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Il progetto di interconnessione Rosny-Bois-Perrier per il Grand Paris Express

Un tunnel superficiale di 35 m di lunghezza scavato sotto un rilevato ferroviario senza interrompere la circolazione dei treni per il quale Enser Srl si è occupata della progettazione della galleria in calcestruzzo armato e dei disegni di officina delle centine metalliche di sostegno provvisorio

Interconnessione Rosny-Bois-Perrier

Il progetto

Il Grand Paris Express è un progetto che consiste nella realizzazione di quattro nuove linee di metropolitana automatica, che costituiranno un sistema regionale ad anello attorno a Parigi, e del prolungamento di due linee di metropolitana esistenti (la Linea 11 verso Est e la Linea 14 verso Sud).

Con una lunghezza totale di 200 km, sarà finanziato congiuntamente da Société du Grand Paris (SGP) e Syndicat des transports d’Île-de-France (STIF). La stazione di Rosny-Bois-Perrier sorge sul territorio del comune di Rosny-sous-Bois, nel dipartimento della Seine-Saint-Denis. Attualmente, è uno scalo della linea ferroviaria RER E, gestita da SNCF (Société Nationale des Chemins de Fer).

Linee metropolitana Grand Paris Express
1. Le linee della metropolitana

Nell’ambito del progetto del Grand Paris Express, questa stazione diventerà un importante punto d’interscambio tra:

  • la futura Linea 15 della metropolitana di Parigi;
  • il futuro prolungamento della Linea 11 dalla stazione di Mairie des Lilas, gestita dalla RATP (Régie Autonome des Transports Parisiens);
  • la linea ferroviaria RER E (Réseau Express Régional).

Per permettere il transito dei passeggeri tra il nuovo capolinea della Linea 11 e la nuova stazione della Linea 15, si è reso necessario scavare un passaggio sotterraneo (PASO) sotto al rilevato esistente della linea RER E, in un contesto fortemente urbanizzato e garantendo la continuità del servizio ferroviario.

Sezione del PASO e del pozzo d’accesso
2. La sezione longitudinale del PASO e del pozzo d’accesso

L’opera d’interconnessione 

Il pozzo d’accesso

Le pareti del pozzo d’accesso al passaggio sotterraneo sono costituite da diaframmi in calcestruzzo armato di lunghezza massima di circa 32 m, per un totale di 16 gabbie d’armatura.

I pannelli compongono in pianta una forma pentagonale di 133 m2, legata alla necessità di avere due lati del pozzo ortogonali ai passaggi sotterranei che condurranno alle linee della metro. I pannelli più prossimi alla linea ferroviaria distano solo 6,5 m da quest’ultima.

Le pareti sono state forate per dar luogo a due aperture di 4,46×4,60 m 4,46×4,50 m, le quali saranno gli accessi rispettivamente della Linea 11 e della Linea 15.

In fase definitiva, il comportamento dell’opera è stabilizzato per mezzo di tre livelli di puntellamento: copertura, puntellamento intermedio e fondazione.

Tre livelli di puntellamento del pozzo d’accesso
3. Vista in pianta dei tre livelli di puntellamento del pozzo d’accesso

La copertura è costituita da due solette in calcestruzzo armato dallo spessore variabile tra 50 cm e 59 cm separate da cinque travi prefabbricate, di luce massima pari a 9,13 m, che possono essere rimosse all’occorrenza per gli interventi di manutenzione.

Il PASO

Il passaggio sotterraneo che porta al prolungamento della Linea 11 è un tunnel di circa 34 m di lunghezza, con uno spessore del terreno di ricoprimento variabile tra 7 m e 8,5 m su cui passano i convogli della linea RER E. Lo scavo è realizzato con la tecnica tradizionale del “marciavanti”, prevedendo la messa in opera in serie di 35 centine metalliche (sostegno provvisorio) con calcestruzzo di completamento.

Per limitare i cedimenti del terreno e non compromettere il servizio ferroviario, dei pre-sostegni sono installati prima della realizzazione dello scavo. Il sistema di presostegno è formato da 13 tubi metallici, ciascuno di diametro pari a 813 mm e spessore di 10 mm, infilati “ad arco” nel terreno sopra la volta della galleria e riempiti di calcestruzzo.

Sostegno del PASO e vista dei pre-sostegni
4. Il sostegno provvisorio del PASO e la vista dei pre-sostegni

Queste soluzioni progettuali hanno permesso di prevedere un cedimento differenziale longitudinale dei binari, misurato su 15 m di sviluppo, inferiori alla soglia d’allerta di 13 mm.

Le fasi di costruzione

La realizzazione delle pareti del pozzo d’accesso e della trave di coronamento

Il pozzo di accesso è stato realizzato mediante la tecnica del bottom-up. Per prima cosa sono stati realizzati i diaframmi in calcestruzzo armato di 82 cm di spessore. Il terreno è stato rimosso tramite una benna meccanica iniettando del fango bentonitico (peso specifico 20 kN/m3) durante tutta l’operazione di scavo.

A seguire si è proceduto immergendo nel fango le gabbie d’armatura. Infine, è stato effettuato il getto del calcestruzzo dal fondo del foro recuperando il fango che risaliva in superficie.

Pozzo d’accesso
5. Vista dall’alto del pozzo d’accesso dopo la messa in opera dei puntelli provvisori

Una volta ultimati tutti i pannelli, è iniziato lo scavo a cielo aperto del terreno compreso tra le pareti del pozzo fino a circa 2,5 m di profondità dal piano campagna.

Giunti a questo livello, si è realizzata una trave di coronamento che sormonta e lega tutti i pannelli, in modo tale che possano comportarsi come una struttura unica.

La trave ha una sezione con un’altezza variabile tra 125 cm e 134 cm, in grado di seguire lo spessore variabile della copertura del pozzo, e una larghezza fissa di 92 cm. Di questi 92 cm, 40 cm sono a sbalzo rispetto alla sommità delle pareti del pozzo.

Questo perché i pannelli sono stati demoliti parzialmente, lasciandoli integri per 30 cm di spessore. In questo modo, si è sfruttata la parte rimanente dei pannelli come sostegno del terreno superficiale.

Principio di iniezione del terreno
6. Il principio di iniezione del terreno

Un’ulteriore particolarità della trave di coronamento è che presenta due tronchi in cui è sagomata ad “L”, in modo tale da poter alloggiare le travi prefabbricate della copertura.

Poi, lo scavo è proseguito fino a 5,5 m di profondità dal piano campagna, con la messa in opera di due livelli di puntellamento provvisorio.

Le iniezioni e l’installazione dei pre-sostegni del PASO

Delle iniezioni di malta sono state effettuate nel terreno per assicurare l’impermeabilizzazione dello scavo per la seguente realizzazione del PASO. In seguito, sono stati installati i 13 tubi di pre-sostegno di una lunghezza pari a circa 30 m, con l’ausilio di una macchina dotata di elica, in grado effettuare l’infissione dei tubi e asportare il terreno al loro interno simultaneamente.

I lavori sono stati eseguiti monitorando costantemente i cedimenti superficiali dei binari.

  • Tubi metallici di pre-sostegno
    7A Tubi metallici di pre-sostegno
    7A. I tubi metallici di pre-sostegno
  • Tubi metallici di pre-sostegno
    7B Tubi metallici di pre-sostegno
    7B. I tubi metallici di pre-sostegno

La realizzazione del PASO

Una volta che lo scavo interno al pozzo ha raggiunto il livello dell’intradosso della fondazione, si è proceduto con la demolizione dei pannelli per creare l’apertura verso il PASO al di sotto dei tubi metallici di pre-sostegno.

Le dimensioni massime in sezione dello scavo del PASO sono di 6,1×6,8 m, realizzato quasi totalmente nello strato di Masses et marnes du Gypse et Marnes Infragypseuses, uno strato di terreno costituito da marne gessose, sabbiose o argillose.

La stabilità del fronte è stata garantita con l’impiego di 29 barre in fibra di vetro (una densità di 0,79 barre/m2) dalla resistenza a trazione di 560 kN ciascuna, di lunghezza pari a 35 m, con un diametro di foraggio di 100 mm, con un secondo tiro realizzato dopo 14 m di scavo.

Il sostegno provvisorio è caratterizzato da 35 centine metalliche, messe in opera con un passo di 1 m, composte da profili commerciali di tipo HEB240 per i piedritti e la controvolta e di tipo HEM200 per la volta. In totale sono state impiegate circa 76 t di acciaio per la carpenteria metallica.

Fronte di scavo
8. Il fronte di scavo

Il rivestimento definitivo in calcestruzzo armato, con uno spessore minimo di 50 cm, è stato calcolato e verificato prendendo in considerazione tutte le fasi di lavoro e la loro consequenzialità.

Il volume totale di calcestruzzo messo in opera è di 307 m3, con un peso delle barre d’armatura di circa 34 t. Contemporaneamente al getto della controvolta, si è effettuato anche il getto del livello di fondazione del pozzo d’accesso.

Il puntellamento definitivo e la copertura

Ultimato il PASO, si è proseguito con la rimozione del puntellamento provvisorio metallico inferiore per la realizzazione del sistema di puntellamento definitivo. Quest’ultimo è costituito da una trave perimetrale 60×80 cm e da due puntelli 80×80 cm in calcestruzzo armato.

Infine, si è passati alla rimozione dell’ultimo livello di puntellamento provvisorio e la realizzazione della copertura.

Passaggio sotterraneo
9. Il passaggio sotterraneo (PASO) a rivestimento ultimato

Sfide tecniche di progettazione

La Società Enser Srl si è occupata della progettazione esecutiva di diverse strutture in calcestruzzo armato del pozzo d’accesso, tra le quali:

  • trave di coronamento;
  • puntelli intermedi definitivi;
  • platea di fondazione;
  • copertura, tra cui le travi prefabbricate amovibili.

In più, oggetto rilevante del lavoro è stata la progettazione esecutiva del PASO, comprendendo il calcestruzzo armato del rivestimento definitivo oltre ai disegni di officina delle centine metalliche di sostegno provvisorio.

Modelli SAP2000 della trave di coronamento del pozzo d’accesso
10. I modelli SAP2000 della trave di coronamento del pozzo d’accesso
I modelli di calcolo

Particolare attenzione si è posta nel considerare nei calcoli numerici la corretta fasistica di cantiere. Per le opere pertinenti al pozzo d’accesso, sono state realizzate diverse modellazioni con l’utilizzo del software SAP2000, in modo tale da cogliere il cambiamento dello schema statico dell’opera nel corso dei lavori.

Per quanto riguarda il PASO, il tutto è stato implementato per mezzo del software Plaxis 2D, in grado di far evolvere il modello aggiornandolo di fase in fase.

La modellazione BIM con Tekla Structures

L’utilizzo del software Tekla Structures per la modellazione del PASO ha permesso, con la creazione di un modello 3D, di tenere conto al meglio delle tolleranze legate alla messa in opera delle opere di supporto allo scavo (centine, tubi di pre-sostegno) e dell’impermeabilizzazione.

Modello Plaxis 2D del PASO
11. Il modello Plaxis 2D del PASO

Inoltre, ciò ha facilitato la gestione, in termini di modellazione, della complessa geometria della volta, caratterizzata da due diversi raggi di curvatura in chiave e alle reni.

In più, si sono ridotte al minimo le possibilità d’errore nella produzione delle tavole d’armatura di fase esecutiva, relativi al rivestimento in calcestruzzo armato definitivo.

Conclusioni

La rinnovata stazione di Rosny Bois-Perrier sosterrà lo sviluppo urbano del settore e rafforzerà il servizio di trasporto pubblico verso il quartiere residenziale Bois-Perrier e il centro commerciale Westfield Rosny 2.

La meticolosità del servizio di progettazione offerto da Enser Srl e la precisione degli elaborati grafici esecutivi hanno permesso di soddisfare tutte le richieste alla base del progetto e le esigenze del Cliente.

Vista 3D dell’armatura del rivestimento del PASO
12. Vista 3D esplosa dell’armatura del rivestimento definitivo del PASO

Ringraziamenti

Gli Autori desiderano ringraziare la Chantiers Modernes Construction per il materiale fotografico fornito.

Dati tecnici

  • Committente: Société du Grand Paris
  • Committente Delegato: SNCF Réseau
  • Impresa Appaltante e Impresa esecutrice dei lavori: Chantiers Modernes Construction
  • Progetto esecutivo: Enser France (succursale di Enser Srl)
  • Importo lavori: 8,3 milioni di Euro
  • Durata dei lavori: 32 mesi
  • Data di completamento della Progettazione Esecutiva: Dicembre 2023
  • Data di ultimazione lavori: Marzo 2024

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