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LO SCAVO DELLA GALLERIA STRADALE DI MARTIGNANO (Trento) - The excavation for the Martignano road tunnel
LO SCAVO DELLA GALLERIA STRADALE DI MARTIGNANO (Trento): PREVISIONI E RISCONTRI: IL RUOLO DELLE INDAGINI GEOFISICHE
Baldi A. M. S.G.G. (Studio di Geologia e Geofisica s.r.l.) – Siena Italy
Fuoco S.
Cucino P. SWS Engineering S.p.A. – Trento Italy
Nucolussi Paolaz P. P.A.T. Provincia autonoma di Trento – Trento Italy
SOMMARIO Durante le indagini per la progettazione della galleria stradale di Martignano, in variante alla S.S. 47 della Valsugana,
alla periferia orientale di Trento, furono condotte delle indagini sismiche che consentirono di formulare l’ipotesi del
profilo geomeccanico che le gallerie avrebbero incontrato durante lo scavo. In tale ambito fu eseguita una prospezione
sismica mediante il ricorso alla sismica a riflessione ed al carotaggio sismico tra fori di sondaggio con metodologia
cross-hole tomografica.
Sebbene la superficie risultasse in buona parte antropizzata le indagini sismiche hanno permesso di ricostruire tutto il
profilo geologico ed il successivo scavo della galleria, effettuato con fresa TBM scudata di grande diametro, ha
confermato il modello proposto sia in ordine alla litologia che alle discontinuità tettoniche.
Nella nota si illustrano le metodologie di indagine, i risultati conseguiti in fase di indagine progettuale e si illustreranno
altresì i riscontri che si sono avuti durante la fase di scavo della galleria.
PAROLE CHIAVE: geofisica, tbm
1. INQUADRAMENTO GENERALE DELL’OPERA
La costruzione della variante di Martignano fa parte
dell’ampio quadro di infrastrutture stradali che la
Provincia Autonoma di Trento sta progettando e
realizzando al fine di migliorare i collegamenti tra il
centro e la periferia del territorio. A questo proposito
l’opera di raddoppio della Strada Statale n. 47 della
Valsugana, nel tratto fra Trento Nord e Ponte Alto, si è
resa necessaria per snellire i flussi di traffico tra il
capoluogo e gli abitati lungo la Valsugana. La lunghezza
complessiva dell’asta principale è di 4.295 m e si sviluppa
per la maggior parte in galleria, al di sotto della collina
situata a Nord Est di Trento, sulla quale sorgono i
sobborghi di Martignano e Cognola. (fig. 1)
E’ prevista infatti la realizzazione di una galleria
naturale a doppia canna della lunghezza di circa 2.750 m
con metodo meccanizzato e di una galleria di svincolo di
280 m in località Ponte Alto con la Tecnica “Drill &
Blast”; oltre che alla costruzione di un tratto di galleria
artificiale di 162 m di lunghezza. La galleria è
caratterizzata da coperture massime dell'ordine di 140 m
(fig.2). I collegamenti con la viabilità esistente che
completano la variante includono una serie di altre opere
tra le quali una rotatoria a sbalzo ed un sovrappasso.
Fig.1: Planimetria della zona interessata dai lavori con indicato il
tracciato della galleria
2. INQUADRAMENTO GEOLOGICO
Ad eccezione del tratto iniziale in cui la strada attuale
si snoda sulle alluvioni del fiume Adige, il tracciato
dell’asta principale della Variante alla S.S n 47 della
Valsugana si sviluppa quasi per intero nelle formazioni
rocciose che caratterizzano la collina di Martignano,
Cognola e Tavernaro. In particolare le due gallerie
attraversano un ammasso roccioso costituito da:
•Calcari Grigi;
•Calcare Rosso Ammonitico;
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•Formazioni scagliose calcareo: marnose. Scaglia
Variegata, Scaglia Rossa.
Il versante entro il quale si apre l’imbocco nord della
galleria è caratterizzato in parte da roccia affiorante e in
parte da depositi sciolti di origine morenica.
Nella zona dell’imbocco est le due gallerie interessano
invece un’area in cui si sovrappongono alluvioni antiche e
depositi fluvio-lacustri che riempiono un’antica insenatura
del substrato roccioso. In particolare si tratta di depositi
limoso argillosi stratificati orizzontalmente intercalati a
livelli sabbiosi. Questa formazione è interessata dallo
scavo delle due gallerie per circa 50 m, poco prima
dell’imbocco est.
L’ammasso attraversato è poi caratterizzato dalla
presenza di una stratificazione da sub-orizzontale a poco
inclinata (20°) in cui lo spessore degli strati varia da pochi
centimetri (Scaglia Rossa) a qualche metro (Calcare Rosso
Ammonitico e Calcari Grigi).
In generale le condizioni di bassa permeabilità che
caratterizzano le rocce interessate da gran parte dello
scavo in sotterraneo hanno dato fino ad oggi solo stillicidi
diffusi in accordo con le previsioni iniziali.
3 INDAGINE GEOFISICA
3.1 Rilievo sismico a riflessione
Il rilievo sismico a riflessione è consistito
nell’acquisizione di un profilo ubicato lungo il tracciato
della galleria, nel tratto compreso tra i sondaggi S9 ed S6
per una lunghezza di circa 700 m
che risulta fortemente urbanizzato e quindi non rilevabile
in superficie con le consuete tecniche di prospezione (fig.
3). In tale situazione si è fatto ricorso ad una tecnica di
acquisizione non convenzionale in pratica si sono
utilizzate le uniche zone accessibili per
posizionare le serie dei gruppi di geofoni in linea ed
aventi interdistanza di 10 m. La posizione dei tiri è stata
quindi ubicate nei tratti occupati dai geofoni ed in una
serie di posizioni esterne in modo da "illuminare", in
sotto-superficie, i tratti intensamente urbanizzati.
Si sono ottenute CDP con copertura assai variabile e
range di offset differente: nei tratti con acquisizione
convenzionale, ossia con tiri e geofoni posizionati nella
stessa tratta, si ha un range di offset più corto, mentre nei
tratti in "undershooting" ovviamente gli offset corti
mancano e si ha un range di offset spostato verso valori
maggiori.
La normale sequenza di elaborazione dati si divide in
tre fasi:
1) Pre-processing, per la preparazione dei dati ove
questi vengono trasformati dal formato creato dal
sismografo in formato standard SEGY e successivamente
con: creazione header con informazioni sulla geometria di
acquisizione; muting dei primi arrivi e calcolo correzioni
statiche (statica aerato + riduzione al datum) .
2) Processing nel dominio dei tiri, per la riduzione dei
disturbi tendendo ad elevare la qualità delle singole tracce
ed operando per passi successivi le seguenti elaborazioni:
analisi spettrale, filtraggio passabanda 35-150 Hz,
ricampionamento a 2 msec , bilanciamento delle tracce
con tecnica A.G.C. 100 msec, filtraggio
Fig. 2: Profilo longitudinale delle gallerie con indicata l’ubicazione dei sondaggi
S9
S7
S8
Stringa di gruppi di geofoni& punti di scoppio in linea
Tratto in sottosuperficieacquisito in modo convenzionale
Tratto in sottosuperficieacquisito in “Undershooting”
+
43 42 41 40 3960 59 58 57 56 55 54 52 51 50 49 48 47 46 45 4453
S6
S10
Tratto urbanizzato
Tratto urbanizzato
Punti di scoppio esterni per acquisizione tratto in "Undershooting"
Fig.3 - Esempio di acquisizione mista applicata per acquisizione in undershooting in offend.
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dominio F-K (ove necessario), deconvoluzione predittiva e
trasformazione dati da dominio dei tiri a dominio delle
C.D.P. (sorting).
3) Processing nel dominio delle C.D.P. , per arrivare ad
una sola traccia per famiglia operando secondo la seguente
successione: correzioni statiche automatiche; analisi di
velocità ogni 7-9 C.D.P.; correzione Normal Move-Out;
muting; sommatoria C.D.P. (Stack); correzione statiche
residuali ed infine la migrazione. Il risultato finale è
costituito da una sezione sismica tempi-distanze, riportato
in fig. 4.
Fig. 4: Profilo sismico a riflessione sull’asse della galleria: in
alto diagramma tempi / profondità e sotto la sezione in scala
reale delle profondità.
Complessivamente sono stati individuati 5 orizzonti,
uno superficiale, due intermedi denominati: A e B, due
profondi denominati C e D. L'orizzonte superficiale è
stato riconosciuto solo nella zona sommitale della collina
di Martignano con un andamento debolmente arcuato, in
modo discordante con gli orizzonti sottostanti. Gli
orizzonti A e B sono agganciati alle stratigrafie dei
sondaggi, ed hanno quindi una pertinente attribuzione
stratigrafica. Gli orizzonti C e D sono livelli profondi
derivanti dal solo dato sismico. L’interpretazione ha
altresì evidenziato la presenza di numerose faglie normali
al profilo con rigetti generalmente limitati.
3.2 Misure di velocità sismica con tecnica tomografica
La sezione sismica tomografica è il risultato di una
serie di misure di velocità sismica eseguite tra fori di
sondaggi e tra questi e la superficie. Tali misure di
velocità sismica sono state eseguite in riferimento a
diverse configurazioni, tenendo conto che il lato della
maglia tomografica è stato inizialmente predefinito in 5 x
5 metri e in particolare sono state investigate le coppie di
sondaggi energizzando e registrando a varie quote lungo
il tubo di rivestimento. Inoltre si è proceduto, dove era
possibile in riferimento all'abitato di Martignano, ad
effettuare delle energizzazione dalla superficie, a distanze
crescenti e registrazione nel sondaggio per tutta la parte
profonda.
Lo schema di energizzazione e registrazione tra foro e
foro risultava il seguente:
� registrazione con la catene di 12 geofoni interdistanti
5,0 m con registrazione a partire dal fondo con passo
di campionamento di 2,5 m ;
� energizzazione rispettivamente all’estremità, ad 1/4, al
1/2, a 3/4 ed all’altra estremità della zona coperta con
la catena.
Lo schema di energizzazione dalla superficie con
registrazione in foro risultava il seguente:
� registrazione a mezzo di una catena di 12 geofoni con
passo di campionamento di 1 m .
Prima di procedere all’interpretazione delle
dromocrone è stata effettuata la lettura dei tempi sismici
registrati delle onde P ed i tempi misurati sono stati
interpretati con lo specifico programma di tomografia
sismica “SeisOpt@Depth”. La metodologia tomografica
prevede la suddivisione dello spazio bidimensionale in
celle secondo una maglia prefissata; l’attribuzione ad ogni
cella di un determinato valore di velocità sismica;
successivamente il programma torna a calcolare il tempo
di transito dell’onda sismica attraverso le maglie del
modello e si confronta tale valore con quello
sperimentale. Per l’elaborazione viene utilizzato il metodo
di inversione controllato “Monte Carlo” basato su una
modellizzazione avanzata in rete neurale, con criterio
esclusivamente statistico. Per successive iterazioni si
perviene a dei valori di velocità sismica per le diverse
celle che soddisfino contemporaneamente più raggi
sismici.
La definizione della maglia tomografica deriva da
calcoli matematici eseguiti dal programma di
interpretazione che tiene conto della distanza tra i
sondaggi e l’interdistanza dei geofoni. Dopo numerosi
tentativi si è raggiunto come condizione ottimale, tra
coperture della maglia tomografica e dettaglio sulla
sezione, una dimensione della cella quadrata con lato 4,8
m; tale valore risulta assai prossimo a quello prefissato
originario e si è ritenuto tale differenza come
sostanzialmente insignificante.
I rilievi sismici eseguiti nei sondaggi geognostici hanno
permesso altresì di definire le velocità di propagazione
delle onde sismiche Vp e Vs per i vari litotipi che come è
noto consentono altresì di calcolare i moduli elastici delle
rocce (tab. 1)
4. CLASSIFICAZIONE GEOMECCANICA
Le analisi geotecniche di laboratorio sono state eseguite
su campioni di carota provenienti dai sondaggi S2, S4, S5,
S6 e S7 e hanno permesso di determinare le principali
caratteristiche meccaniche delle varie formazioni. Per
quanto riguarda i valori di resistenza a compressione
monoassiale delle formazioni attraversate, per la scaglia
rossa e la scaglia variegata il valore rappresentativo è di 60
MPa, mentre per il Rosso Ammonitico e i Calcari Grigi le
prove hanno fornito i risultati riportati nei grafici di figura
6.
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La classificazione geomeccanica dell’ammasso
rocciosa condotta in fase di progetto è stata eseguita
utilizzando gli indici Q di Barton, GSI di Hoek e RMR di
Bieniawki. Per quanto riguarda quest’ultima
classificazione sono stati individuati valori di RMR
compresi tra 30 e 78 che corrispondono ad un ammasso di
classe II e IV; le zone di ammasso in classe IV
corrispondono a zone di faglia nelle quali le caratteristiche
di resistenza decadono rapidamente.
5. DESCRIZIONE DEL PROGETTO DELLA
GALLERIA
A partire dall’imbocco Nord il tracciato della galleria
naturale è formato da due rettilinei, rispettivamente di
1.290 m e 590 m, collegati da un tratto curvilineo di 580
m di sviluppo e raggio di curvatura di 1000 m; l’ultimo
tratto è ancora in curva
con raggio di 550 m e sviluppo di 280 m.
Dal punto di vista altimetrico, lo scavo della galleria
viene affrontato in salita, con pendenza praticamente
costante e pari al 4,8%, procedendo da Nord in direzione
dell’imbocco Est. La copertura media sovrastante il
tracciato del tunnel è di circa 70 m e la copertura massima
supera di poco i 125 m.
Come accennato in precedenza la scelta del sistema di
scavo da utilizzare, operata dalla Provincia Autonoma di
Trento, è ricaduta sulla tecnica dello scavo meccanizzato.
E’ stato deciso di puntare su questa opzione basandosi,
oltre che su considerazioni di carattere tecnico ed
economico, anche sul fatto che i lavori devono svolgersi in
prossimità del tessuto urbano della città; gli imbocchi sono
ad esempio limitrofi alla viabilità esistente e alle abitazioni
civili.
litotipo Valore densità Vp Vs coeff. Modulo Modulo Modulo
Poisson taglio dinam. Young bulk (kN/m
3) (m/sec) (m/sec) (kN/m
2) (kN/m
2) (kN/m
2)
Scaglia massimo 24 3.600 2.300 0,16 12.941896 29.899.661 14.450561
Rosata minino 24 1.800 1.000 0,28 2.446.483 6.247.270 4.664.628
significativo 24 2.800 1.700 0,21 7.070.336 17.083.075 9.753.313
Scaglia massimo 24 4.200 2.700 0,15 17.834.862 40.942.641 19.376.147
Variegata minino 24 2.000 1.200 0,22 3.522.936 8.587.156 5.088.685
significativo 24 4.000 2.500 0,18 15.290.520 36.069.944 18.756.371
massimo 26 5.400 3.500 0,14 32.466.871 73.880.850 33.995.243
minino 26 2.000 1.200 0,22 3.816.514 9.302.752 5.512.742
Calcare Rosso Ammonitico significativo
zone compatte 26 5.000 3.200 0,15 27.139.653 62.59.366 30.072.715
significativo
zone alterate 25 3.000 1.900 0,17 9.199.796 21.437.744 10.669.385
Tabella 1 : valori di velocità sismica Vp e Vs attribuiti alle varie rocce e conseguenti moduli elastici calcolati
Fig. 5: Sezione sismica tomografica ove i valori crescenti di velocità sismica sono rappresentati con scala colorimetrica.
Fig. 6: Valori resistenza a compressione monoassiale delle formazioni attraversate
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La macchina di scavo impiegata è una TBM scudata di
grande diametro. La sezione della galleria è quindi
circolare (fig. 7) con diametro esterno di 12 m, il che
consente la realizzazione di una carreggiata larga 9,70 m
comprendente due corsie di marcia larghe 3,75 m e due
marciapiedi laterali di 0,85 m. Le due canne sono dotate di
due piazzole di sosta ciascuna e sono collegate fra loro da
cunicoli by-pass ogni 250 m. Inoltre, ogni due gallerie di
collegamento, una è stata predisposta in modo da
permettere la comunicazione tra i cunicoli di servizio
sottostanti la piattaforma stradale.
La spinta fornita dai martinetti della TBM per
permettere l’avanzamento è assorbita dal rivestimento
della galleria, il quale è costituito da conci prefabbricati di
calcestruzzo armato dello spessore di 40 cm e della
lunghezza di 1,50 m. Per la realizzazione di un intero
anello di rivestimento sono necessari 6 conci più uno in
chiave, di dimensioni inferiori e che chiude l’anello. Una
volta posti in opera, i conci sono imbullonati sia in senso
longitudinale sia circonferenziale con circa 30
bulloni/anello. Per intasare lo spazio anulare tra
l'estradosso dei conci e l’ammasso roccioso, nei conci
sono predisposti dei fori che consentono di eseguire
un’iniezione di p-gravel che si sostituisce fisicamente al
terreno mancante tra il prefabbricato e la superficie di
scavo. In una fase successiva il ghiaietto viene poi
iniettato con boiacca cementizia.
6. DESCRIZIONE DELLA TBM
La fresa a piena sezione utilizzata per lo scavo è una
TBM monoscudo del diametro di 12,055 m (misura
riferita allo scudo) progettata e costruita dalla ditta
Herrenknecht. Avvicinata solo dalla macchina che ha
scavato il tunnel di S. Pellegrino, la TBM S-251 operante
a Martignano è la fresa da roccia più grande che abbia
mai scavato in Italia. Le sue dimensioni imponenti (160 m
di lunghezza e 19.500 kN di peso) e gli oltre 3 milioni di
pezzi di cui è composta, hanno
reso necessari per il trasporto l’utilizzo di una trentina di
mezzi eccezionali.
La testa rotante della TBM, del peso complessivo di
circa 2.650 kN e dalla lunghezza di 1,92 m, è composta da
4 segmenti esteriori e un segmento centrale di forma
quadrata con lato di 6 m, ed è stata assemblata in cantiere
con l’ausilio di una speciale gru. Il diametro di scavo così
raggiunto (con utensili nuovi) è di 12,11 m.
L’abbattimento del fronte è prodotto dall’azione di 62
cutter singoli e 8 cutter doppi del diametro di 432mm i
quali producono solchi mediamente spaziati di 90 mm. Il
materiale abbattuto è raccolto da 8 pale, convogliato
all’interno della testa e da qui allontanato all’esterno della
galleria mediante nastro trasportatore, il che consente una
capacità di estrazione del materiale di 11.000 kN/h.
Calcari Rossi ( Ammonitico e Scaglia ) Coltre superficiale
Classe di roccia II - III IV
Descrizione ammasso poco – medio fratturato fortemente fratturato coltre ghiaiosa deb. limosa
γ [ kN/m3 ] 26 24 18
φ [ ° ] 35 30 32
c’ [ MPa ] 0,35 0,175 0
E [ MPa ] 6000 - 3000 1000 15
Classe di ammasso RMR Lunghezza complessiva Percentuale di scavo
II 70 - 78 415 15%
III 50 - 58 1640 60%
IV 30 - 40 605 22%
Tabella 2: Parametri geotecnici di interesse desunti in fase di progetto
Tabella 3: Previsione in fase di progetto delle classi di ammasso roccioso attraversate dallo scavo
Fig. 7 : Sezione tipo della galleria
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L’azionamento della testa è garantito da 9 motori
idraulici ciascuno dei quali eroga una potenza massima di
400 kW per un totale di 3.600 kW. Ciò consente alla
macchina di esercitare un momento torcente massimo di
13300 kNm alla pressione di 250 bar. Per contro, il
grande diametro della macchina non consente alla testa di
raggiungere un’elevata velocità di rotazione, la quale non
può superare i 4,5 giri al minuto. La spinta contro il
rivestimento prefabbricato è fornita da 19 coppie di
cilindri di spinta del diametro di 260 mm e con corsa
massima pari a 2,3 m. La forza massima esercitata dai
cilindri è di 1.858 kN a 350 bar di pressione per un totale
di 70.613 kN e una spinta alla testa massima di 33.780
kN.
Lo scudo della TBM S-251 è composto da diversi
elementi, ha un diametro di 12,055 m, uno spessore di 50
mm ed una lunghezza totale di 8,45 m. Gli ultimi 2,55 m
dello scudo sono la cosiddetta “coda” all’interno della
quale viene montato l’anello di rivestimento, posto in
opera dall’erettore dei conci. Il back – up, di lunghezza di
110 m, è costituito da quattro carri dove sono alloggiati:
la cabina di comando, il nastro trasportatore, le cabine
elettriche di trasformazione, le pompe idrauliche, le
pompe per le iniezioni, i carroponti di sollevamento e
trasporto dei conci prefabbricati e tutti i servizi.
I portali del back – up avanzano in maniera solidale,
trascinati dallo scudo e scorrendo sulle ruote su un binario
posato su putrelle d’acciaio.
7. RISULTATI IN FASE DI SCAVO
Nel corso dello scavo delle gallerie non si sono
incontrati particolari problemi di carattere geologico tali
da provocare rilevanti inefficienze della TBM, anche
poiché l’ammasso attraversato ha presentato
caratteristiche di resistenza piuttosto simili a quelle
previste in fase di progetto. In tal senso si evidenzia come
le poche differenze registrate non sono state causa di
problemi e come, durante l’attraversamento dei calcari
grigi (circa 350m), l’ammasso ha prodotto una resistenza
all’avanzamento minore di quella prevista, consentendo
elevate velocità d’avanzamento istantanee. In linea
generale le formazioni attraversate nel corso dello scavo
non hanno influenzato in maniera rilevante le produzioni
ottenute dalla TBM.
Nel grafico di figura 8 si riportano gli avanzamenti
giornalieri della TBM con l’indicazione dei fermi
principali incontrati durante la fase di scavo. La prima
parte del grafico corrisponde alla fase di avvio della
macchina in cui il materiale abbattuto era trasportato
all’esterno della galleria per mezzo di camion e non su
nastro trasportatore. In aggiunta si sottolinea come in
questa prima fase si sono verificati alcuni guasti tecnici,
soprattutto alle attrezzature di trasporto dei conci, che
hanno prodotto dei fermi e dei rallentamenti.
Per questo motivo durante le due settimane di fermo per
il montaggio del nastro trasportatore si è provveduto anche
Fig. 8 : Istogramma avanzamenti giornalieri e curva avanzamento progressivo
Fig. 09 : Confronto fra le produzioni mensili della TBM e alcuni casi presenti in letteratura
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alla sostituzione di una parte del sistema di
movimentazione dei conci. Cinque giornate di fermo sono
inoltre dovute alle festività pasquali.
La seconda parte del grafico può essere ricondotta al
periodo di tempo, di circa 80 giorni, che va dalla fine del
montaggio del nastro fino alla chiusura estiva del cantiere.
In questa fase, soprattutto in seguito al cambio del sistema
di smarino, gli avanzamenti giornalieri sono decisamente
aumentati con conseguente aumento delle produzioni. In
questo periodo non si hanno avuto fermi di particolare
entità se non di qualche giorno nella terza settimana di
Luglio per guasti sulla TBM e nella terza settimana di
Agosto per la chiusura estiva del cantiere.
Da qui in poi la TBM ha lavorato con ottima regolarità
sfruttando praticamente a pieno le proprie potenzialità,
facilitata anche da una geologia particolarmente
favorevole. A tale proposito si segnala come nei mesi di
Settembre, Ottobre e Novembre 2004 la macchina abbia
prodotto rispettivamente 355, 338 e 482 m di scavo con
una produzione giornaliera media di 16 m/g e un picco di
produzione giornaliera di 26 m/g.
La curva dell’avanzamento progressivo mette inoltre in
evidenza come la variazione di pendenza della curva tra il
periodo immediatamente prima (15 giorni) e
immediatamente dopo il montaggio del nastro
trasportatore, con il relativo aumento di produzione media
giornaliera di quasi il 30%, sia da imputare
esclusivamente al cambio del sistema di smarino.
In particolare la produzione della TBM è risultata la
seguente:
• produzione giornaliera media globale (metri di scavo
prodotto diviso i giorni totali trascorsi) = 8,38 m/g
• produzione giornaliera media effettiva (metri di scavo
prodotto diviso i giorni lavorativi) = 11,28 m/g
• e produzione giornaliera media reale (metri di scavo
prodotto diviso i giorni di scavo reali) = 12,84 m/g
L’efficienza media della TBM dall’inizio dello scavo,
definita come il rapporto percentuale tra il tempo dedicato
all’avanzamento e il tempo totale di disponibilità operativa
della TBM, è stato di circa il 30%. Nel caso in cui si
voglia comprendere nel primo termine il tempo di
montaggio dell’anello (necessario per produrre il
successivo avanzamento) l’efficienza del sistema di scavo
aumenta fino al 65%.
A conferma del buon comportamento della TBM nello
scavo della prima delle due canne della galleria si riporta
nel grafico di figura 10 il confronto tra le produzioni
mensili ottenute dalla TBM operante a Martignano e le
produzioni mensili ottenute da altre TBM di grande
diametro operanti in ammassi rocciosi con caratteristiche
simili. Da qui si evince come, in linea di massima, le
produzioni ottenute dalla TBM siano ben rapportabili con i
dati disponibili in letteratura riguardanti macchine di
grosso diametro operanti in ammassi con caratteristiche
simili a quello attraversato dalle gallerie di Martignano.
Inoltre, dall’analisi di alcuni dei parametri della TBM
(spinta, momento torcente, penetrazione ecc.) si è potuto
rilevare un’evidente ed interessante correlazione tra i
risultati evidenziati dall’indagine sismica tomografica, e
l’andamento dei suddetti parametri. A tal proposito si
evidenzia come (fig 11), i valori più elevati di spinta alla
testa, si siano registrati durante l’attraversamento di
porzioni di ammasso roccioso caratterizzati da velocità di
propagazione delle onde di compressione elevate (5.000-
6.000 m/s). Al contrario, nelle zone di ammasso in cui le
velocità di propagazione delle onde di compressione
evidenziate dall’indagine sismica tomografica sono state
inferiori (2.000-3.000 m/s), si sono registrati i valori di
spinta alla testa e momento torcente minori.
8. CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
Sulla base delle informazioni raccolte durante lo scavo
della prima delle due gallerie è emerso come la TBM
monoscudo si sia rivelato un sistema di scavo
particolarmente efficace nell’attraversare gli ammassi
rocciosi sedimentari caratterizzanti la collina di
Martignano. Infatti, dopo un’ impegnativa fase di avvio in
cui le prestazioni della macchina sono state limitate, la
TBM ha prodotto avanzamenti giornalieri notevoli con
valori a volte superiori ai 20 m/g.
In tal senso di fondamentale importanza si è rilevata la
scelta di effettuare l’evacuazione del materiale di scavo
all’esterno della galleria mediante nastro trasportatore. I
fermi macchina dovuti al montaggio e all’allungamento
del nastro (quest’ultima operazione necessità dalle 10 alle
8 ore di lavoro) sono stati ampiamente giustificati dal
Fig 10 : Confronto fra andamento della spinta alla testa e la sezione sismica tomografica
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notevole aumento delle produzioni rispetto alla fase di
smarino per mezzo di camion.
Inoltre, a fronte di quanto osservato in cantiere, si
sottolinea come la sezione sismica tomografica sia stata
un ottimo indicatore delle caratteristiche dell’ammasso
roccioso attraversato e possa essere presa in
considerazione come base per prevedere l’andamento dei
principali parametri di funzionamento della TBM.
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ABSTRACT
THE EXCAVATION FOR THE MARTIGNANO ROAD TUNNEL:
FORECASTS AND VERIFICATIONS: THE ROLE OF GEOPHYSIC
SURVEYS.
Keywords : geophysics, TBM
The Martignano Tunnel, at the eastern part of the city of
Trento, is a very important link between the periphery and
the administrative and economic center of Trentino. Some
seismic surveys were done during its design, to investigate
the underground geological structure and to predict which
different rock types would have been excavated during the
excavation. The seismic surveys were based on the cross-
hole tomographic methodology. The results obtained with
this kind of surveys were useful and they allowed to
forecast in a quite precise way the rocks distribution along
the whole tunnel. In this way the excavation of the tunnel,
by means of a big-diameter TBM, the biggest hard rock
TBM ever used in Italy so far, was relatively fast, also
because of the goodness of the rocks encountered. The
speed of the TBM during the excavation was very high
and it increased after the use of a conveyor-belt to move
the excavated material out of the tunnel, instead of using
trucks.
In the next note the geological survey methodologies
used, the results obtained during the design of the tunnel
and the data collected during the excavation are
illustrated.