincoli altimetrici agli imbocchi. I nuovi rivestimenti sono costituiti da piastre in acciaio Liner Plates nella Castello 1, da calcestruzzo proiettato ad alte prestazioni integrato con armature reticolari autoportanti (il sistema è denominato Ram-Arch®) nella San Fermo, e da elementi prefabbricati con getto di calcestruzzo a tergo nella Colle Marino.
Approccio strategico
La Tunnel Renewal Strategy (TRS) definisce l’approccio strategico di Autostrade per l’Italia nell’affrontare in maniera organica il piano di ammodernamento del patrimonio autostradale, con riferimento alle gallerie (circa 600 fornici sulla rete in gestione). Tra i principali requisiti definiti in ambito TRS vi sono:
• La sicurezza per l’esercizio;
• La sicurezza per i lavoratori;
• La rapidità di intervento;
• Le elevate prestazioni strutturali;
• L’installazione di un sistema di impermeabilizzazione efficace e duraturo;
• La sostenibilità, intesa primariamente come conservazione degli asset esistenti e sviluppata negli interventi prevedendo il riciclo delle materie di demolizione, l’utilizzo di veicoli e materiali green);
• La standardizzazione delle soluzioni.
Le soluzioni progettuali si basano sulla realizzazione di nuovi rivestimenti strutturalmente indipendenti da quelli originari, parzialmente da demolire, senza prevedere riduzioni del profilo interno dei fornici o anche presupponendone un aumento. La demolizione dei rivestimenti originali è progettata e attuata nella misura minima necessaria per consentire l’inserimento di un nuovo guscio strutturale, salvaguardando l’integrità della porzione residua.
A tal fine, una delle principali condizioni identificative del contesto applicativo è proprio lo stato di sollecitazione dei rivestimenti esistenti. La demolizione, quando necessaria, viene quindi effettuata mediante soluzioni tecnologiche a basso impatto, come la fresatura o l’idrodemolizione. Inoltre, possono essere previsti specifici interventi di presidio protettivi aggiuntivi definiti in funzione dei contesti. Per esempio: chiodatura radiale in vetroresina, iniezioni a base di miscela cementizia per il ripristino della continuità strutturale, riempimenti di vuoti sul retro calotta.
Le gallerie sottoposte a risanamento, come è tipico nel caso di opere realizzate prima del 1980, sono caratterizzate dall’assenza di impermeabilizzazione, che nel nostro caso viene interposto tra il rivestimento residuo e quello nuovo, per aumentarne così la durabilità.
Interventi tipologici
La realizzazione di nuovi rivestimenti, da inserire all’interno dei profili originari mantenendo peraltro i rivestimenti esistenti parzialmente conservati – anche in ragione della loro funzione di supporto provvisorio in fase di costruzione – può essere sviluppata in diverse modalità, a seconda delle esigenze strutturali, esecutive, logistiche e viabilistiche del contesto. A tale proposito, sono stati formulati 9 interventi tipologici di rinnovo strutturale dei rivestimenti definitivi, tra i quali vengono qui presentati quelli relativi alla realizzazione di rivestimenti metallici con piastre modulari in acciaio, di gusci di spritz beton ad alte prestazioni incorporanti elementi di rinforzo quali armature reticolari autoportanti e di anelli di calcestruzzo gettato in opera a tergo di elementi prefabbricati.
I risanamenti strutturali incentrati su tali interventi tipologici devono prevedere anche l’installazione di sistemi di impermeabilizzazione, di intercettazione, raccolta e drenaggio delle acque di infiltrazione dall’ammasso. I primi, tipicamente costituiti da teli in PVC/TPO accoppiati a un doppio strato di geotessile, si configurano come soluzioni tecnologiche volte a velocizzare la posa in opera, grazie ai cosiddetti sistemi “a sandwich”, essendo preventivamente saldate in fabbrica, nonché per metodi rapidi di fissaggio al supporto efficaci in termini di adesione.
La posa dello strato di geotessile sul lato del rivestimento è inoltre funzionale alla protezione della membrana impermeabilizzante in PVC/TPO durante l’applicazione dello spritz beton, nonché durante la movimentazione degli elementi di blindaggio metallico e delle lastre prefabbricate con relativo traliccio metallico. Per quanto riguarda invece i sistemi di drenaggio, una loro configurazione tipologica è caratterizzata dal collegamento delle tubazioni trasversali sulla tubazione longitudinale, che – a differenza delle ordinarie applicazioni nelle gallerie di nuova costruzione – si colloca al fondo della tubazione longitudinale stessa, garantendo così la completa intercettazione, nonché raccolta delle acque.
Progetti pilota
Entriamo a questo punto nel merito dei tre progetti pilota menzionati, che sono anche stati illustrati nell’ambito di un dettagliato paper in lingua inglese redatto dagli autori e proposto alla prestigiosa audience del World Tunnel Congress 2023 di Atene, a cui il Gruppo Autostrade per l’Italia ha partecipato.
Galleria Castello 1
La galleria Castello 1, riaperta al traffico il 31 marzo scorso con cinque settimane di anticipo rispetto a un cronoprogramma di interventi che hanno riguardato dapprima l’esecuzione di estesi interventi di presidio (iniezioni, consolidamenti) e successivamente la demolizione parziale del rivestimento esistente e l’applicazione del blindaggio in acciaio zincato tipo Liner Plates (innovativa tipologia di rivestimento alla sua prima applicazione italiana).
La galleria si colloca lungo il tratto di A10 tra Arenzano e l’A26, in direzione Genova. La galleria era stata oggetto, nel 2020, di ispezioni approfondite nell’ambito del piano Assessment Gallerie, a seguito delle quali si era reso necessario un intervento di ripristino strutturale mediante la realizzazione, tra l’altro, di un sottarco in centine per un’estensione di circa 25 m.
Nel dettaglio, l’intervento ha riguardato la demolizione del sottarco, la parziale demolizione del rivestimento definitivo originario costituito da calcestruzzo non armato, su tutto lo sviluppo dell’arco di calotta (piedritti e murette incluse) il tutto mediante attività di idrodemolizione, demolizione con martello e fresatura; la realizzazione del nuovo rivestimento definitivo costituito, come anticipato, da un blindaggio in acciaio impostato su murette in calcestruzzo armato; il rifacimento della pavimentazione; il sistema di impermeabilizzazione e di drenaggio.
Il sistema Liner Plates, da parte sua, è composto da moduli standard di 120 cm costituiti da tre elementi circolari collegati tramite 2 piastre di giunzione dotate di cerniere per consentire il trasporto dell’arco in configurazione semichiusa, all’interno della galleria, nonché, in configurazione aperta, per agevolare la posa in opera.
Galleria San Fermo
La galleria San Fermo si colloca nella carreggiata Nord dell’autostrada A9, in direzione Como-Chiasso. Realizzata negli anni ’70, ha una lunghezza pari a 700 m. Il risanamento del rivestimento esistente sta interessando l’intera lunghezza della galleria in cui è stata progettata la realizzazione di un nuovo rivestimento definitivo strutturale con applicazione di spritz beton ad alte prestazioni posato con l’ausilio di pannelli modulari in acciaio o altri materiali innovativi e posizionato su murette in cemento armato di nuova costruzione.
Il nuovo rivestimento definitivo dispone anche di un sistema di impermeabilizzazione costituito da un telo in TPO protetto da un doppio strato di geotessile (TNT). Il progetto ha anche previsto la dotazione di una rete di raccolta delle acque di infiltrazione dall’ammasso roccioso. I lavori comprendono anche il rifacimento del sistema di raccolta dell’acqua della piattaforma, dell’impianto antincendio, SOS, nonché la realizzazione di un nuovo impianto di illuminazione. La soluzione tecnologica basata sull’utilizzo di spritz beton in luogo del calcestruzzo gettato in opera è dovuta alla maggiore versatilità del processo costruttivo.
Il piano di lavoro riguardante la galleria San Fermo si articola in tre fasi. Nella Fase 1 è stato utilizzato il sistema Ram-Arch®, sviluppato in UK, che ha già trovato ampia applicazione negli interventi di rifacimento dei rivestimenti finali delle gallerie esistenti. È costituito da elementi modulari di rete elettrosaldata disposti secondo una geometria tridimensionale, dotati di corrugazioni a V verso l’intradosso del tunnel che fungono da nervature per la realizzazione di una rete autoportante sufficientemente rigida così da garantire la stabilità del sistema durante la fase di applicazione dello spritz beton. Nelle Fasi 2 e 3 è stato previsto l’utilizzo di gabbie modulari in rete di fibra di vetro.
Galleria Colle Marino
La galleria Colle Marino si colloca sulla carreggiata Nord dell’autostrada A14, tra gli svincoli di Atri Pineto e Roseto degli Abruzzi. La galleria, realizzata negli anni Settanta, è lunga circa 952 m, di cui circa 800 m di scavo naturale. Nel 2021 è stata oggetto di un’approfondita ispezione nell’ambito del piano Assessment Gallerie. L’esito delle indagini ha portato a progettare un intervento completo di rifacimento strutturale dei rivestimenti definitivi, su tutta la lunghezza del tunnel, dalla volta all’arco rovescio. Per la realizzazione dell’intervento è stato previsto un ribassamento della banchina di circa 65 cm, su tutta l’estensione della struttura.
Tale configurazione della nuova piattaforma comporta notevoli vantaggi tecnici eliminando la necessità di far fronte alla demolizione parziale della calotta e alla conseguente necessità di predisporre sistemi di appoggio o consolidamento. Nel caso specifico, la fresatura della calotta sarebbe stata particolarmente difficoltosa per la presenza pressoché costante di interventi provvisori, quali centine e reti ancorate ai calcestruzzi originali (con fissaggi fino a 45 cm di profondità).
L’intervento ha comportato la realizzazione di un nuovo rivestimento e di un nuovo arco rovescio su tutta la galleria ad eccezione di specifici tratti e dei portali, che hanno una lunghezza di circa 70 m. Per questi, l’intervento progettuale ha previsto il ripristino strutturale degli attuali manufatti mediante idroscarifica dei copriferro, nonché manutenzione e sostituzione dei ferri di armatura, con finale installazione di rivestimento interno in acciaio Corten. L’intervento è stato articolato in due macrofasi: la prima riguardante la demolizione e ricostruzione dell’arco rovescio, mentre la seconda la ricostruzione della calotta.
Il nuovo arco rovescio è realizzato con getto in calcestruzzo additivato con macro-fibre strutturali in polipropilene, mentre in ragione dell’abbassamento della piattaforma il nuovo rivestimento della calotta, rispetto al profilo originario, è completamente inserito nell’intradosso della sezione centrale. L’abbassamento ha invece richiesto di prevedere una fresatura preliminare limitata ai piedritti (di profondità crescente fino a circa 40 cm) per l’inserimento dei nuovi elementi prefabbricati di 35 cm di spessore (nel numero di 3, con geometria ad arco) e il completamento del getto retrostante con calcestruzzo autocompattante di classe C45/50. A tergo del rivestimento è stata preventivamente prevista la posa di un sistema di impermeabilizzazione in TPO e PVC con strato di compensazione in TNT lato esterno.
