IFR - Gallerie e grandi opere sotterranee: Firenze - Nodo Alta Velocità

GALLERIE E GRANDI OPERE SOTTERRANEE n. 140 – dicembre 2021

Firenze – Nodo Alta Velocità Misure di salvaguardia delle preesistenze monumentali nello scavo di gallerie urbane con ridotte coperture The high-speed railway hub of Florence Protection measures of pre-existing historical buildings in the excavation of urban tunnels with thin covers Raffaele Zurlo a, * Rosario Sorbello a a

Infrarail Firenze

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Corresponding author: r.zurlo@rfi.it

Sommario Il tratto urbano della nuova linea ferroviaria AV/AC si svilupperà per oltre 7 km in sotterraneo, con due gallerie a binario unico tra le attuali stazioni di Firenze Rifredi e Firenze Campo di Marte. Nell’ambito del potenziamento della linea ferroviaria AV RomaMilano, il progetto prevede la realizzazione della stazione AV di Belfiore lungo la tratta metropolitana nell’area Belfiore-Macelli.

Nello sviluppo del progetto esecutivo, si è posta grande attenzione alle strutture e agli edifici preesistenti, che sono inclusi nel bacino di subsidenza indotto dallo scavo delle due gallerie a binario unico, lunghe circa 6 km ciascuna. La costruzione delle gallerie sarà eseguita da una TBM EPB del diametro di 9.4 m. L’analisi dell’impatto sulle strutture preesistenti ha interessato circa 230 opere (edifici civili e pubblici, infrastrutture, edifici storici, ecc.), comprese nel suddetto bacino di subsidenza. Tra questi edifici, la nostra analisi, progettazione e modellazione ha coinvolto principalmente famosi siti storici come la Fortezza da Basso, l’Opificio delle Pietre Dure e Piazza della Libertà.

Abstract The urban section of the new high-speed/high-capacity railway line will develop for over 7km underground, with two single-track tunnels between the current stations of Firenze Rifredi and Firenze Campo di Marte. As part of the upgrading of the Rome-Milan high-speed railway line, the project foresees the construction of the Belfiore high-speed station along the underground section in the Belfiore-Macelli area. In developing the executive project, we paid great attention to the pre-existing structures and buildings, which are included in the subsidence basin induced by the excavation of the two single-track tunnels, approximately 6km-long each. The construction of the tunnels will be carried out by an EPB TBM with a diameter of 9.4m. The analysis of the impact on preexisting structures involved about 230 constructions (civil and public buildings, infrastructures, historical buildings etc.), included in the above-mentioned subsidence basin. Among those buildings, our analysis, designing and modelling mainly involved famous historical sites such as Fortezza da Basso, Opificio delle Pietre Dure and Piazza della Libertà.

Parole chiave: subsidenza, falda, preesistenze monumentali Keywords: subsidence, groundwater, monumental pre-existing structures

1. Introduzione Nel mese di marzo 2020 RFI ha affidato a IFR, sua partecipata al 100%, l’aggiornamento del Progetto Esecutivo del Nodo AV di Firenze, risalente al 2010, in vista del successivo riavvio dei lavori. Le nuove opere libereranno la rete di superficie dal transito dei treni AV, arricchiranno l’offerta di servizi a vantaggio dei cittadini, delle imprese e delle attività economiche e turistiche, apporteranno benefici alla mobilità regionale e metropolitana, riqualificheranno le aree comunali e ferroviarie comprese tra Belfiore – Macelli e Santa Maria Novella.

Il progetto affonda le proprie radici nel più ampio progetto europeo del TEN-T (Trans- European Transport Network), il quale si pone come scopo principale la creazione di un’Europa connessa, attraverso una rete dei trasporti in grado di promuovere la crescita e la competitività grazie a una maggiore libertà di movimento di persone, merci, beni e servizi.

Il tratto urbano della nuova linea AV/AC si svilupperà per oltre 7 km in sotterraneo, con due gallerie a singolo binario, tra le attuali stazioni di Firenze Rifredi e Firenze Campo di Marte e, in superficie, nei tratti terminali di Castello - Rifredi e di Campo di

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Figura 1. Tracciato della nuova linea AV/AC.

Marte - Rovezzano. Nell’ambito del potenziamento della linea AV Roma – Milano, lungo il tracciato in sotterraneo in zona Belfiore – Macelli, è prevista la realizzazione della nuova Stazione AV di Firenze Belfiore, un hub intermodale baricentrico fra l’aeroporto di Firenze Peretola e la stazione di Santa Maria Novella, tramite una fermata dedicata lungo la nuova linea tramviaria 2 “Piazza dell’Unità – Aeroporto Peretola.” Della stazione sono già state ultimate le opere perimetrali di contenimento del camerone interrato.

In particolare, la realizzazione della nuova stazione AV nell’area Belfiore-Macelli, su progetto dell’Architetto Norman Foster, è in grado di generare un recupero di competitività e attrattività di un’area oggi marginale, innescando un processo di rigenerazione in grado, attraverso la riconfigurazione degli spazi e la proposta di nuovi usi, di restituire qualità e inclusività all’ambiente urbano e di attrarre investimenti, con ricadute positive sulla vitalità economica e sociale dell’intera città. I principali benefici prodotti dalla nuova infrastruttura saranno i seguenti: – riduzione dei tempi di transito; – separazione tra treni regionali e treni AV; – incremento della regolarità del Nodo AV a favore dei treni regionali; – maggiore disponibilità dei treni di superficie a Santa Maria Novella; – preservazione dell’estetica urbana di Firenze, città patrimonio dell’Unesco.

dell’energia e della capacità di trasporto del mezzo, risulta spesso assolutamente casuale con passaggi repentini dalle frazioni grossolane a quelle fini, e frequenti discontinuità stratigrafiche, in gran parte corrispondenti a fenomeni erosivi. Considerando la natura dei depositi e la loro disposizione spaziale piuttosto caotica, si è deciso di adottare una nuova classificazione, rivedendo l’intera successione clastica neogenica dell’area fiorentina, secondo il criterio delle UBSU (Unità Stratigrafiche a Limiti Inconformi) suggerito dal Servizio Geologico Nazionale (S.G.I., 1992) e dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R., 1991), in modo da definire per i diversi corpi sedimentari, oltre ai reciproci rapporti spaziali, anche il legame con le aree di provenienza. I terreni studiati sono stati pertanto suddivisi in Sintemi, a loro volta raggruppati in Supersintemi o divisibili in Subsintemi.

Lo scavo delle gallerie naturali interesserà tre unità sedimentarie che, dalle più antiche alle più recenti, sono: le Argille turchine del Supersintema del Lago Firenze-Prato-Pistoia, i depositi del Supersintema di Firenze e quelli del Supersintema dell’Arno.

2. Il Passante AV Il passante ferroviario Alta Velocità di Firenze sottopasserà il centro storico e le aree periferiche della città, a nord e sud, con coperture variabili fra 8 m e 28 m. Attraverserà una vasta zona di pianura alluvionale, in prevalenza costituita dai sedimenti fluviali e torrentizi dell’Arno e dei suoi affluenti, appoggiati su depositi di natura lacustre. La distribuzione spaziale dei depositi, funzione

Figura 2. Nuova stazione AV di Firenze Belfiore.

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– ghiaie eterometriche con ciottoli (diam. max > 10 cm), poligenica, in matrice da limoso argillosa a limoso sabbiosa; a volte sono intercalati livelli limoso argillosi o limoso sabbiosi (di spessore massimo intorno al metro). Si tratta di materiali attribuiti alla sedimentazione del paleo-Arno. Sono terreni addensati con valore di densità relativa Dr = 65% ed angolo di attrito φ’ pari a 38o; prove Lefranc eseguite in foro di sondaggio hanno fornito per questi terreni valori di permeabilità da media a medio-alta, frequentemente compresi tra 1E-4 e 1E-5 m/s.

2.3. Depositi del Supersintema dell’Arno

Figura 3. Stratigrafia del sottosuolo di Firenze.

2.1. Supersintema del Lago Firenze-Prato-Pistoia (Argille turchine) Sono i sedimenti più antichi, di origine lacustre, sovraconsolidati, costituiti prevalentemente da argille sabbiose o limose o da limi argillosi, contenenti frequenti inclusi ghiaiosi di origine calcarea.

Tali termini presentano una consistenza da solido-plastica a solida, con Ic prossimo o superiore all’unità. In alcune zone sono presenti lenti e strati di ghiaie sabbiose o limose mediamente addensate (Dr = 50%). L’indice plastico è generalmente compreso tra 16% e 32%, ma può anche raggiungere valori di 45%, hanno una buona resistenza al taglio a breve termine, con valori di cu solitamente compresi tra 150 e 250 kPa, mentre per i parametri a lungo termine si può assumere c’ = 28 kPa e φ’ = 24°.

La permeabilità è in genere minore di 1E-7 m/s anche se sono stati misurati valori di 1E-5 m/s, riferibili a zone maggiormente ricche di materiali granulari con scarsa matrice fine.

2.2. Depositi del Supersintema di Firenze Si possono distinguere due litofacies: – argille sabbiose e limose, o limi argillosi, a consistenza semisolida (Ic compreso tra 0.75 e 1), da poco a mediamente plastiche, con livelli ghiaiosi sabbiosi addensati e con contenuto variabile di limo. Nelle ghiaie sono stati rinvenuti ciottoli di natura arenacea della dimensione dei 100÷150 mm di diametro, e a volte anche superiore ai 200 mm. Si tratta di materiali di natura lacustre o fluvio-lacustre che, rispetto ai terreni del Supersintema di Firenze precedentemente citati, presentano una maggiore frequenza di lenti ghiaiose sabbiose addensate rispetto ai livelli argillosi. I termini coesivi presentano una resistenza a breve termine mediamente elevata, con valori per la cu compresi tra 90 e 170 (kPa), mentre a lungo termine le caratteristiche di resistenza presentano valori di c’ = 10 kPa e φ’ = 28o. I termini granulari risultano in genere addensati (Dr = 70%). La permeabilità da prove Lefranc è medio-bassa, stimabile attorno a 1E-7 m/s;

Sono in prevalenza costituiti da ghiaie sabbiose addensate e in misura minore da argille limose compatte e limi argillosi di media plasticità. Possono presentare ciottoli arenacei di diametro dell’ordine dei 100÷150 mm e più raramente superiore ai 200 mm.

I materiali granulari risultano mediamente addensati (Dr = 55%÷65%) e presentano angolo di attrito φ’ = 33°÷38°. I risultati di prove di permeabilità indicano valori, per il coefficiente di permeabilità K, compresi in genere tra 1E-4 e 1E-5 m/s. La resistenza a breve termine per i termini coesivi è rappresentata da valori della cu generalmente compresi tra 90kPa e 150 kPa mentre, a lungo termine, ha fornito valori di c’ = 7.5 KPa e φ’ = 27°.

Dal punto di vista idrogeologico il Supersintema dell’Arno costituisce un buon acquifero e contiene la falda più importante e produttiva della pianura fiorentina; i valori maggiori di permeabilità sono stati registrati nelle ghiaie in matrice sabbiosa in prossimità dell’Arno, in presenza di sedimenti più grossolani e recenti.

Il minore grado di permeabilità rilevato per il Supersintema di Firenze (a parte i depositi attribuiti al paleo-Arno) è dovuto alla elevata percentuale di materiale fine presente nella matrice delle ghiaie; le Argille Turchine rappresentano invece un acquiclude essendo prevalenti i litotipi limoso-argillosi. La falda idrica è in generale libera, con tavola d’acqua ubicata a profondità comprese fra 1 e 10 metri, che risulta confinata laddove l’acquifero è sovrastato da uno strato di terreno superficiale limoso-argilloso, oppure nelle ghiaie presenti nelle Argille Turchine, sedi di falde in pressione alimentate dalle zone apicali dei conoidi e dalla lenta infiltrazione dalla superficie. Le escursioni stagionali della superficie freatica sono legate principalmente al regime delle precipitazioni, per cui i livelli di massima si registrano in primavera e i minimi all’inizio dell’autunno, con variazioni mediamente contenute entro 1m1.5m. La diminuzione dei pompaggi per l’abbandono di molti pozzi, ne sta determinando in questi ultimi anni una notevole risalita.

3. Lo scavo Lo scavo delle gallerie del Passante AV avverrà per mezzo di una macchina TBM EPB (Tunnel Boring Machine - Earth Pressure Balance) del diametro di circa 9.5 metri. La fresa scaverà da Campo di Marte fino al diaframma sud del camerone di stazione (in corrispondenza dell’attuale fermata della tramvia “Viale Redi”). La TBM, dopo essere stata traslata all’interno del camerone di stazione e delle gallerie a doppio binario a nord della stessa, riprenderà poi lo scavo dal pozzo di ventilazione nord (area ex Centrale del

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Figura 4. Testa della fresa del Nodo AV di Firenze.

Latte) fino all’area di sbocco. A ridosso del cosiddetto “scavalco”, impegnativa opera d’arte che risolve l’intersezione dei flussi AV e non all’ingresso nord del Nodo di Firenze, è previsto il “pozzo di smontaggio fresa”, dove verrà smontato lo scudo e, successivamente, tutti gli altri elementi della TBM; questi verranno poi trasferiti, via gomma, a Campo di Marte e di nuovo assemblati per lo scavo della seconda galleria. La tecnica di scavo utilizzata permette di mantenere sempre una pressione sul fronte e di contenere le deformazioni del cavo, rivestendo la galleria a brevissima distanza dal fronte con anelli prefabbricati impermeabili. Tale operazione avviene man mano che avanzano gli scavi e ciò consente di assicurare la stabilità e l’impermeabilità del cavo.

La testa della fresa per lo scavo del passante AV ha un diametro di 9430 mm ed è dotata di piastre frontali Hardox e 2 file grill bar con pannelli compositi, per la protezione contro l’usura.

Gli utensili di scavo sono costituiti da disc cutter del diametro di 100 mm, 21 a 2 file e 4 a 1 fila, rullo di taglio centrale con 8 cutter a 1 fila, rullo di sovrascavo con 2 cutter, 124 alesatori, 8+8 raschiatori e 5 sensori di riconoscimento usura. La potenza del gruppo di trasmissione della testa è pari a 3250 kW, con coppia nominale da 21655 kNm, momento torcente da 25686 kNm e coppia di sbloccaggio da 28151 kNm. I conci prefabbricati, impiegati per il rivestimento delle gallerie scavate con EPB, avranno guarnizioni incassate, in grado di assicurare il mantenimento in sede della guarnizione stessa in fase di

posa. Attraverso la contropressione esercitata sul fronte di scavo dal “cake” presente nella camera di scavo della macchina, il sistema è in grado di evitare venute d’acqua dal fronte, anche con l’aiuto di additivi iniettati direttamente nella camera di scavo. In questo modo, è possibile evitare di turbare le condizioni idrogeologiche e prevenire l’innesco di inauspicati cedimenti del terreno. L’adozione della tecnologia meccanizzata per lo scavo delle gallerie comporta l’impiego di schiume. Nel caso specifico del Passante AV di Firenze, le desiderate caratteristiche del cake saranno ottenute impiegando: – polyfoamer ECO/100 (2.25 l/m3 terreni argillosi – 1.75 l/m3 terreni sabbiosi) – acqua → 400 ÷ 500 l/m3 – polimeri/bentonite →1 ÷ 3% Il Polyfoamer ECO/100 è un agente schiumogeno per il condizionamento del terreno di Firenze testato dal CNR in grado di garantire che, alla sua disidratazione, il materiale di scavo rispetti i limiti di CSC (Concentrazioni Soglia di Contaminazione) previsti nella Colonna A della Tabella 1, Allegato 5, Parte IV del D.lgs.

152/2006. Dunque, una volta trattato secondo i protocolli stabiliti dal “Piano di Utilizzo delle Terre”, elaborato ed approvato a seguito di una lunga ed approfondita sperimentazione, il materiale scavato non presenterà alcuna tossicità ma, al contrario, potrà essere utilmente reimpiegato nella realizzazione del progetto di rinaturazione della ex cava di lignite ubicata in località S. Barbara (Cavriglia- AR), sfruttata dall’ ENEL, anni addietro, per alimentare la vecchia centrale a carbone, oggi soppiantata da una centrale Turbogas. Pertanto, nel realizzare l’indispensabile infrastruttura ferroviaria in Firenze, si rimodella una vasta area ubicata a circa 50 km, altrimenti destinata ad un inevitabile degrado ambientale, a mezzo del reimpiego del 80% del materiale scavato nella esecuzione della nuova Stazione AV di Belfiore e nello scavo del Passante AV. Reimpiego, dunque, dei materiali di risulta e non scarto, secondo il nuovo modello “circolare” di produzione, utilizzo, reimpiego; no scarti.

Le infrastrutture realizzate in prevalenza in sotterraneo garantiranno un decongestionamento del traffico in superficie, una significativa riduzione dell’impatto ambientale e un conseguente miglioramento dell’ambiente urbano.

4. L’impatto sulle preesistenze, il bacino di subsidenza Per il contesto urbano in cui si sviluppa il tracciato della nuova linea ferroviaria, assume notevole importanza la valutazione degli effetti dei cedimenti prodotti dallo scavo delle gallerie sulla sicurezza e funzionalità delle numerose opere presenti in superficie, ricadenti nel bacino di subsidenza. A tale scopo, per sviluppare le suddette analisi, ci si è riferiti ai dati raccolti nell’estesa ed impegnativa campagna di censimento e di rilievo condotta nel 1998 ed agli aggiornamenti ed integrazioni sopra menzionati, individuando e monitorando un totale di circa 200 manufatti, tra fabbricati, infrastrutture ed opere ferroviarie. I fabbricati sono stati censiti raccogliendo per ciascuno di essi gli elaborati descrittivi, quando disponibili, oppure si è ricorso ad un rilievo diretto, documentando attraverso schede riassuntive dell’esame visivo lo stato conserva-

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Figura 5. Stralcio planimetrico.

tivo, la tipologia strutturale e la destinazione d’uso. Nell’ambito di detta campagna è stato eseguito un rilievo di dettaglio per il complesso monumentale della Fortezza da Basso per il quale, oltre alla geometria e alle dimensioni delle strutture e delle fondazioni, sono stati investigati in dettaglio i terreni di fondazione e le caratteristiche meccaniche delle murature.

Delle altre preesistenze oggetto di monitoraggio, quaranta fabbricati sono distribuiti lungo il tratto a nord della Fortezza, mentre la restante parte è concentrata prevalentemente ai margini di Viale Lavagnini e nell’abitato tra Via Masaccio e P.zza della Libertà, dove le costruzioni insistono direttamente sull’impronta delle gallerie.

Sulla base della documentazione acquisita sono state sviluppate, approfondite e dettagliate analisi volte alla valutazione del danno degli edifici ricadenti nel bacino di subsidenza, determinato sulla base delle curve dei cedimenti indotti a breve e lungo termine durante lo scavo meccanizzato ([2], [3], [6], [7], [9]).

Sebbene la perdita di volume si suppone debba mantenersi sotto il valore di 0.4%, le analisi di danno sono state svolte anche con volumi persi maggiori e pari a 1% e 1.5%. Ciò al fine di valutare gli effetti sulle opere anche in condizioni di efficienza dello scavo non ottimali (volume perso 1%) o critiche (volume perso 1.5%) e fornire, in tal modo, una mappatura del “rischio di danno”, individuando le zone e le interferenze maggiormente sensibili ([5], [8], [10], [11]).

Per l’analisi della subsidenza complessivamente indotta dalle due gallerie, in prima istanza si è operato secondo il principio della sovrapposizione degli effetti, per poi procedere a specifiche modellazioni agli elementi finiti in corrispondenza delle sezioni di tracciato ritenute più critiche. All’esito delle analisi di dettaglio, si è potuto constatare come la curva del cedimento complessivo indotto al passaggio di entrambe le macchine, presenti una limitatissima dissimmetria assiale rispetto alle singole curve di cedimento, dovuta essenzialmente alla ridotta distanza delle due gallerie e dalle ridotte coperture.

Le analisi sugli edifici sono state condotte considerando gli effetti combinati dovuti ai cedimenti verticali e orizzontali. Per tutti gli edifici è stata svolta l’analisi nel piano trasversale alle gallerie. Per un certo numero di fabbricati sono stati valutati anche gli effetti derivanti dagli spostamenti nel piano verticale longitudinale alla galleria in costruzione. Per tutti gli edifici le analisi sono state

svolte con lo schema della trave equivalente. Per le strutture in c.a. è stata eseguita anche l’analisi della struttura intelaiata.

Da tali analisi è stata ricavata la deformazione limite di allungamento elim (%) dell’edificio, con cui è stato possibile assegnare all’edificio la categoria di danno.

La categoria di danno viene assegnata confrontando le distorsioni indotte nell’edificio con i limiti della scala di Boscardin e Cording [4]. Nelle categorie da 0 a 2 rientrano i danni lievi che possono essere riparati con semplici interventi assimilabili a quelli di una normale manutenzione ordinaria. Nelle categorie da 3 a 5 rientrano i danni da moderati a molto severi che coinvolgono anche le strutture.

La probabilità dell’evento di danno è stimata in funzione del volume perso, delle coperture, delle situazioni geotecniche, delle condizioni strutturali e di conservazione dell'edificio e della posizione del fabbricato rispetto alla partenza della fresa.

Una volta ultimata tale mappatura, si è deciso di intervenire dove sussistono rischi di danno strutturale (categoria ≥ 3) per la condizione più cautelativa di scavo poco efficiente (volume perso=1%); si è assunto, invece, di non intervenire ex ante, tollerando il rischio di conseguenze non strutturali e, quindi facilmente riparabili, su tutte quelle opere interferite che non rivestono una particolare importanza o valore storico-artistico.

Fatta eccezione per alcuni edifici che saranno sottoposti a lavori di consolidamento preventivo, il rischio di danno lieve o trascurabile è risultato pressoché nullo per volumi persi inferiori allo 0.4% e si presenta su circa 60 fabbricati (dei 200) solo per volumi persi uguali all’1.0%. Il riscontro in corso d’opera di volumi persi prossimi all’1.0% è atteso come evento eccezionale e contenuto nell’ambito di limitati tratti.

Sebbene il progetto non preveda l’insorgenza di danni strutturali e pericolosi per la stabilità di alcuno dei fabbricati interferiti, fino a volumi persi dell’1.5%, non si può escludere completamente la comparsa di danni lievi, di facile riparabilità, nel caso in cui lo scavo proceda anche con volumi persi inferiori all’1.0%.

Pertanto, in fase progettuale si sono esaminati tutti gli edifici che presentano un danno di categoria ≥ 3 per la condizione limite di Vp=1.0%, nell’ipotesi, cautelativa, di non perfetta esecuzione dello scavo. Successivamente, si sono esaminate le situazioni in cui si verifica tale condizione per valutare sia la convenienza

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Figura 6. Edifici 165 e 166.

dell’intervento in relazione all’importanza e valore dell’edificio, sia la rispondenza delle ipotesi semplificative a base del metodo alla configurazione reale dell’interferenza. I criteri utilizzati per l’individuazione dei fabbricati su cui intervenire hanno preso in considerazione, oltre alle condizioni geotecniche e di copertura, anche il tipo di edificio, la tessitura strutturale, lo stato di conservazione e posizione rispetto alle prime fasi di taratura della macchina.

L’analisi è stata svolta su tutti i fabbricati valutando gli effetti dello scavo delle singole gallerie. Dopo questo primo passo sugli edifici

Figura 7. V. Cittadella e V. delle Ghiacciaie.

più “sensibili”, si è anche valutato il danno prodotto dalla sovrapposizione degli effetti delle due gallerie [1].

Da ciò ne è derivato che: – non sussistono gravi pericoli di stabilità degli edifici anche per condizioni di scavo critiche (volumi persi =1.5%); – il numero di edifici con categoria di danno lieve in condizioni di scavo attese (volume perso inferiore o uguale allo 0.4%) è trascurabile; – per condizioni di scavo di scarsa efficienza (volumi persi pros-

Figura 8. V. Redi.

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Figura 9. Scuola Ottone Rosai.

simi a 1%) la probabilità di danno lieve interessa un numero elevato di edifici (circa 60).

In generale, emerge un quadro molto confortante degli effetti indotti e, a fronte di 170 fabbricati monitorati, si è deciso di intervenire, con consolidamenti preventivi del terreno, solo in un numero limitato di casi (edifici 165 e 166 subito dopo l’imbocco di Campo di Marte; edifici in via delle Ghiacciaie e via Cittadella; prosecuzione intervento di consolidamento scuola Ottone Rosai ed. 179; edificio di v. Redi).

Per i restanti edifici non si esclude una probabilità di danno nei termini sopra descritti e, nella eventualità, sono previsti interventi di riparazione.

Per la loro specificità, le interferenze con le altre opere: il ponte viario “Al Pino” sulla ferrovia subito dopo l’imbocco Sud, la Fortezza da Basso, e i binari in esercizio lato Rifredi, sono state trattate con analisi particolari. Il ponte è una struttura ad arco in acciaio ed è interferito da una sola canna, che ne sottopassa una spalla, determinando rotazioni che potrebbero mettere in crisi l’appoggio costituito da un vincolo unilaterale. Per la Fortezza è stata eseguita un’analisi dei cedimenti lungo tutta la cinta muraria dei Bastioni determinando, secondo il metodo precedentemente descritto, i valori massimi di distorsione. L’analisi mostra che, in condizioni di normale funzionamento della macchina di scavo, il livello di danno

Figura 10. Interventi di compensation grouting.

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Figura 11. Sottoattraversamento dei binari di Rifredi.

è potenzialmente molto basso, ma per l’importanza storico-artistica del monumento si prevede, comunque, la messa in opera di un intervento protettivo di salvaguardia (compensation grouting).

Per i binari in esercizio sottopassati prima della stazione di Rifredi si è eseguita una analisi dei cedimenti trasversali e longitudinali volta a valutare gli spostamenti relativi tra le rotaie e verificare che il valore dello sghembo tra di esse non superi i limiti di sicurezza.

Tale verifica ha fornito valori superiori ai limiti di accettazione nella zona interessata da basse coperture (fino a 5.3 m) in prossimità dell’Imbocco di Rifredi, sebbene considerando un Vp pari a1.5%.

Suddetta contingenza ha imposto la realizzazione di interventi di consolidamento colonnare a limitare i cedimenti a piano campagna.

5. La gestione delle acque di falda Un altro importante aspetto, analizzato in fase progettuale, riguarda l’effetto indotto sulla componente acque di falda da parte dell’opera (noto effetto barriera che provoca un innalzamento della falda a monte e abbassamento a valle). Per individuare i possibili rimedi strutturali (drenaggi, pompaggi, etc.) e non strutturali (monitoraggio), è stata implementata una modellazione del comportamento delle acque sotterranee, tramite l’impiego di un modello numerico di flusso. In particolare, è stato impiegato il codice di calcolo MODFLOW 2000 sviluppato dalla USGS (Mc Donald, Harbaugh, 1988) su interfaccia GroundWater Vistas (ESI International).

Il modello è stato implementato prevedendo una schematizzazione dell’acquifero nell’area di studio (c.a. 24 km2), che ha permesso di rappresentare in modo semplificato, ma efficace, il reale sistema di flusso idrico sotterraneo. Sono stati raccolti ed elaborati tutti i dati che contribuiscono a definire l’acquifero, sia dal punto di vista geometrico-strutturale (stratigrafie di pozzi e sondaggi,

sezioni geologiche, prove di permeabilità), sia dinamico, ossia secondo quei fattori naturali (piogge, temperature, ecc.) e antropici (prelievi), variabili nel tempo, che incidono sulle caratteristiche di flusso della falda.

Una volta ricostruita la geometria degli acquiferi, la medesima è stata validata utilizzando i dati desunti dalla banca dati del sottosuolo del Comune di Firenze e da alcuni lavori eseguiti nell’area.

Una volta verificata l’adeguatezza del modello, si è proceduto a modellare il sistema inserendo le gallerie e i diaframmi, da cui è emerso che le gallerie non producono alcun effetto “barriera” sulla falda; invece, la presenza dei diaframmi utilizzati per la realizzazione dell’imbocco sud di Campo di Marte, della Stazione AV di Belfiore e per l’imbocco nord di Rifredi determinerebbe, senza i dovuti accorgimenti, un innalzamento significativo della falda lato monte e un conseguente abbassamento significativo della stessa, lato valle. Fenomeno che determinerebbe cedimenti in superficie incompatibili con gli esistenti edifici e infrastrutture in corrispondenza dell’area della Stazione AV di Belfiore, dove si è ottenuto un innalzamento del livello della falda lato monte di +1.95 m e un abbassamento lato valle di -1.35 m. Invece, i valori di innalzamento della falda lato monte ottenuti in corrispondenza degli imbocchi di Campo di Marte e di Rifredi, pari rispettivamente a +1.85 m e +1.0 m, come anche i relativi valori di abbassamento lato valle, pari a -0.8 m e -0.75 m, seppur significativi, non determinerebbero cedimenti incompatibili con le preesistenze in superficie.

In ragione di tali risultati, sono state sviluppate alcune soluzioni progettuali atte a garantire la continuità di falda in corrispondenza di queste opere. In particolare, è stato previsto di realizzare, a monte e valle dei diaframmi, pali in ghiaia tra di loro collegati così da garantire il normale deflusso della falda. Invece, in corrispondenza della stazione AV di Belfiore, è stato previsto di realizzare un sistema di pozzi di aggottamento lato monte e immissione lato

Figura 12. Falda area del tracciato.

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valle del corpo stazione, anch’esso con la funzione di mantenere inalterato il livello della falda, o per lo meno di ridurre sensibilmente l’effetto barriera.

Sulla base di queste soluzioni, è stata effettuata una nuova modellazione del comportamento delle acque sotterranee che tenesse conto della presenza di tali accorgimenti, da cui è emersa l’efficacia degli stessi. Infatti, in corrispondenza dell’area della Stazione AV di Belfiore, l’innalzamento del livello della falda lato monte risulterebbe essere pari a +0.80 m e l’abbassamento lato valle pari a -0.50 m. Invece, i valori di innalzamento della falda lato monte in corrispondenza degli imbocchi di Campo di Marte e di Rifredi risulterebbero rispettivamente pari a +1.4 m e +0.35 m, come anche i relativi valori di abbassamento lato valle, pari a -0.7 m e -0.35 m.

La bontà delle modellazioni effettuate e l’efficacia degli interventi eseguiti, finalizzati a garantire la continuità di falda, hanno avuto conferma nei dati di monitoraggio della falda registrati in questi ultimi 10 anni, i cui valori risultano assolutamente coerenti con quelli desunti dalle analisi effettuate in fase di progettazione.

6. Conclusioni Il Nodo AV di Firenze rappresenta un importante hub intermodale, baricentrico fra l’aeroporto di Firenze Peretola e la stazione di Santa Maria Novella, che permetterà di liberare la rete di superficie dal transito dei treni AV, così da arricchire l’offerta di servizi, e di riqualificare le aree comunali e ferroviarie comprese tra Belfiore – Macelli e Santa Maria Novella.

Nell’elaborare il progetto esecutivo, sono state sviluppate approfondite analisi sull’impatto degli scavi sulle 230 opere preesistenti in superficie, che hanno permesso di ricostruire un attendile bacino di subsidenza, sulla base del quale sono state implementate le dovute soluzioni progettuali atte a ridurre eventuali danni agli edifici ed infrastrutture interferite. Dalle analisi svolte, al fine di contenere i cedimenti attesi in superficie ad un valore compatibile con la funzionalità delle strutture e delle infrastrutture esistenti, è emerso che solo per alcuni edifici, tra cui la scuola Ottone Rosai, è necessario eseguire interventi di consolidamento del terreno, come anche interventi di compensazione del volume perso in fase di scavo (compensation grouting), che saranno eseguiti durante il sottoattraversamento della Fortezza da Basso.

Nello sviluppare il progetto esecutivo, si è provveduto ad analizzare anche l’effetto indotto sulle acque di falda da parte dell’opera, il che ha permesso di individuare adeguati interventi atti a ridurre l’innalzamento della falda a monte e l’abbassamento a valle. L’adeguatezza delle soluzioni adottate per ridurre l’effetto barriera ha avuto conferma nei dati di monitoraggio della falda registrati in questi ultimi 10 anni.

La realizzazione di questa infrastruttura permetterà anche il recupero dell’area dell’ex miniera di lignite ubicata in località S. Barbara (Cavriglia- AR), a circa 50 km da Firenze, a mezzo del reimpiego del 80% del materiale scavato nella esecuzione della nuova Stazione AV di Belfiore e nello scavo del Passante AV, che vi sarà conferito esclusivamente via ferrovia, così che il progetto sia utile e sostenibile.

Dunque, il già menzionato “metodo circolare”, che tende ad az-

zerare gli scarti di qualsiasi processo produttivo, costituisce un presupposto essenziale per l’ormai irrinunciabile obiettivo dello sviluppo sostenibile. Coerentemente con detti obiettivi, Infrarail Firenze ha rielaborato il progetto esecutivo dell’intero intervento infrastrutturale ed ha intrapreso il percorso di certificazione del progetto stesso, secondo il protocollo Envision: un sistema internazionale indipendente di rating, utilizzato per misurare la sostenibilità di un progetto infrastrutturale.

Con questo sistema, viene valutato il potenziale impatto di un’infrastruttura sulla collettività e sul territorio durante il suo intero ciclo di vita: dagli effetti sulla qualità della vita e sulla mobilità al livello di coinvolgimento della collettività, dallo sviluppo economico che deriva dalla costruzione e dall’utilizzo dell’infrastruttura al grado di impiego delle risorse naturali e delle energie rinnovabili durante e dopo la realizzazione dell’opera, ponendo massima attenzione alla salvaguardia dell’ambiente naturale e alla riduzione delle emissioni. Tutto ciò per garantire ai fiorentini di oggi e di domani un’infrastruttura sostenibile che non solo preservi tutte le peculiarità di una città unica al mondo, ma migliori la qualità della vita di chi la abita oggi e la abiterà domani, migliorandone l’attrattività.

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45 n. 140 – dicembre 2021