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Il prolungamento della Linea 1 della metro di Torino – seconda parte

L’inquadramento generale dei due lotti di metropolitana che a Torino rappresentano l’estensione della Linea 1 verso Cascine Vica (in direzione Ovest)

La stazione Collegno-Centro

La prima parte dell’articolo è pubblicata sul fascicolo n° 151 Gennaio/Febbraio 2022 e online su https://www.stradeeautostrade.it/ferrovie-e-metropolitane/il-prolungamento-della-linea-1-della-metro-di-torino-prima-parte/.

Foto in primo piano: Vista dalla stazione Collegno-Centro (photo credit: Renzo Miglio)

Il sottoattraversamento della linea ferroviaria Torino-Modane

A Sud della Stazione Certosa il tracciato interseca la linea ferroviaria Torino-Modane. Lo scavo in sottoattraversamento è stato effettuato, senza interrompere l’esercizio ferroviario della linea, ricorrendo ai seguenti accorgimenti:

  • impiego di ponte Essen gemellato (Figura 1);
  • definizione di un avanzamento a foro cieco costituito da coronella di 27 infilaggi metallici orizzontali Ø 168,3 sp. 10 mm L = 23 m con tecnologia Symmetrix;
  • 40 tubi in vetroresina al fronte di L = 18,00 m;
  • spritz-beton sp. 30 cm + centina HEB220/0,60 m con elemento compensatore tipo bullflex;
  • sfondo massimo 0,80 m su sezione cilindrica;
  • messa in opera di un piano di monitoraggio in continuo con soglie di allerta, allarme e procedure di azione in caso di raggiungimento delle stesse.
Linea 1
1. Il ponte Essen gemellato

Le lavorazioni sono state effettuate con continuità in un’unica soluzione, con imbocco dalla stazione Certosa e procedendo verso Sud fino alla zona già consolidata, posta oltre ai binari dove le colonne in jet-grouting si sono potute eseguire (a differenza invece di quanto accaduto sulla sede ferroviaria e nelle sue strette vicinanze).

Le attività di consolidamento, scavo e posa in opera dei prerivestimenti si sono rivelate molto efficaci e stabili e i cedimenti osservati si sono attestati su valori di ordine millimetrico. Ai fini della sicurezza, il monitoraggio è stato mantenuto attivo per tre mesi dallo smontaggio del ponte Essen.

Le osservazioni effettuate hanno consentito di verificare la stabilità dell’armamento ferroviario così come quella del fornice sottostante. I dati di monitoraggio hanno permesso di rilevare spostamenti molto contenuti, anche a valle dello smontaggio del ponte Essen (controllo proseguito per tre mesi), avvenuta a rivestimenti realizzati.

Linea 1
2. Vista della stazione Certosa presso la linea ferroviaria Torino-Modane

Il sistema di monitoraggio e la piattaforma informatica di gestione dati

Lo scavo delle gallerie è supportato per tutto il suo sviluppo da un sistema di monitoraggio controllato “in continuo”, cioè in tempo reale.

Gli strumenti, dotati in molti casi di letture automatizzate, consentono di osservare:

  • cedimenti in superficie su strade e marciapiedi;
  • convergenze all’interno della galleria;
  • cedimenti alla base degli edifici;
  • spostamenti e inclinazione di edifici, con particolare attenzione alle facciate esposte alle zone di scavo.

  • Linea 1
    3A Il monitoraggio delle convergenze
    3A. Il sistema di monitoraggio delle convergenze
  • Linea 1
    3B Il monitoraggio delle subsidenze
    3B. Il sistema di monitoraggio delle subsidenze

In ambito di scavo galleria, il sistema prevede la disposizione di sezioni strumentate ogni 10 m di sviluppo longitudinale dell’opera con:

  • cinque target ottici per la misura della convergenza (Figura 3A);
  • cinque punti di livellazione superficiale per il controllo dei cedimenti (Figura 3B).

Nelle situazioni più delicate si è prevista, a livello integrativo, la disposizione di estensimetri incrementali e inclinometri.

Quali grandezze indice del pericolo vengono assunti:

  • cedimenti assoluti;
  • cedimenti differenziali (distorsioni);
  • convergenza media, valutata come media su sei corde.
Linea 1
4. Il protocollo di gestione dell’attività

I valori di riferimento, tradotti operativamente in soglie di attenzione e allarme, sono definiti nelle differenti situazioni in funzione di coperture, preesistenze, interferenze, ecc..

Il controllo automatizzato consente di ottimizzare i processi di scavo [1] anticipando eventuali problematiche e predisponendo gli opportuni correttivi in tempo reale. In questo senso, convergenze e cedimenti permettono di adeguare le differenti lavorazioni secondo il protocollo di gestione rappresentato in Figura 4.

Si riportano di seguito alcuni grafici esemplificativi ripresi dalle osservazioni fatte. In particolare, in Figura 5 è rappresentata la livellazione nel tempo dei cinque capisaldi (CPLi con i=1÷5) di una sezione topografica di controllo subsidenza e nelle Figure 3A e 3B sopra la misurazione delle convergenze nel tempo (tra i capisaldi CTCi con i=1÷5).

In entrambi i grafici sono indicati anche alcuni livelli di riferimento che possono essere interpretati come attenzione, allerta e allarme. 

metro di Torino
5. Un esempio di livellazione

Il campo prove

Nell’ambito dei lavori del Lotto 1 (ritenuto poi significativo anche per il Lotto 2) è stato approntato un campo prove (ubicato tra la Via De Amicis e la Via San Massimo a Collegno) finalizzato alla scelta della tecnologia di consolidamento e rinforzo del terreno più efficace.

Alla luce dei primi risultati che hanno mostrato una limitata riuscita delle iniezioni cementizie originariamente previste dal progetto esecutivo, la Compagine progettuale ha proposto l’impiego alternativo di trattamenti colonnari in jet-grouting bifluido.

Al fine di qualificare il nuovo sistema di consolidamento proposto, si è proceduto preliminarmente con la realizzazione di due coppie di colonne isolate di diametro 1.500 mm/1.800 mm con diversi set di parametri operativi, a “bassa energia” e “alta energia” (Figura 7, [2]).

  • Linea 1
    6 Un esempio di monitoraggio
    6. Un esempio di monitoraggio convergenze (corde)
  • Linea 1
    7 I parametri del jet-grouting
    7. I parametri energetici del jet-grouting

Alla luce di alcune verifiche preliminari sul diametro reso, si è proceduto quindi con la realizzazione di 24 m di trattamento (6 m ad “alta energia” e 18 m a “bassa energia”) prevedendo le seguenti indagini sul terreno non trattato:

  • esecuzione di due sondaggi a carotaggio continuo da 10 m di profondità condotti rispettivamente nella zona a “bassa energia” e ad “alta energia”;
  • esecuzione di un sondaggio a distruzione di nucleo da 10 m di lunghezza, con acquisizione dati DAC test in fase di avanzamento;
  • esecuzione di prove di permeabilità Lefranc a carico costante in tutti i fori (due prove per sondaggio);
  • prelievo di campioni e conseguenti prove di laboratorio geotecnico;
  • esecuzione di una prova sismica cross-hole;
  • esecuzione di una prova sismica Masw2D;

e le seguenti indagini sul terreno trattato:

  • esecuzione di nove sondaggi geognostici a carotaggio continuo verticali e di due sondaggi a distruzione di nucleo con acquisizione dati DAC test in fase di avanzamento;
  • esecuzione di due sondaggi geognostici a carotaggio continuo inclinati a 45°;
  • esecuzione di prove sismiche cross-hole;
  • prove di permeabilità Lefranc a carico variabile;
  • video-ispezione in tre fori di carotaggio;
  • indagine sismica MASW2D in posizione diagonale rispetto alla zona trattata (quindi al tracciato della galleria);
  • esecuzione di prove di compressione monoassiale su campioni di terreno trattato prelevati dai sondaggi.
L’allestimento del campo prova
8. L’allestimento del campo prova

Quanto effettuato ha consentito di ottenere una conferma sulla idoneità del sistema scelto in termini di diametri resi, continuità delle colonne e parametri, come riassunto in Figura 9 sotto in cui, con il seguente significato dei simboli:

 

  • sc = tensione di rottura media a compressione monoassiale;
  • E = modulo elastico;
  • γ = peso specifico;
  • k = permeabilità

compaiono i valori medi dedotti dai test effettuati.

In entrambi i casi presi in esame (bassa e alta energia), i valori dedotti per resistenza monoassiale, modulo elastico (deformabilità), peso specifico e permeabilità hanno mostrato ottimi risultati.

In particolare, il valore della permeabilità, inferiore di due ordini di grandezza rispetto a quello del materiale non trattato, hanno fornito un buon indice di continuità sebbene nel contesto di intervento non sia richiesta una protezione di carattere idraulico.

Gli esiti del test
9. Gli esiti del test

Stanti tali elementi, in relazione ai requisiti necessari per l’esecuzione dei lavori, la soluzione a bassa energia è stata considerata ottimale e, su questa, è stata definita la maglia di consolidamento costituita da colonne jet-grouting f = 1.500 mm eseguite dalla superficie secondo file parallele aventi interasse longitudinale di 1,3 m e trasversale variabile in modo da garantire un arco consolidato dello spessore di almeno 2 m di spessore al disopra della calotta del futuro fornice. 

Conclusioni

Lo scavo delle gallerie del Lotto 1 si è concluso il 2 Dicembre 2021, in tempo utile per celebrare Santa Barbara. Ora la ICI è impegnata nel portare avanti gli scavi delle gallerie naturali del Lotto 2.

L’obiettivo di costruire il tunnel, ovvero la metropolitana, nel rispetto degli standard di sicurezza, dei tempi e, non per ultimo, del contesto urbano e della collettività locale, è stato identificato e condiviso sin da subito da Appaltatore, Progettista e Stazione Appaltante instaurando un buon clima di collaborazione che ha consentito di mettere in campo le migliori esperienze e professionalità e individuando le migliori soluzioni finalizzate a un corretto bilanciamento tra costi e benefici.

Gli scavi (finiti) del tunnel del Lotto 1 hanno dato la possibilità di raccogliere evidenze oggettive e positive nei confronti degli obiettivi iniziali fissati.

Dati tecnici

  • Stazione Appaltante: Infratrasporti.To Srl (Infra.To)
  • Progetto esecutivo: Geodata SpA
  • Progetto esecutivo di dettaglio (progetto costruttivo): Lombardi Ingegneria Srl
  • Direzione dei Lavori: Infratrasporti.To Srl (Infra.To)
  • Direttore dei Lavori: Ing. Emilio Avitabile
  • Responsabile del Procedimento: Arch. Fabio Bolognesi
  • Importo dei lavori Lotto 1: 63.900.000 Euro
  • Importo dei lavori Lotto 2: 75.300.000 Euro

Bibliografia

[1]. G. Cassani, L. Mancinelli – “The use of guidelines in tunnelling”, Proceedings of ITA-WTC Congress, Praha, May 5-10, 2007.

[2]. A. Ferrante – “Analisi di una galleria superficiale in presenza di consolidamenti: il prolungamento Ovest della Linea 1 della Metropolitana di Torino”, Tesi di Laurea magistrale presso il Politecnico di Torino, AA 2020-2021.

La prima parte dell’articolo è pubblicata sul fascicolo n° 151 Gennaio/Febbraio 2022 e online su https://www.stradeeautostrade.it/ferrovie-e-metropolitane/il-prolungamento-della-linea-1-della-metro-di-torino-prima-parte/.

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