I problemi riscontrabili in galleria

La progettazione e la costruzione delle gallerie sono attività estremamente complesse e, nonostante i numerosi sviluppi che sono stati effettuati in quest’ambito negli ultimi decenni, rimangono ancora dei problemi tutt’ora aperti.

Il più importante, che si manifesta in particolare nelle gallerie lunghe soggette ad elevate coperture, è quello dovuto alla difficile possibilità di previsione dettagliata delle caratteristiche geologiche e geomeccaniche del terreno, che si verifica nonostante l’innovazione dei metodi di esplorazione ed indagine ed il miglioramento delle loro prestazioni. A tal proposito, vista l’incidenza economica sul costo di realizzazione dell’opera derivante dalla precisione ed affidabilità della previsione geologica e geotecnica, lo studio approfondito del sito e delle problematiche riscontrabili sono il primo fondamentale passo da eseguire in sede progettuale, così da poter definire i tratti critici e prevederne l’estensione.

La seconda tipologia di problematiche che si possono incontrare sono quelle che si verificano durante la realizzazione vera e propria dell’opera:

tali tematiche sono particolarmente importati sia per i fattori di rischio per i lavoratori, maggiori rispetto ad un “normale” luogo di lavoro a causa delle caratteristiche dell’ambiente, sia per la vita utile della galleria, visto il sostanziale impatto che eventuali errori costruttivi possono avere sulla sua durabilità.

Infine, un’efficace ed organica gestione di un tunnel non può prescindere dalla messa in opera di un piano di controllo e monitoraggio dell’opera che tenga conto delle problematiche precedentemente accennate ed oggetto dei seguenti sottoparagrafi: la “buona regola d’arte” vorrebbe che fosse creata una struttura di controlli atta a rilevare l’innesco di meccanismi o fenomeni di degrado e che fornisca la valutazione e la proiezione dell’evoluzione dei fenomeni stessi, così da mantenere adeguate le performances dell’opera stessa (Figura 20).

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Figura 20 – Caratteristiche di deterioramento nel tempo della struttura. Fonte: Riccardo Spotti, La vulnerabilità delle gallerie esistenti in calcestruzzo armato, Laurea Magistrale in Ingegneria Civile, Politecnico di Torino, a.a. 2020/2021

Proprio con il Piano di Sorveglianza oggetto della presente Tesi di Laurea, con questo fine si introduce un nuovo approccio per le attività di sorveglianza e gli interventi di manutenzione per le gallerie della rete stradale nazionale e delle autostrade.

5.1. I problemi durante la progettazione

Una galleria può essere scavata in terreni sciolti o in materiali lapidei e, a seconda della litologia, della giacitura delle rocce e del loro stato di fratturazione, può incontrare problematiche molto differenziate. I terreni sciolti, a causa delle scarse caratteristiche di resistenza e della presenza d’acqua, costituiscono le situazioni più sfavorevoli: se si tratta di terreni coesivi, rocce rigonfianti, spingenti o sottoposte ad elevati carichi litostatici, è possibile che si riscontrino fenomeni di convergenza del cavo e deformazioni di tipo duttile in corrispondenza del fronte di scavo.

Invece, se lo scavo interessa mezzi rocciosi, le problematiche dipendono principalmente dal grado di fratturazione e dalle giaciture nelle rocce. Le gallerie possono infatti incontrare diverse giaciture di strati che, tendendo ad interferire con il cavo, influenzano le spinte orientate sulle pareti e sulla

47 calotta della galleria. Per quanto riguarda l’assetto tettonico invece, si possono incontrare pieghe, le quali ospitano tensioni residue di varia natura che a profondità elevate posso causare il cosiddetto “colpo di montagna”, le faglie, caratterizzate da condizioni di autoportanza scarse o nulle con circolazione di acqua e gas, e i sovrascorrimenti, in cui le problematiche sono simili a quelle delle faglie.

Dal punto di vista geomorfologico si possono verificare problematiche diverse a seconda che si faccia riferimento a gallerie profonde, superficiali o parietali. Nel primo caso, si è in presenza di convergenze elevate con fenomeni di plasticizzazione, bruschi detensionamenti con possibile violenta proiezione di materiale in galleria (colpo di montagna) ed elevate temperature. Nel caso di gallerie superficiali o parietali, invece, si presentano problemi legati alla rilevante alterazione superficiale della roccia, resi più gravi dalla circolazione idrica che si può instaurare.

In alcune zone, infatti, tali gallerie hanno la funzione di un dreno che convoglia le acque delle falde superficiali, danneggiando la stabilità e le operazioni di scavo; queste zone, dette attive, sono in corrispondenza delle zone di frattura, dei depositi detritici e delle morene.

5.2. I problemi durante la costruzione

La realizzazione di un’opera sotterranea è collegata ad una serie di problemi tecnici e, quello più rilevante, riguarda gli eventuali errori costruttivi che si possono verificare durante la costruzione della galleria.

L’importanza di questo problema deriva dal fatto che può avere inesorabili conseguenze sulla durabilità dell’opera: questo aspetto, infatti, può avere come origine le carenze presenti nelle previsioni di progetto (sottostimando le sezioni tipo di avanzamento, ponendo rivestimenti definitivi con spessori ridotti, ecc.), l’errata o la scarsa qualità dei materiali applicati nel corso dell’opera, la posa impropria in opera degli elementi o le carenze di controllo in fase di esecuzione. Il degrado più o meno rapido dello stato di conservazione di un tunnel può quindi essere correlato ai seguenti elementi:

- Qualità dei materiali: la costruzione di un tunnel richiede l’utilizzo di materiali molto diversi tra loro che devono rispettare

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determinate caratteristiche in base all’ambiente in cui devono essere posizionati. L’uso di materiali con una qualità inferiore a quella richiesta dal progetto, quali calcestruzzi, acciai, impermeabilizzanti o rivestimenti di prima fase, può portare ad una serie di problemi durante la fase di esercizio della galleria. Al giorno d’oggi, questa non è ritenuta una delle cause maggiori dei problemi che si verificano in un tunnel in quanto i controlli sui materiali svolti in accordo alla normativa vigente (NTC 2018, Capitolo 11) durante la costruzione sono piuttosto frequenti e rigidi;

- Carpenterie errate: questo è uno dei principali problemi riguardanti le gallerie costruite mediante il metodo tradizionale.

Figura 21 – Fessura orizzontale e vuoto superficiale nel rivestimento presenti nella canna di discesa della galleria Prapontin – Monitoraggio approfondito annuale del 25.05.2020. Fonte: Elaborati prodotti da SITAF SpA

Tale sistema, infatti, prevede che venga prima realizzato la scavo mediante mezzi meccanici e/o esplosivi e, in un secondo momento, venga gettato il rivestimento definitivo, con possibilità

49 che gli allineamenti principali dello scavo e del cassero siano leggermente traslati tra di loro.Nel peggiore dei casi, questo può provocare la determinazione indesiderata di spessori ridotti nel rivestimento definitivo, i quali sono una delle principali cause che portano alla formazione di fessurazioni nei rivestimenti (Figura 21), ovvero una riduzione della funzionalità strutturale e/o architettonica del rivestimento.

Un ulteriore problema provocato dai sottospessori presenti nella volta della galleria riguarda l’interferenza con gli impianti: nel caso meno grave, è possibile che, quando si predispone la posa di una canalina per il contenimento degli impianti, venga perforata anche l’impermeabilizzazione ma, se si tratta dell’installazione di ventilatori, la situazione è peggiore poiché si sta ancorando un elevato carico puntuale al materiale presente dietro il rivestimento, che può avere caratteristiche scadenti.

- Errata posa dei materiali: per i casi in esame questa problematica si verifica in particolare in due situazioni, ovvero durante la posa dell’impermeabilizzante e durante il getto del calcestruzzo:

1. L’impermeabilizzazione risulta essere uno degli elementi più importanti per assicurare la durabilità dell’opera. Tuttavia, durante la messa in opera del telo, questo può essere facilmente perforato, lacerato o posizionato in maniera errata, ad esempio non effettuando le saldature delle estremità degli elementi contigui in modo corretto. Questa è una delle maggiori cause che portano ad avere venute d’acqua in galleria, causando, nel lungo termine, danni locali importanti (Figura 22).

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Figura 22 – Infiltrazioni d’acqua e concrezioni presenti nella canna di discesa della galleria Prapontin – Monitoraggio approfondito annuale del 25.05.2020.

Fonte: Elaborati prodotti da SITAF SpA

2. Il getto del calcestruzzo, invece, se non viene effettuato nel