2 Rilievi fonometrici condotti ad Atene durante lo scavo con fresa scudata della soc. SELI

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Vidimato Data

ING. CLARIZIA DOMENICO

COMMESSA LOTTO FASE ENTE TIPO DOC. OPERA/DISCIPLINA PROGR. REV. SCALA

F E W 1 4 0 E Z Z R H I M 0 0 0 6 0 0 2 A -

PROGETTAZIONE CONTRAENTE GENERALE: Aspetti generali: AMBIENTE – DURAZZANI – GEOECO Progetti Strutture – Architettura: SWS Engineering – Studio MAJOWIECKI – OPEN PROJECT – Studio LEMBO FAZIO – ECI-Eco Consulting Ingegneria

Impiantistica: ANSALDO – BETA PROGETTI – T.e T.I.- TESIFE R Revi

s. Descrizione Redatt

o Data Verific

ato Data Approv

ato Data Autoriz./Data

A Emissione ^Farina ^24-06-₀₉ ^Varani ^24-06-₀₉ ^Lanzafa_me ^24-06-₀₉ B

C

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Committente Principale Alta Sorveglianza Contraente Generale

RFI ITALFERR NODAVIA s.c.p.a.

PASSANTE FERROVIARIO

Relazione Rumore Scavo PROGETTO ESECUTIVO

DI 1° LIVELLO

INDICE

1 Premessa 3

2 Rilievi fonometrici condotti ad Atene durante lo scavo con fresa scudata della soc. SELI 4

2.1 Caratteristiche geolitolighe del suolo oggetto dei rilievi 4

2.2 Posizioni di misura e strumentazione impiegata 7

2.3 Risultati delle misure di rumore 13

3 Analisi dei risultati e conclusioni 21

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1 Premessa

Il presente documento affronta il problema del rumore generato durante le attivita’ di scavo in galleria dalla fresa scudata TBM.

Questa relazione viene prodotta a seguito del parere rilascato da ARPAT ed inviato all’Osservatorio Ambientale con lettera prot. N. 46113 del 11/06/2009.

In tale parere veniva osservato che:

“Non è stato valutato il rumore prodotto dallo scavo delle gallerie che potrà interessare le abitazioni che verranno a trovarsi sopra o in prossimità delle due canne.

La tipologia di terreno nel quale vengono scavate le due gallerie non dovrebbe presentare caratteristiche tali da favorire la propagazione del suono. Tuttavia riteniamo necessaria una valutazione del rumore prodotto dallo scavo della galleria atteso ai ricettori più esposti.

Tale valutazione potrà essere prodotta con simulazioni modellistiche, qualora si disponga di dati relativi al rumore prodotto dal macchinario in fase di scavo e alle caratteristiche di propagazione sonora nella tipologia di terreno presente nella zona, oppure, una volta che lo scavo è iniziato, con apposite misurazioni presso il primo ricettore o analoga postazione a distanze decrescenti.

Riteniamo che tale valutazione di impatto acustico debba essere valutata all'interno del Piano Ambientale della Cantierizzazione.

Qualora si decida che non è possibile effettuare la valutazione in via previsionale per mancanza di dati e quindi di effettuare misurazioni una volta iniziato lo scavo, riteniamo necessario vengano poste le seguenti condizioni:

• in fase iniziale dello scavo della prima galleria siano effettuate misurazioni di rumore presso il primo ricettore, o analoga postazione, a distanza decrescente, man mano che lo scavo si avvicina. In tal modo sarà possibile ricavare i dati che ragionevolmente potranno essere utilizzati per simulare la propagazione su tutti i ricettori interessati dallo scavo delle due gallerie,

• Gli esiti delle misurazioni, le simulazioni e gli accorgimenti conseguenti dovranno essere sottoposte a valutazione e ad approvazione,

• La mancata approvazione dovrà comportare la sospensione dell'attività di scavo fino a che non siano stati attuati gli interventi di mitigazione ritenuti opportuni e sia stata dimostrata la loro efficacia con una apposita valutazione di impatto acustico.”

Conseguentemente, scopo della presente relazione è quello di fornire ad ARPAT ed all’Osservatorio Ambientale lo stato attuale delle conoscenze riguardo la possibilita’ di prevedere il rumore causato dallo scavo con macchina TBM, e le potenzialita’ di mitigare takle rumore se esso dovesse venire giudicato eccessivo.

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2 Rilievi fonometrici condotti ad Atene durante lo scavo con fresa scudata della soc. SELI

Volendo disporre di dati “di prima mano” sull’emissione di rumore durante l’attivita’ di frese scudate di dimensioni e velocita’ operativa praticamente identiche a quelle che verranno impiegate per il passante ferroviario di Firenze, lo scrivente ha effettuato una serie di rilievi accelerometrici presso il cantiere per la costruzione della nuova metropolitana di Atene, in localita’ Glyfada, tratta Ethniki Amyna-Stavros, in cui era in attivita’ una fresa scudata della SELI (http://www.selitunnel.com).

Le prove sono state effettuate il giorno 1 marzo 2008.

Il tunnel in costruzione ha un diametro esterno del manufatto pari a 9.47 m, e pertanto la macchina TBM EPB impiegata e’ sostanzialmente identica di quella prevista per il passante di Firenze, che ha un diametro esterno del manufatto pari a m 9,40.

Le seguenti foto mostrano alcuni particolari della fresa scudata oggetto delle misurazioni di vibrazioni:

La TBM di Atene (cortesia SELI) 2.1 Caratteristiche geolitolighe del suolo oggetto dei rilievi

Le caratteristiche geotecniche del terreno in cui lo scavo e’ attualmente in corso sono riportate nella seguente figura.

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Stratigrafia del suolo nel tratto in fase di trivellazione

la linea spessa indica la posizione della fresa al momento del rilievo

La seguente figura mostra un ingrandimento dell’area riquadrata nella precedente immagine, corrispondente al particolare della zona di scavo al momento dei rilievi di rumore e vibrazioni:

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Particolare della stratigrafia geolitologica nella zona di scavo.

La posizione della fresa e’ definita dalla linea verticale tratteggiata.

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Dalla precedente figura si puo’ notare che la distanza fra l’estradosso della galleria ed il piano di campagna e’ pari, nella sezione corrente, a circa 13 m.

Analizzando la legenda e la tabella che fornisce le caratteristiche geomeccaniche dei diversi materiali, si osserva che al momento dei rilievi il materiale scavato e’ quello identificato come:

9.2 Marly limestone-calcitic sandstone (calcitic arhenite – calcitic roudhite), moderately strong, sub white-rey colour with traces of karstification

Che potrebbe venire tradotto con “terreno di arenaria calcitica marnoso-calcarea”

Al di la’ della difficoltosa traduzione greco=>inglese=>italiano della descrizione verbale di cui sopra, il materiale di scavo risulta caratterizzato dai seguenti parametri geomeccanici:

Parametro 10.2 10.2 10.2

 (kN/m³) 23 23 23

’ (kN/m³) 13 13 13

 (kg/m³) 2345 2345 2345

c (kPa) 60-85 46-55 25-35

φ (^o) 40-50 37-44 33-40

E (MPa) 330-400 220-300 120-200

E0 (MPa) 660-800 440-600 240-400

 0.30 0.30 0.30

K0 0.40-0.60 0.40-0.60 0.40-0.60

Ai fini della propagazione delle vibrazioni, sono rilevanti soprattutto la densita’ , il modulo elastico a compressione E ed il modulo di Poisson . Le tre sub-varianti litologiche di questo tipo di terreno sono caratterizzate da valori diversi di E, mentre gli altri parametri restano pressoche’ invariati.

Al momento dei rilievi, il materiale scavato era, per la precisione, del sottotipo litologico , quindi intermedio.

Le caratteristiche geomeccaniche suddette sono ragionevolmente vicine a quelle in cui operera’ la TBM a Firenze, e pertanto e’ lecito attendersi che, se la velocita’ di avanzamento della TBM verra’

mantenuta su valori confontabili con quella impiegata ad Atene (15-18 m/giorno), anche la produzione di rumore e vibrazioni sara’ all’incirca la stessa.

2.2 Posizioni di misura e strumentazione impiegata

I rilievi di rumore (e, simultaneamente, di vibrazioni) sono stati eseguiti in 4 diverse posizioni, indicate nella seguente planimetria:

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Posizione planimetrica dei 4 punti di rilievo – la fresa scudata si trova esattamente sotto il punto n. 1

1 2

4 3

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L’apparecchiatura usata per i rilievi acustici e vibrazionali e’ la seguente:

 Analizzatore di spettro a 4 canali e data logger su compact flash marca AidaVibra mod.

VIB4

 Accelerometro triassiale Wilcoxon Research model 993 A-5 (100 mV/g)

 Calibratore portatile per accelerometri Bruel & Kjaer mod. 4294

 Microfono di precisione marca Bruel & Kjaer mod. 4189 con preamplificatore tipo Deltraton mod. 2731

 Calibratore portatile per microfoni Bruel & Kjaer mod. 4231

L’intera catena di misura e’ stata preventivamente verificata presso il Laboratorio Prove Materiali e Strutture del Dipartimento di Ingegneria Industriale dellUniversita’ di Parma, facendo impiego di strumentazione di riferimento in classe 0 (analizzatore di spettro bicanale B&K tipo 2133, kit di calibrazione microfonica B&K tipo 3541).

La seguenti fotografie mostrano gli apparecchi suddetti nel corso della misurazione:

Apparecchi usati per la misura – trasduttori per vibrazioni ed analizzatore 4 ch. Aidavibra

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Apparecchi usati per la misura – microfono e calibratore microfonico

Per quanto riguarda le misure di rumore, l’analizzatore e’ stato impostato per la misurazione di un

“multispettro” non ponderato, in bande di 1/3 d’ottava, nel range di frequenza da 20 Hz a 20 kHz. La costante di tempo impiegata e’ Slow (1s) ed il rateo di campionamento e’ di uno spettro al secondo.

Onde cercare di meglio rilevare il rumore proveniente dal sottosuolo rispetto al rumore “aereo”

presente nell’ambiente, il mirofono è stato lasciato appoggiato a terra (come nella figura soprastante, ma ovviamente dopo aver introdotto la capsula microfonica nella apposita protezione antivento in schiuma nera, pure mostrata nella foto suddetta)

Le seguenti figure mostrano la situazione ambientale al momento delle misure:

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Posizione n. 1

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Posizione n. 3

Posizione n. 4

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2.3 Risultati delle misure di rumore

La seguente tabella elenca i campionamenti validi eseguiti (i numeri mancanti rappresentano misure di prova o errate, che non sono state utilizzate per l’analisi):

meas0001 Nell’aiuola spartitraffico (punto n. 1 ), esattamente sopra la fresa scudata (il cui estradosso si trova circa 13m al di sotto de punto di misura): prima breve misura di prova (rumore di fondo). La fresa scudata e’ inattiva, sulla carreggiata adiacente al punto di misura c’e’ un intenso traffico, inclusi parecchi mezzi pesanti, che causano un elevato

“rumore di fondo”.

Meas0002 Nell’aiuola spartitraffico (punto n. 1), inizialmente viene misurato esclusivamente il

"rumore di fondo" provocato dal traffico stradale. Alle ore 09:11:40 viene accesa la trivella, che mostra un evidente picco di vibrazione durante il transitorio di avvio, ma senza che si avverta alcuna ripercussione acustica.

Meas0003 Il punto di misura è vicino ai palazzi, nel punto contrassegnato nella mappa come numero 2: la trivella e’ in funzione, ma non produce vibrazioni o rumore rilevabili (la distanza dalla fresa al punto di misura e’ pari a circa 30m). Rilevato passaggio di un camion, che ha causato un aumento del rumore di fondo.

Meas0006 misurazione nel punto 3 vicino ai palazzi: la trivella e’ ferma, mentre la macchina posiziona gli elementi prefabbricati che costituiscono gli anelli in CLS per creare il tunnel.

Meas0007 misura del segnale di calibrazione (per verifica) – 10 mm/s a 159.16 Hz = 140 dB sul canale vibrazionale Z, 1 Pa a 1000 Hz = 94 dB sul canale microfonico.

meas0008 misurazione nel punto 4, posto 7 metri più "indietro" rispetto al fronte di scavo, esattamente sopra al punto in cui vengono sistemati gli anelli di cemento.

Durante questa misura c'è traffico, ma un traffico diverso. Le macchine passano più lentamente perchè si è formata una coda. Durante le precedenti misure nell’aiuola spartitraffico (meas0001 e meas002), invece, le macchine passavano più velocemente

Durante questa misura riparte la trivella, esattamente alle 11:26:20.

Meas0009 misura effettuata nella stessa posizione (n. 4), ma con l'accelerometro "piantato per terra" senza la basetta in calcestruzzo, ma con la sola basetta metallica "in dotazione”.

La trivella sta nuovamente operando, ma siamo 7m “indietro” rispetto alla verticale della fresa scudata. In questa misura il microfono viene “tenuto in mano” dall’operatore, cosa che introduce un certo rumore in bassa frequenza, e contemporaneamente invece esclude la trasmissione strutturale di componenti ad alta frequenza dovute al rotolamento delle ruote dei veicoli sulla vicina sede stradale.

Dal multspettro di ciascuna misura memorizzato su Compact Flash, sono stati successivamente ricavati i valori complessivi di livello sonoro ponderato A, e sono stati realizzati due grafici:

 profilo temporale del valore complessivo in dB(A)

 spettro in frequenza dei livello sonoro non ponderato, mediato energeticamente, in dB.

Le seguenti figure mostrano tali informazioni per le 7 misure valide effettuate.

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3 Analisi dei risultati e conclusioni

L’analisi dei risultati dei rilievi mostra che, sia durante l’attivita’ di scavo, sia durante la fase di posizionamento dei conci prefabbricati che costiuiscono la parete del tunnel, la rumorosita’ rilevabile in superficie (ad una distnza di circa 13m dall’estradosso della galleria) risulta del tutto mascherata dal rumore ambientale, prodotto dal normale traffico di veicoli stradali sulla viabilita’ adiacente il tracciato, che risulta oscillare parecchio attorno ai 50-70 dB(A).

Lo stesso accade anche dal punto di vista vibrazionale: soltanto al momento dell’avvio della rotazione della fresa si verifica un evento, rilevato unicamente dall’accelerometro e non dal microfono, di maggiore entita’, con valore RMS Slow della velocita’ di vibrazione che puo’ arrivare ad 1 mm/s.

Tale evento si ripete tuttavia con un cadenzamento di oltre 2 ore, ed e’ comunque di entita’ confrontabile con il picco di vibrazioni prodotto dal transito di un camion.

L’analisi dei tracciati temporali del rumore mostra una intrinseca variabilita’, che mostra in modo abbastanza evidente come il valore rilevato sia dominato dal passaggio di veicoli di diverso tipo e diversa velocita’ sulla vicina sede stradale. Il rumore causato dalla TBM, invece, dovrebbe essere assolutamente costante nel tempo, considerato che la fresa opera a regime di rotazione e velocita’ di avanzamento pressoche’ costanti.

L’analisi spettrale mostra in tutti i grafici un andamento dello spettro avente la caratteristica forma tipica delle misure di rumore stradale in ambito urbano, con frequenze di maggior contenuto energetico attorno ai 40-50 Hz. Non si evidenzia alcuna significativa differenza spettrale fra le misure eseguite durante l’attivita’ di scavo e quelle eseguite a fresa scudata ferma, con cio’ risultando evidente come il rumore ambientale causato dal traffico stradale risulti ampiamente sovrastante il rumore della TBM a tutte le frequenze, e non solo in termini di livello complessivo in dB(A).

Ovviamente durante le ore centrali della notte, quando il rumore da traffico diminuisce in modo sostanziale, si potrebbe pensare che il rumore prodotto dalla TBM possa emergere rispetto al rumore di fondo.

I dati rilevati ad Atene, comunque, fanno ritenere che se questo dovesse verificarsi, in ogni caso il livello di rumore causato dalle attivita’ di scavo sara’ molto basso, sicuramente inferiore ai 55 dB(A) che costituiscono il limite di legge di tutta la zona circostante il tracciato in galleria, visto che la Zonizzazione Acustica del Comune di Firenze prevede una indiscriminata attribuzione della classe IV all’intero centro storico della citta’, come mostrato nella seguente figura:

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Zonizzazione acustrica del Comune di Firenze, adottata in data 13/9/2004

Se il rumore della fresa scudata avesse raggiunto i 55 dB(A), esso sarebbe emerso come “zoccolo duro” nei tracciati del rumore ambientale rilevati ad Atene. Poiche’ viceversa tali tracciati mostrano dei

“minimi” dell’ordine dei 45-50 dB(A), si ritiene dimostrato che il rumore della fresa scudata sia significativamente inferiore a tale valore, e che pertanto non possa in nessun caso produrre superamenti del limite di immissione notturno, pari appunto a 55 dB(A).

In conseguenza, non essendo mai possibile alcun superamento dei limiti assoluti di immissione, non si ritiene si debba dar corso alle attivita’ di simulazione previsionale e/o di monitoraggio in corso d’opera suggerite nel parere emesso da Arpat.

In conclusione, i rilievi eseguiti ad Atene hanno confermato le stime basate sulla ricerca bibliografica, fornendo cosi’ dimostrazione sperimentale del fatto che la costruzione di gallerie sotterranee mediante fresa scudata TBM rappresenta la soluzione di minor impatto ambientale dal punto di vista vibrazionale ed acustico, e che non ci si deve attendere nessun problema ne’ dal punto di vista

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del danno strutturale da vibrazioni (da non confondere con i danni strutturali da cedimento del suolo, che invce sono pur sempre possibili), ne’ in termini di disturbo da rumore alle persone, perlomeno in ambiti urbani caratterizzati da un non trascurabile livello di rumore indotto dal traffico stradale, e da limiti di accettabilita’ congrui con tale siutuazione di fatto.

Il Tecnico Competente in Acustica Ambientale Prof. Ing. Angelo Farina