Opere in sotterraneo | Galleria Marta Giulia, linea Pontremolese

Lavorazioni con rischio di venute di gas metano

La galleria ferroviaria Marta Giulia sviluppa complessivamente una lunghezza di 4.122 m in canna unica a doppio binario. Il considerevole rischio di venute di gas metano ha determinato l’impiego di monitoraggio continuo.

La linea Pontremolese è parte integrante del corridoio merci Tibre (Tirreno-Brennero) la cui definizione risale a metà degli anni ‘90, quando uno specifico studio individuò il programma di interventi per potenziare il collegamento tra i porti dell’alto Tirreno e i grandi centri industriali dell’Italia settentrionale e dell’Europa Centrale attraverso il valico del Brennero.
Una volta completata la linea, il tracciato collegherà il territorio di La Spezia alla direttrice Bologna-Milano, in corrispondenza di Parma attraverso l’appennino Tosco-Emiliano, efficientando e potenziando gli standards di qualità del trasporto merci e le caratteristiche funzionali e  prestazionali. La realizzazione di tali interventi è correlata temporalmente agli sviluppi di traffico ipotizzati, dopo l’attivazione di alcune opere di potenziamento, avvenuta nel tratto ligure  e l’attivazione del raddoppio nel tratto S.Stefano-Aulla-Chiesaccia.

GALLERIA  MARTA GIULIA

Sono in corso ulteriori lavori per il raddoppio tra Solignano e Osteriazza (Fornovo) e interventi di efficientamento e upgrading sulla linea. Sono stati programmati interventi di potenzia-mento infrastrutturale e tecnologico, completamento raccordo Garfagnana e raddoppio Solignano-Fornovo, il raddoppio Berceto-Chiesaccia e Parma-Fornovo (progettazione) e la linea Pontremolese.
I lavori prevedono altresì il raddoppio della tratta Solignano – Osteriazza, previsto mediante la costruzione di due nuovi binari in sostituzione di quello esistente, che sarà demolito dopo la messa in esercizio di almeno uno dei futuri binari.
Il nuovo tracciato ferroviario sarà realizzato parte in variante e parte in affiancamento rispetto alla linea esistente, sviluppando una lunghezza complessiva di circa 12,00 chilometri dalla progressiva 0+000 alla progressiva 11+972,44 circa. La nuova sede si sviluppa parte in galleria e parte all’aperto, con prevalenti tratti in rilevato e piccoli tratti in trincea; in corrispondenza di interferenze viarie, fluviali e con la ferrovia attuale sono previste opere d’arte diverse quali sottovia, viadotti, ponti e opere di sistemazione idraulica, demolizioni e opere di sostegno.
Il tracciato ha inizio alla progressiva 0+000, dove si sviluppa all’aperto fino alla progressiva 0+240; qui ha inizio la galleria Marta Giulia che si sviluppa a doppio binario per una lunghezza complessiva di 4.201 m, di cui 4.120 m in galleria naturale, 54 m all’imbocco lato Solignano e 27 m all’imbocco lato Osteriazza. Particolarità della galleria è la presenza dell’ammasso roccioso denominato «Flysch di Monte Cassio e Solignano» con presenza di gas naturale.
I lavori di consolidamento, scavo su doppio fronte contemporaneo, pre-rivestimento e rivestimento definitivo in calcestruzzo armato della galleria, oltre al trasporto dismarino all’esterno del cantiere, sono stati sub-affidati alla società Cipa Spa.  La fase di scavo della galleria è stata completata come anche le opere riguardanti i viadotti Taroe Galgana, i rilevati in affiancamento e tutti i tombini ferroviari.
Le lavorazioni residue da completare riguardano prevalentemente il completamento di due viadotti ferroviari (Archisiola e Riazzo), la posa delle barriere antirumore, oltre alla realizzazione di opere di armamento ed elettrificazione necessarie al transito dei treni. In aggiunta alle attività per il potenziamento della linea ferroviaria Pontremolese, sono state realizzate due gallerie artificiali, una di tipo ferroviario e l’altra di tipo stradale, al fine di risolvere il tratto in «incrocio » con l’autostrada A15 Parma – La Spezia.
La galleria ferroviaria sviluppa complessivamente una lunghezza di 4.122 m in canna unica a doppio binario, è stata scavata con progressione simultanea lungo due fronti di avanzamento.

Per venute improvvise di grisù è stato predisposto il monitoraggio continuo, con impianti e mezzi d’opera antideflagranti e procedure di evacuazione di emergenza.

Per venute improvvise di grisù è stato predisposto il monitoraggio continuo,
con impianti e mezzi d’opera antideflagranti e procedure di evacuazione di emergenza.

Lo scavo, condotto a piena sezione all’interno di ammassi definiti dall’alternanza di calcari marnosi, calcareniti a grana media e formazioni di flysch a strati torbiditici, viene eseguito con metodo tradizionale mediante utilizzo di martello demolitore ed esplosivo.
A causa del rinvenimento, in fase progettuale, di importanti venute di metano nell’ammasso roccioso da attraversare, su entrambi i fronti di avanzamento è stata predisposta idonea e indipendente attrezzatura (posizionatore a doppio braccio) per l’esecuzione di sondaggi di prospezione realizzati a cadenza variabile e per il superamento di tratte di scavo in classe C. Inoltre su tutti i mezzi e le attrezzature presenti in galleria sono stati installati impianti antideflagranti (le attività avvengono rispettivamente in calsse 1C sull’imbocco lato Solignano  e in classe 2 sull’imbocco lato Osteriazza).
Il rivestimento di prima fase è costituito da centine metalliche e spritz-beton. Per l’esecuzione del rivestimento defi nitivo della galleria è stato installato un cassero autoreagente su ciascuno dei due fronti di avanzamento.
La geologia. Le unità litologiche prevalenti sono «Flish», tipologia di struttura sedimentaria. La formazione è costituita da una successione regolare di sequenze torbiditiche in strati piano paralleli e continui, costituita, al letto, da calcareniti fini gradate, di colore grigio, marroni all’alterazione,  passanti verso l’alto, a marne  calcaree, marne grigio – chiare, giallastre all’alterazione, cui seguono argilliti marnose; gli strati sono generalmente spessi da 30 cm a 3 m; risultano inoltre intercalati set di strati sottili di calcari – marnosi e arenarie micacee a laminazione spesso ondulata.
Fra i litotipi della sequenza, generalmente le marne risultano prevalenti; nell’ambito di studi condotti in corrispondenza della sezione tipo (Val Baganza) la loro incidenza è stata valutata in circa 70 % dello spessore totale della formazione, mentre le calcareniti basali e le argilliti di tetto sono risultate oscillare rispettivamente fra il 20 e il 10 %. Lo scavo della galleria va a intestarsi nelle unità tettoniche di Solignano e di Monte Cassio interessando le formazioni litologiche delle Argille Varicolori di Case Garola (Acg), del Flysch di Solignano (Fso) e del Flysch di Monte Cassio (Mca).
A causa del rinvenimento, in fase progettuale,di importanti venute di metano nell’ammasso roccioso da attraversare, la galleria è stata classificata a rischio grisù su entrambi i fronti di avanzamento e a tal proposito sono state predisposte e utilizzate idonee attrezzature antideflagranti per l’esecuzione dei lavori in ambienti  grisutuosi. La galleria Marta Giulia risulta classificata per il tratto con imbocco lato Solignano per una lunghezza pari a 2.222 m in classe 1C e per il restante tratto di 1.900 m con imbocco lato Osteriazza in classe 2.
La progettazione della Galleria. In base alla litologia, alle coperture e alle caratteristiche geomeccaniche dei materiali attraversati, si sono individuate dodici sezioni geomeccaniche tipo denominate, in base al comportamento dell’ammasso allo scavo, A0, A1, A1bis, A2, A2bis, B1, B2, B2V, C2, C2bis, C2ter e C3, secondo il metodo Adeco R-S.

Posa dell’arco rovescio su cui realizzare il piano di posa della nuova massicciata.

Posa dell’arco rovescio su cui realizzare il piano di posa della nuova massicciata.

Laddove l’ammasso roccioso interessato dallo scavo presenta un comportamento di tipo A («fronte stabile»), lo scavo è seguito, laddove la litologia e la giacitura favorevole degli strati lo consente, dalla messa in opera di una bullonatura radiale sistematica e di uno strato di spritzbeton (sezione tipo A0) o dalla realizzazione di un prerivestimento costituito da centine metalliche e spritz-beton (sezione tipo A1, A1 bis, A2, A2bis); in quest’ultimo caso, la graduazione degli interventi ha previsto con l’intensificarsi del grado di separazione strutturale, un infittimento e un irrobustimento della centinatura metallica, associata a bullonatura radiale alternata alle centine per la sezione tipo A2 o alla associata a bullonatura radiale alternata alle centine per la sezione tipo A2 o alla realizzazione di interventi di pre sostegno in calotta mediante tubi metallici (infilaggi) per la sezione tipo A2bis.
Nelle tratte in cui l’ammasso presenta un comportamento tipo B (fronte stabile a breve termine), si prevede la realizzazione in avanzamento di interventi di preconsolidamento del fronte di scavo mediante elementi strutturali in Vtr, volti a contrastare l’evoluzione dei fenomeni deformativi in presenza di materiali con caratteristiche marnoso-argillosi (sezioni tipo B1, B2 e B2V).
Tali interventi sono stati dosati  quantitativamente e geometricamente in funzione della componente pelitica presente al fronte, passando da condizioni caratterizzate dalle alternanze tipiche delle formazioni flyschoidi, alle condizioni di fronte misto, fino a quelle di fronte inargillite o in materiale alterato o cataclasato. In associazione alla presenza della  componente litoide, il consolidamento in avanzamento del fronte di scavo è associato a interventi di presostegno in calotta mediante tubi metallici (sezioni tipo B1 e B2V).
Il metodo di scavo. Analisi della deformazione controllata di rocce e suoli è il nome esatto del metodo utilizzato per la progettazione della galleria Marta Giulia che parte dal prendere in esame la risposta deformativa dell’ammasso roccioso utilizzando il concetto di variabilità della sezione tipo della galleria.
Completato lo studio e la catalogazione di tutte le sezioni tipo possibili necessarie, si è passati alla progettazione di quelle possibili variabilità che consentono di andare incontro alle necessità del cantiere (fl essibilità).
L’approccio procede da una fase conoscitiva volta, attraverso rilievi e indagini geognostiche sui terreni interessati dallo scavo, alla definizione del modello geologico, geomeccanico, geomorfologico e idrogeologico di riferimento. Successivamente la fase di diagnosi si analizza la risposta deformativa dell’ammasso allo scavo prevista attraverso il calcolo, suddivide il tracciato in tratte a comportamento tenso-deformativo omogeneo. Tre le categorie di comportamento: fronte stabile, fronte stabile nel breve termine e fronte instabile.
La fase di terapia è quella in cui sono definiti gli interventi necessari per la completa stabilizzazione della galleria. Partendo da una sezione ferroviaria tipo di 120 mq, la variabilità, e dunque il cambio di sezione tipo, si può esplicare nella necessità di aumentare il passo centina, nell’avvicinamento del numero di consolidamenti al fronte che si rendono necessari o ancora nell’avvicinamento del getto dell’arco rovescio al fronte di scavo.
Ciò si deve alla diversità geologia e copertura dei tratti attraversati. La prima parte della galleria presenta una copertura molto bassa (25 m) con argille, marna e limo, per arrivare poi a una parte con copertura fino a 250 m, a una parte interessata da una faglia o altre specificità geologiche del Flysch di Monte Cassio che interessa il lato Parma.
Nel tratto che attraversa le argilliti di vari colori con presenza di faglia, è stato impiegata una sezione molto pesante, tipo C2 bis, caratterizzata da un  preconsolidamento al contorno costruito da 49 elementi Vtr da 24 m, iniettati con resine espansive e da 70+10 elementi Vtr da 24 m per il consolidamento del fronte alla base della centina. Questo approccio è di tipo attivo e necessita di un’assistenza tecnica continua in cantiere per l’interpretazione della risposta deformativa. Controllando la deformazione del nucleo, cioè l’estrusione, è possibile controllare le deformazioni del cavo (preconvergenza e convergenza).
La rigidezza del nucleo svolge, quindi, un ruolo determinante nella stabilità della galleria e nel controllo delle deformazioni e per questo deve essere sempre adeguata mediante opportuni consolidamenti in avanzamento.
Il grisù. Lo scavo della galleria Marta Giulia presentava un considerevole rischio di venute di gas metano, problematica tecnica di scavo delle gallerie che ha consigliato all’impresa a predisporre un monitoraggio continuo. Durante lo scavo delle gallerie il metano presente nei giunti di stratificazione della roccia può liberarsi in forma di grisù, una miscela di metano e aria che a determinate concentrazioni, fra il 5 e il 16% può bruciare.
Nella concentrazione di 9,41% in particolare la fiamma si autosostiene. Questo dato è stato considerato in fase progettuale, soprattutto quando si raggiungono possibili concentrazioni elevate, come in questo caso.
Per venute lente, caratterizzate da accumuli localizzati, si procede con monitoraggio manuale. Per venute improvvise di grisù si è reso necessario predisporre in galleria il monitoraggio continuo, provvedendo a installare impianti e mezzi d’opera antideflagranti e predisponendo procedure di evacuazione di emergenza. In questo caso al fronte di scavo sono stati posizionati 6 sensori, coadiuvati da altri ancora lungo tutte le zone non ancora rivestite, nonché una centralina ulteriore a circa 250 m dall’imbocco della galleria nella parte con rivestimento definitivo. In caso di rilevazione maggiori dell’1% si è procede all’evacuazione immediata del sito in attesa di valutare la procedura da adottare. Per concentrazioni del 5% si è reso necessario lo sgancio di tutta l’impiantistica antideflagrante.

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