Tecnologie di impiego del metodo Milano o Top-Down

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TECNOLOGIE DI IMPIEGO

DEL METODO MILANO O TOP-DOWN

IL SOTTOATTRAVERSAMENTO DELL’AUTOSTRADA A1 DA PARTE DELLA GALLERIA BOSCACCIO IN PRESENZA DI UNA COPERTURA DELL’ORDINE DEI 5 M, LUNGO UNA TRATTA DI 134 M, È ATTUALMENTE IN FASE DI COMPLETAMENTO

La galleria Boscaccio presenta uno sviluppo complessivo di circa 2 km e, insieme alla galleria Santa Lucia (si vedano “S&A” n° 122 Marzo/Aprile 2017 e n° 127 Gennaio/Febbraio 2018) di lunghezza pari a 7,7 km in fase di costruzione con scavo meccanizzato, è una delle due gallerie presenti lungo la nuova carreggiata Sud della tratta Barberino di Mugello-Firenze Nord, nell’ambito del progetto di ampliamento alla terza corsia Barberino di Mugello-Incisa Valdarno dell’Autostrada A1 Milano-Napoli. A causa della complessità morfologica del territorio, il potenziamento di tale tratta presenta un ampliamento alla terza corsia atipico, caratterizzato da una nuova carreggiata in variante di tracciato in direzione Sud e dalla riqualifica delle due carreggiate esistenti da dedicare al traffico in direzione Nord. Autostrade per l’Italia, Concessionaria del tratto autostradale e Committente dei lavori, ha affidato la progettazione alla Società SPEA Engineering SpA e la realizzazione dell’opera alla Società Pavimental SpA.

1. La galleria artificiale Boscaccio 2. Il tracciato della galleria Boscaccio

SOTTOATTRAVERSAMENTI

3. La sezione trasversale funzionale della galleria Boscaccio

L’INQUADRAMENTO GEOLOGICO-GEOMECCANICO

Le unità geologiche presenti nell’area sono caratterizzate da un substrato lapideo costituito dalle formazioni di monte Morello e del Sillano, cui si sovrappongono i depositi di copertura.

La formazione di monte Morello (MLL)

Tale formazione, di natura flyschoide, è quella più diffusamente presente lungo il tracciato della galleria Boscaccio, che presenta una copertura massima di 60 m. Essa è contraddistinta dall’alternanza di calcari e calcari marnosi talora con base calcarenitica, marne e siltiti e presenta caratteristiche geomeccaniche da medie a buone, salvo per le porzioni interessate da strutture tettoniche che ne aumentano il grado di separazione strutturale, facendo diminuire le caratteristiche di resistenza e deformabilità dell’ammasso.

La formazione del Sillano (SIL)

Si tratta di una formazione complessa caratterizzata dall’alternanza di argilliti prevalenti, marne e siltiti con calcari, calcari marnosi, calcareniti e calcari silicei. Le argilliti presentano una struttura scagliosa. Frequentemente gli strati dei litotipi più competenti, a causa della tettonizzazione, non mostrano continuità laterale. Le porzioni marnoso-siltose sono frequentemente molto foliate con diffusissime patine lucide e con fissilità simile a quella delle argilliti. Generalmente, il Sillano propriamente detto presenta caratteristiche geomeccaniche medio-scarse.

La Litofacies Arenacea (SILar)

Alternanza pelitico-arenacea di calcareniti ed arenarie, marne argillose e siltose da compatte a foliate; subordinati calcari. Rispetto al Sillano propriamente detto, contiene maggiori quantità della porzione arenacea, ed è quindi caratterizzata da proprietà geomeccaniche leggermente migliori.

La Litofacies marnoso-calcarea (SILmc)

Alternanza di marne, calcari e argilliti; presente solo in tratte limitate del tracciato. Anche questa litofacies, rispetto al Sillano propriamente detto, possiede caratteristiche geomeccaniche leggermente migliori.

IL SOTTOATTRAVERSAMENTO DELLA A1 CON METODO MILANO

Dal punto di vista stratigrafico, la tratta in esame è caratterizzata dalla presenza di un deposito antropico superficiale dello spessore di circa 6 m, costituito dal rilevato autostradale, sovrapposto alla porzione superficiale del monte Morello. Al fine di garantire il completo controllo dello stato deformativo della sede autostradale durante lo scavo, si è optato per una soluzione realizzativa con metodo Top-Down, resa possibile dall’articolata sequenza di deviazioni delle carreggiate autostradali coordinata con la successione delle fasi realizzative dell’opera. Mantenendo in esercizio l’Autostrada A1, le carreggiate esistenti sono state deviate a Est e Ovest del tracciato esistente, liberando per fasi successive la porzione di superficie topografica so-

4A e 4B. Il profilo geomeccanico della galleria Boscaccio

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vrastante la galleria da realizzare, dalla quale è stato possibile intervenire per eseguire le opere propedeutiche alla costruzione. La realizzazione della galleria si è articolata attraverso l’esecuzione da piano campagna di due paratie di pali in c.a. di diametro 600 mm, poste ad una distanza di 19,90 m. Successivamente, è stato eseguito il getto del solettone di copertura, dello spessore di 1,50 m, collegato alla testa dei pali e posto poco sotto il piano viabile autostradale. Si è quindi proceduto, in rapida sequenza, alla realizzazione della pavimentazione autostradale al di sopra del solettone e al successivo ripristino in sede delle carreggiate, liberando la superficie interessata dalla successiva parte di opera da realizzare. Una volta completato il getto del solettone, procedendo per successivi ribassi, è stato eseguito lo scavo protetto dalle paratie, opportunamente tirantate e puntonate a quote intermedie, fino al raggiungimento della quota di imposta della galleria artificiale, realizzata con la medesima sezione policentrica delle tratte di galleria naturale alle quali è interposta.

LE FASI DI DEVIAZIONE DELL’A1 ESISTENTE

Nel seguito è riportata una sintetica descrizione della successione delle fasi esecutive.

La fase 0

A partire dalla finestra intermedia della galleria Boscaccio, che ha consentito lo scavo in direzione Sud della galleria naturale, sono state realizzate le opere propedeutiche poste al ciglio Est della carreggiata Nord, previa chiusura della locale via del Colle e del relativo sottovia autostradale, tra cui la paratia in micropali che permette l’arretramento del muro all’imbocco Nord della galleria autostradale del Colle e l’ampliamento del rilevato autostradale in corrispondenza del sottovia dismesso. Al contempo, sono state eseguite le lavorazioni fuori traffico poste al ciglio della carreggiata Sud, comprendenti l’allargamento in rilevato del corpo autostradale, contenuto da muri di sostegno inseriti nella sistemazione finale del Parco di Madonna del Facchino. È stata quindi eseguita la deviazione provvisoria della carreggiata Nord, procedendo il traffico in carreggiata Sud nella propria sede originaria (Figura 5). La sezione tipo della carreggiata deviata ha compreso due corsie di marcia di larghezza pari a 3,55 m e da due banchine laterali di larghezza pari a 0,15 m, per complessivi 7,40 m.

La fase 1

Predisposta la porzione di carreggiata Nord liberata dal traffico, è stata eseguita la deviazione a Est anche della carreggiata Sud. La sezione tipo della carreggiata Nord è la medesima adottata per la carreggiata Sud.

Una volta liberata la prima porzione di superficie interessata dalla realizzazione della galleria con metodo Top-Down, si è dato corso all’esecuzione dei pali e del solettone verso Nord, per una tratta di circa 60 m (Figura 6). Terminata la realizzazione del solettone, si è proceduto al rinterro e alla successiva ripavimentazione. Nella Figura 7 si osservano la deviazione e il solettone, sul quale è stata predisposta una rete di pilastrini per la livellazione topografica di superficie, consentendo il rilievo della deformata della struttura. La rete di rilevamento è stata replicata all’intradosso del solettone, per proseguire le misure anche dopo la deviazione del traffico durante le fasi di ribasso.

5. La fase 0: la deviazione lato monte della carreggiata Nord 6. La fase 1: la deviazione lato monte delle carreggiate esistenti

7. La deviazione a Est delle due carreggiate e del solettone

SOTTOATTRAVERSAMENTI

La fase 2

La carreggiata Sud è stata deviata a Ovest, sopra l’allargamento del rilevato realizzato in fase 0 e sulla porzione di solettone realizzato in fase 1, liberando una nuova porzione di superficie interposta alle due carreggiate (Figure 8 e 9). La sequenza descritta ha reso possibile l’esecuzione dei pali e il getto del solettone lungo la seconda tratta verso Nord, per una estensione di circa 37 m.

La fase 3

La carreggiata Nord è stata deviata a Ovest, in adiacenza a quella Sud, sfruttando il solettone realizzato in fase 2 (Figura 10). In questo modo, è stato possibile completare l’esecuzione dei pali e il getto del solettone lungo l’ultima tratta di galleria artificiale, oltre la quale lo scavo della galleria Boscaccio è proseguito con metodo tradizionale a foro cieco. È stata inoltre gestita la risoluzione dell’interferenza con il sottovia di via del Colle, che sarà ripristinato mediante una nuova struttura interposta tra le future corsie Nord dell’autostrada, in superficie, e la sottostante galleria Boscaccio che ospiterà la nuova carreggiata Sud. Nelle Figure 11, 12 e 13 si osservano la deviazione e le operazioni di realizzazione dei pali (Figura 11), il solettone inferiore del futuro sottovia del Colle, con il tratto dismesso e la sovrastante carreggiata Nord (Figura 12). La Figura 13 illustra la progressione delle fasi realizzative della galleria artificiale policentrica, tra paratie, al di sotto del solettone.

8. La fase 2: la deviazione lato valle della carreggiata Sud 11. La deviazione e la realizzazione dei pali nella tratta Nord

9. La deviazione esterna delle due carreggiate e la realizzazione dei pali nella tratta centrale

10. La fase 3: la deviazione lato valle della carreggiata Nord 12. Il solettone inferiore del sottovia Del Colle

13. La realizzazione della galleria policentrica tra le paratie, sotto il solettone

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14. La fase 4: il ripristino delle carreggiate dell’A1 esistente

La fase 4

In questa fase, è stato completato lo scavo di ribasso tra paratie, il getto dell’arco rovescio ed è attualmente in via di completamento il getto della calotta della galleria artificiale; inoltre, è stato avviato e completato lo scavo a foro cieco della galleria naturale in direzione Nord, senza interferire con il soprastante traffico autostradale. Seguirà il rinterro della galleria artificiale garantendo il completo riempimento del vuoto tra estradosso calotta e intradosso solettone, la demolizione delle paratie berlinesi provvisorie, la realizzazione dei muri di sostegno definitivi, nonché la rimozione dei rilevati provvisori in allargamento e il rimodellamento e la sistemazione finale del parco di Madonna del Facchino (Figura 14). Il ripristino del tracciato autostradale in essere prima dell’intervento avverrà con carreggiate aventi sezione tipo di due corsie di marcia di larghezza pari a 3,50 m, corsia di emergenza di dimensioni pari a quella esistente (2,50 m) e banchina interna di larghezza pari a 0,50 m.

IL SISTEMA DI MONITORAGGIO E LE MISURE IN CORSO D’OPERA

Quale parte integrante del Progetto Esecutivo, è stato definito nel dettaglio un sistema di controllo in corso d’opera dei movimenti superficiali e profondi mediante apposita strumentazione di tipo geotecnico e topografico, con lo scopo di confermare le assunzioni progettuali, in particolare in termini di caratterizzazione geologica e geomeccanica, di verificare la rispondenza del comportamento allo scavo alle previsioni progettuali e di individuare eventuali azioni correttive nel caso di allontanamento dal comportamento atteso. Particolare attenzione è stata posta al comportamento delle strutture provvisionali, paratie in pali e solettone, che sopportano i carichi veicolari durante le fasi realizzative precedentemente descritte: i loro spostamenti sono stati rilevati con continuità mediante mire ottiche installate sul solettone ed estenso-inclinometri installati nei pali. Nella Figura 15 è riportato l’andamento atteso della deformata del solettone al termine degli scavi di ribasso e prima del getto della calotta della galleria artificiale, per le tre diverse sezioni tipologiche presenti. Nella Figura 16 è riportata la distribuzione dei target topografici installati all’e-

16. La rete dei target topografici sul solettone

15. La previsione progettuale della deformata del solettone 17. Le misure dei target PIL1_2 dell’asse del solettone sez. tipo 1

SOTTOATTRAVERSAMENTI

18. Le misure dei target PIL3_2 dell’asse del solettone sez. tipo 1 20. Le misure dei target PIL6_2 dell’asse del solettone sez. tipo 2

19. Le misure dei target PIL5_2 dell’asse del solettone sez. tipo 2

stradosso/intradosso del solettone. Nelle Figure 17 e 18 è rappresentato graficamente l’andamento degli spostamenti rispetto alla lettura di “zero” dei target PIL1_2 e PIL 3_2, installati alla mezzeria di due sezioni del solettone lungo la tratta corrispondente alla sezione tipo 1, maggiormente sollecitata. Il cedimento massimo, che si raggiuge a stabilizzazione del dato, risulta pari a 22÷30 mm; scontando lo spostamento verticale osservato in prossimità degli estremi del solettone (8÷11 mm), la freccia rilevata in mezzeria è valutabile dell’ordine dei 15÷20 mm: valore leggermente superiore al cedimento di 12 mm determinato dal calcolo, tuttavia contenuto entro il limite di accettabilità della deformazione del manufatto. Nelle Figure 19 e 20 è rappresentato graficamente l’andamento degli spostamenti, rispetto alla condizione iniziale, dei target PIL5_2 e PIL 6_2 installati in mezzeria di due sezioni monitorate lungo la tratta corrispondente alla sezione tipo 2, caratterizzata dalla presenza di puntoni a contrasto delle paratie, in luogo della prima fila di tiranti. Il cedimento massimo, che si raggiunge a stabilizzazione del dato, risulta pari a 10÷11 mm; scontando lo spostamento verticale osservato in prossimità degli estremi del solettone (5÷8 mm), la freccia rilevata in mezzeria è valutabile dell’or-

21. La previsione progettuale della deformata dei pali 22. Le risultanze delle letture inclinometriche MM-2BIS

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dine dei 5 mm, leggermente inferiore al cedimento di 10 mm determinato dal calcolo. La Figura 21 riporta la deformata dei pali determinata dalle analisi numeriche, al termine degli scavi di ribasso e prima del getto della calotta della galleria artificiale. Nella Figura 22 sono riportate le misure inclinometriche effettuate all’interno di uno dei pali di monte-paratia lato Bologna: il progredire della deformata ha andamento comparabile con quello previsto in progetto, sia in termini di spostamento massimo sia di andamento con la profondità.

CONCLUSIONI

Alla fine del 2018 si è concluso lo scavo di tutte le tratte a foro cieco della galleria Boscaccio ed è attualmente in via di completamento il getto degli ultimi conci di calotta della galleria naturale e della galleria artificiale in sottoattraversamento all’Autostrada A1 in presenza di traffico. La realizzazione dell’opera si avvia quindi ad essere completata con successo, nel rispetto sia degli elementi naturali sia delle interferenze antropiche, anche attraverso l’applicazione di metodologie costruttive consolidate in contesti differenti da quello in esame e grazie ad una gestione strategica della sequenza delle fasi esecutive. n

(1) Ingegnere, Responsabile dell’Ufficio Tunnelling e Scavi meccanizzati di SPEA Engineering SpA (2) Ingegnere, Progettista dell’Ufficio Tunnelling e Scavi Meccanizzati di SPEA Engineering SpA

DATI TECNICI

Stazione Appaltante: Autostrade per l’Italia SpA Direzione Generale: Ing. Roberto Tomasi Direzione Realizzazione Opere: Ing. Alberto Selleri Progetto preliminare, definitivo ed esecutivo: SPEA Engineering SpA RUP: Ing. Giovanni Scotto Lavina Direzione dei Lavori: Ing. Carlo Lombardi di SPEA Engineering SpA Responsabile Sicurezza: Arch. Vincenzo Federico di SPEA Engineering SpA Direzione Tecnica di Cantiere: Geom. Italo Menegola di Pavimental SpA Esecutori dei Lavori: Pavimental SpA Lunghezza della galleria naturale: 1.962 m Diametro di scavo massimo: 17,50 m Sezione di scavo media: 205 m2 Volume di materiale scavato: 402.200 m3 Tipologia di rivestimento: Rivestimento definitivo in c.a. gettato in opera Litologia attraversata: Calcari di Monte Morello e Argilliti della formazione del Sillano Durata dei lavori da P.L.: 1.577 giorni Data di consegna: 22 Maggio 2014