Come si costruiscono i Tunnel
Il primo traforo alpino, il Buco di Viso o Tunnel de la Traversette, fu costruito nel 1480 per collegare l’Italia e la Francia attraverso una galleria di 75 metri. Quasi 4 secoli dopo, il 10 gennaio 1863, venne inaugurata a Londra la prima linea di metropolitana al mondo. Da allora le tecniche di scavo si sono evolute in modo continuativo, sia per studi geologici sempre più approfonditi sia per l’innovazione tecnologica dei macchinari impiegati e per le maggiori competenze professionali sviluppate.
Scopriamo in questa collezione come si costruiscono i grandi tunnel utilizzando lo scavo tradizionale e quello con Tunnel Boring Machine - TBM, le gigantesche talpe meccaniche “responsabili” della costruzione di alcuni dei tunnel più avanzati e più lunghi al mondo con la meccanizzazione completa dello scavo delle gallerie e del loro rivestimento.
A cosa servono i Tunnel
I tunnel, o gallerie, sono perforazioni scavate in una montagna o comunque nell’ambito di uno spazio sotterraneo, che servono a collegare due luoghi. Possono essere funzionali alla realizzazione di una strada, una ferrovia o una metropolitana, ma vengono costruiti anche per opere idrauliche, o nell’ambito di impianti idroelettrici, impianti di dissalazione o di depurazione.
Quali sono le parti di un Tunnel?
Scavo tradizionale o scavo meccanizzato?
Il fattore determinante per decidere se e come costruire un tunnel è dato dagli studi geologici sulla tipologia della roccia da scavare. Generalmente, laddove possibile, si preferisce utilizzare la tecnica dello scavo meccanizzato con le Tunnel Boring Machine (TBM), più veloce ed efficiente, ma quando le condizioni del terreno sono instabili e non consentono l’utilizzo delle TBM, allora si ricorre allo scavo di tipo tradizionale.
Scavo di tipo tradizionale
Lo scavo tradizionale si realizza con interventi variegati utilizzando modalità e macchinari diversi a seconda del tipo di materiale da scavare e della sua stabilità a breve, medio o lungo termine.
L’obiettivo nella progettazione di uno scavo tradizionale è quello di ricondurre le attività a un processo controllabile e ripetibile, in modo da accrescere le condizioni di sicurezza degli addetti all’opera e poter controllare i tempi e i costi dell’intervento.
Uno dei metodi più comuni di scavo tradizionale, denominato Drill & Blast (in italiano, letteralmente “perfora e fai esplodere”), si basa sull’abbattimento della roccia con esplosivo, detto anche volata. Tramite una volata si realizza lo “sfondo di avanzamento”, la cui lunghezza dipende dalle caratteristiche della roccia: quanto più il materiale risulta compatto e di buone caratteristiche geomeccaniche, tanto più lunga potrà essere la volata che può arrivare da poco più di un metro fino ad anche 5,5 metri.
Il Drill & Blast è un processo ciclico suddiviso in fasi, caratterizzate dal coinvolgimento di competenze specializzate che devono essere coordinate alla perfezione per poter mantenere un ritmo di scavo il più costante possibile.
Le fasi del Drill & Blast
Nella prima fase si procede alla perforazione del fronte di scavo, secondo schemi e sequenze prefissate, per creare dei fori all’interno dei quali vengono installate le cariche esplosive necessarie all’abbattimento. Quest’attività viene oggi eseguita con perforatrici pneumatiche, installate su bracci robotizzati montati su un carro di perforazione denominato Jumbo di Perforazione che, nelle versioni moderne, lavora anche con tre bracci di perforazione in simultanea.
Le attrezzature hanno raggiunto un livello notevole di innovazione nel corso degli ultimi anni: oggi l’intero processo di perforazione viene eseguito in maniera completamente automatizzata e georeferenziata con “schemi di volata” di precisione, funzionali al tipo di roccia e studiati specificatamente per il tipo di abbattimento necessario.
Eseguita la perforazione si procede al caricamento della volata, inserendo l’esplosivo nei fori creati sul fronte di scavo e installando i detonatori. Quelli comunemente utilizzati al giorno d’oggi sono a onda d’urto per incrementare la sicurezza della lavorazione riducendo il rischio di innesco involontario.
Al termine del caricamento, il fochino, un operatore specializzato e dotato di apposito patentino, esegue il brillamento della volata, facendo esplodere il fronte di scavo con le cariche esplosive che vengono fatte “brillare” in sequenze micro-ritardate, con un effetto “a cipolla” che parte dal centro e si estende progressivamente fino al perimetro esterno del fronte di scavo. Durante il brillamento la squadra dei minatori abbandona la galleria o si ripara in un apposito luogo sicuro, detto arca di salvataggio.
Dopo l’abbattimento si procede all’allontanamento delle polveri e dei fumi dovuti all’esplosione immettendo aria pulita dalle tubazioni di ventilazione. A galleria liberata si verifica che non siano presenti cariche inesplose.
Successivamente si procede alla rimozione del materiale di risulta (il marino) tramite una pala caricatrice e un numero di autocarri (dumpers) sufficiente a garantire una velocità costante di allontanamento del materiale di scavo. Dopo aver messo in sicurezza il fronte mediante la rimozione di blocchi di roccia instabili attraverso un escavatore dotato di martello demolitore idraulico (il martellone), si procede alla delicata fase di profilatura, sagomando il perimetro della galleria, a partire dai piedritti (i fianchi dello scavo) fino alla sommità.
Terminata questa fase, tramite una lancia ad aria compressa, viene gettato ad alta velocità uno strato di calcestruzzo proiettato (spritz-beton) dello spessore solitamente variabile da 5 ai 15 cm sulle pareti laterali e sul fronte di scavo, per ridurre il rischio di distacco di materiali instabili durante le successive fasi di lavorazione in cui sono presenti maestranze. Anche in questo campo l’evoluzione della tecnologia è stata rilevante: si è passati dalle lance manuali tenute direttamente dagli operatori (i lancisti) ai sistemi robotizzati di comune impiego nelle gallerie scavate dal Gruppo Webuild.
A questo punto inizia l’installazione del pre-rivestimento della galleria attraverso centine metalliche, profilati metallici ad arco che vengono montati a ridosso del profilo di scavo, o, quando la tipologia di terreno lo consente, direttamente con un intervento di bullonatura della roccia. Al termine dell’installazione del pre-rivestimento, si può dare avvio a un nuovo ciclo di scavo.
Il rivestimento definitivo di una galleria viene eseguito in calcestruzzo, eventualmente armato, posto in opera tramite apposite casseforme, a una certa distanza dalle lavorazioni di avanzamento della galleria in base alle condizioni di stabilità della roccia. Il rivestimento di gallerie prevede, normalmente in sequenza, il getto dell’arco rovescio (l’elemento strutturale che “chiude” nella porzione inferiore del tunnel l’anello resistente), delle cosiddette “murette” ed infine della “calotta”, che costituisce la volta vera e propria della galleria. Preliminarmente al getto dei rivestimenti definitivi viene normalmente installato un manto di impermeabilizzazione, che ha lo scopo di proteggere il calcestruzzo aumentandone la durabilità ed evitando infiltrazioni d’acqua all’interno della galleria.
Quali sono i macchinari dello scavo tradizionale dei Tunnel
È un carro di perforazione dotato di bracci robotizzati con perforatrici pneumatiche.
È una macchina operatrice utilizzata per spostare il materiale di risulta dal fronte di scavo e caricarlo sugli autocarri che lo trasporteranno all’esterno del tunnel.
È un autocarro dotato di cassone ribaltabile per il trasporto dei materiali di scavo.
È l’attrezzatura utilizzata per la proiezione dello spritz-beton sulle pareti di scavo.
Escavatori da avanzamento, normalmente dotati di martello demolitore idraulico (il cosiddetto “martellone”) o di “rippers” per i materiali non lapidei.
Quali sono i mestieri dello scavo tradizionale dei Tunnel
PALISTA
È l’operatore specializzato che pilota la pala caricatrice.
JUMBISTA
È l’operatore specializzato che pilota il Jumbo.
MINATORE
È l’operaio addetto alle operazioni di scavo, che vanno dalla preparazione ed effettuazione delle “volate” all’installazione dei pre-rivestimenti al fronte di scavo.
LANCISTA
È l’addetto all’utilizzo delle lance per la proiezione dello spritz-beton.
FOCHINO
È l’operatore specializzato dotato di apposito patentino che sovrintende alla preparazione della volata ed esegue il brillamento.
Quali sono i Tunnel più lunghi del mondo?
Potrebbe interessarti anche
