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Le nuove gallerie di Novilara sulla A14

Progettazione in corso d'opera e realizzazione - SECONDA PARTE -

Le nuove gallerie di Novilara sulla A14

Il vantaggio evidente di tale soluzione risiede principalmente nella velocità di montaggio del prefabbricato che ha consentito l’esecuzione di oltre 20 m/g di piano viabile finito completando l’intero tracciato in 30 giorni circa.

La galleria naturale carreggiata Nord: l’ampliamento in artificiale

Per quanto riguarda la carreggiata Nord il progetto prevedeva l’allargamento della canna Sud esistente, di lunghezza pari a 263 m e con coperture massime di 22 m circa. Il tracciato interessa i depositi sabbiosi molto addensati denominati Ps che hanno interessato parzialmente anche lo scavo della canna Sud in variante.

In particolare, il progetto ipotizzava opere di imbocco lato Rimini caratterizzate da un attacco mediante protesi in cls armato fondato tra due paratie di pali per una lunghezza complessiva pari a circa 53 m con successivo scavo all’interno, per poi passare alle sezioni troncoconiche di allargamento naturale mediante una zona di transizione consolidata dall’alto mediante elementi in VTR valvolati eseguiti da piano campagna. ‘attacco da lato Pedaso era invece caratterizzato da una paratia di diaframmi scavati con idrofresa e tirantati con tiranti a trefoli, eseguita dopo la chiusura al traffico e a seguito di un parziale ritombamento della galleria esistente.

Lo scavo in naturale coinvolgeva sezioni tipologiche troncoconiche per il 73% della tratta con presenza di infilaggi al contorno dello scavo e campi di avanzamento tra 6 e 9 m. Erano inoltre previsti 19+20 consolidamenti radiali al contorno mediante VTR, disposti a quinconce, da eseguirsi preliminarmente all’arrivo del fronte di scavo dall’interno della galleria esistente, ogni 3 m. La scelta effettuata in progetto esecutivo di eseguire un allargamento in naturale ha di fatto collegato anche i cronoprogrammi delle lavorazioni delle due gallerie da realizzare, rendendo inevitabile l’apertura al traffico della nuova canna Sud prima dell’avvio delle attività di consolidamento e scavo per la canna Nord.

Durante l’esecuzione dei lavori, la subentrata necessità dell’Appaltatore e l’interesse della Committenza di anticipare il più possibile la consegna delle opere ha portato a un processo di confronto tra le parti teso allo sviluppo di una soluzione progettuale che permettesse uno scollegamento delle lavorazioni tra le due gallerie rendendo, per quanto possibile, le due opere indipendenti da un punto di vista della realizzazione.

L’obiettivo fondamentale è stato quello di permettere la costruzione di buona parte delle opere della galleria da ampliare prima del termine degli scavi della galleria in variante già in costruzione.

È stata quindi nuovamente valutata l’ipotesi di eseguire una galleria artificiale in luogo dell’allargamento in tradizionale. In considerazione delle coperture presenti, molto rilevanti per una struttura “scatolare”, è stata studiata una soluzione innovativa, che prevedesse per le massime coperture un alleggerimento nella porzione superiore mediante la realizzazione di un vano vuoto di altezza variabile tra 5,40 e 10,50 m con andamento funzione della superficie topografica. 

La presenza del vano vuoto è limitata alla tratta centrale, per 160 m circa di galleria, mentre i restanti 103 m sono strutturati con tipica configurazione da galleria artificiale. Nello specifico, si tratta di una struttura fondata su pali di diametro 1.500 mm eseguiti accostati e con Rck 40 MPa intorno alla galleria esistente.

I pali eseguiti sono successivamente collegati in testa da un solettone in calcestruzzo armato con Rck 40 MPa e spessore variabile tra 150 e 200 cm in funzione della copertura, con getto controterra. 

Tutte le parti in calcestruzzo strutturale dell’opera presentano una resistenza cubica caratteristica pari a 40 MPa in funzione delle sollecitazioni agenti, e una classe di esposizione XC2 ed XF4.

Per un migliore assorbimento delle sollecitazioni è presente per la sezione tipo 2 un bicchiere di innesto tra solettone di primo livello e testa palo. La soletta intermedia presenta uno spessore pari a 0,7 m ed è ancorata ai pali mediante connettori di lunghezza pari a 2 m e infissione 0,6 m resinati con ancorante chimico.

La soletta di fondo presenta uno spessore pari a 1 m e connettori analoghi, sebbene in numero inferiore, che servono a collegarla ai pali al fine di prevenire cedimenti dell’intera struttura una volta terminate le operazioni di ritombamento, stanti i carichi assiali notevoli sui pali. Inoltre, la presenza di un potenziale battente idraulico 3 m sopra la soletta le conferisce anche la funzione di “tampone di fondo”.

La soluzione sopra esposta ha comportato numerosi vantaggi a tutti i livelli: tecnico, operativo e generale per la Committenza. La struttura è stata calcolata a partire dagli stati tensionali presenti nel terreno, simulando i detensionamenti indotti durante la costruzione delle due gallerie in esercizio, realizzate negli anni Sessanta. A questo proposito la struttura di pali, costruita intorno alla galleria da allargare e sbadacchiata in testa dal solettone di primo livello, ha avuto anche la funzione di “blindare” le deformazioni potenziali costituendo un guscio di elevata rigidezza affidato a materiali con caratteristiche relativamente indipendenti dalla messa in opera. Tale fatto ha prodotto maggiori garanzie nei confronti di possibili incrementi tensionali indotti sulla galleria adiacente, aperta al traffico nel momento delle lavorazioni.

A livello operativo, quanto progettato ha permesso l’inizio delle opere con largo anticipo rispetto al termine della galleria naturale in realizzazione per la carreggiata Sud.

Considerando che l’apertura al traffico della nuova canna Sud è avvenuta nel mese di Marzo 2013 la sovrapposizione delle attività che in progetto esecutivo erano previste indipendenti è stata di cinque mesi.

Una volta deviato il traffico, si è proceduto alla demolizione della galleria esistente ed all’avanzamento protetti dal solettone di primo livello e dai pali realizzati. Nella tratta centrale è stato dapprima svuotato il vano centrale e successivamente gettata la soletta intermedia, prima di procedere con gli avanzamenti a quota tracciato.

Una volta terminati i getti del solettone di fondo si sono completati i ritombamenti in superficie.

Considerata la tipologia di struttura e le modalità operative si è operato un monitoraggio teso prevalentemente alla verifica delle sollecitazioni mediante inserimento di barrette estensimetriche nelle tre solette e nei pali di fondazione. Tutta la strumentazione è stata riportata in superficie attraverso cavi e successivamente collegate ad apposite unità di acquisizione centralizzate evidenziando tassi di lavoro inferiori rispetto alle previsioni di progetto.

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Le nuove gallerie di Novilara sulla A14

Progettazione in corso d'opera e realizzazione - PRIMA PARTE -

Le nuove gallerie di Novilara sulla A14

La principale variazione progettuale studiata in questa tratta, applicata successivamente anche presso l’imbocco Sud, ha riguardato l’eliminazione delle iniezioni valvolate previste per i vtr al contorno, a seguito di alcune criticità emerse. Durante il campo prova previsto per tarare i volumi e le pressioni di iniezione è infatti emersa la scarsa iniettabilità del deposito, derivante principalmente da una scarsa permeabilità.

La granulometria del deposito era infatti ascrivibile ad una sabbia fine con rilevante percentuale di limo. La diretta conseguenza della scarsa iniettabilità del deposito si è concretamente evidenziata con fenomeni di claquage in fase di iniezione e conseguenti distribuzioni disomogenee della miscela, nonostante l’utilizzo di basse pressioni e portate.

Per approfondire la questione è stato effettuato un ulteriore campo prova minimizzando pressioni e portate di iniezione, valutando successivamente, mediante prove in sito (DMT, prove con dilatometro Marchetti), i risultati ottenuti.

Constatato che il raggiungimento dei parametri di progetto era raggiungibile solo mediante un forte incremento del numero di passate di iniezione, collegato ad un allungamento delle tempistiche contrattuali, e che comunque si otteneva un consolidamento disomogeneo del terreno, si è approntata una diversa soluzione progettuale.

Nello specifico, preso atto dell’impossibilità di creare un’omogeneità di trattamento al contorno del cavo con l’intervento di preconsolidamento, si è optato per un aumento della prestazionalità degli elementi di presostegno (infilaggi metallici) iniettandoli con miscele poliuretaniche bicomponenti espansive atte alla creazione di un ponte continuo tra gli infilaggi.

Tale intervento ha permesso di ottenere una certa omogeneità di trattamento nell’area del presostegno demandando in parte la funzione di preconsolidamento delle sabbie agli effetti della stabilità della volta indotta dagli infilaggi metallici iniettati con le miscele bicomponenti. I tubi metallici scelti hanno diametro 139,70 mm, con spessore 10 mm.

Per garantire, invece, il necessario miglioramento delle caratteristiche meccaniche a una porzione maggiormente significativa al contorno del cavo si è scelto di intervenire sul miglioramento della connessione tra elemento in vtr e terreno utilizzando una malta espansiva con espansione volumetrica pari al 70%. Si è così garantita l’interconnessione ottimale tra terreno ed elemento andando a migliorare l’aderenza malta-terreno che di fatto poteva risultare compromessa dalle variabili intrinseche dell’intervento valvolato.

L’utilizzo di miscele fortemente espansive ha inoltre contribuito alla ricompressione del volume di terreno nelle vicinanze del foro di perforazione, fatto che è risultato significativamente importante alla luce del grande numero di fori previsto.