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Ultimo giro di fresa per Gea che ha concluso lo scavo del cunicolo esplorativo di Chiomonte aprendo la strada al Tunnel di Base del Moncenisio
Con la ratifica parlamentare dell'Accordo italo-francese per l'avvio dei lavori, approvata a fine 2016 dall'Italia e a inizio 2017 oltralpe, la nuova linea ferroviaria Torino-Lione entra nella fase operativa, portando alla conclusione un iter autorizzativo durato due decenni.
Il nuovo collegamento entrerà in esercizio nel 2029-30. Ha l'obiettivo di limitare l'impatto ambientale dei trasporti attraverso le Alpi, promuovendo gli scambi commerciali internazionali attraverso un mezzo ecologico: il treno.
La linea per merci e passeggeri fa parte della nuova rete transeuropea TEN-T del trasporto ferroviario: i 270 km tra Torino e Lione costituiscono l'asse centrale del Corridoio Mediterraneo, che si estende per circa tremila km tra Algeciras in Spagna a Budapest in Ungheria.
Il cuore di questa parte è il tunnel di base del Moncenisio che, 150 anni dopo il traforo del Frejus, trasforma l'attuale linea di montagna in una linea di pianura. L'89% del tratto transfrontaliero è realizzato in galleria, mentre la maggior parte degli impianti in superficie sono collocati su aree già antropizzate, azzerando di fatto il consumo di suolo vergine.
Il tunnel di base del Moncenisio
Complessivamente la sezione internazionale, che va da Susa, in Piemonte, a Saint-Jean de Maurienne in Savoia, prevede scavi per 160 km: le due canne del tunnel di base del Moncenisio, di 57,5 km ciascuna, collegate ogni 333 metri da by-pass di alcune decine di metri.
Il tunnel di base, opera principale della Torino-Lione, attraverserà terreni di natura e qualità geotecnica e geomeccanica eterogenee, incontrerà terreni sciolti (depositi alluvionali, depositi glaciali), rocce con diverse competenze (scisti arenacei, scisti ricchi in carbone), rocce evolutive (anidriti, gessi), rocce molto resistenti (micascisti, gneiss, ecc...) o molto abrasive (quarziti) e strutture duttili e fragili.
La sfida principale è quella di realizzare l'opera nel modo più rispettoso dell'ambiente naturale, limitando i disagi per le vallate coinvolte dai lavori e progettando i cantieri con lavorazioni in ambienti chiusi e controllati per minimizzare l'impatto con l'esterno.
Lavori in corso
La Torino-Lione è un'opera in avanzata realizzazione, con il 12% del totale di gallerie scavate e il 20% contrattualizzate. Per indagare le caratteristiche dell'ammasso roccioso alla quota del futuro tunnel ferroviario sono stati realizzati 65 km di sondaggi, 260 km di indagini geofisiche e alcune opere preliminari.
Tra queste ci sono le tre discenderie francesi, per una lunghezza complessiva di 9 km, da ovest a est:
- la discenderia Saint-Martin-la-Porte, lunga 2.329 metri;
- la discenderia di La Praz, lunga 2.480 metri;
- la discenderia di Villarodin Bourget/Modane di lunghezza 4.036 metri.
Con l'inizio del 2015 si è dato avvio alla costruzione delle opere sotterranee del cantiere Saint-Martin-la-Porte 4, che vede come opere principali la realizzazione di una discenderia complementare di 1.800 metri, già terminata, e la galleria geognostica tra Saint-Martin-la-Porte e La Praz di 8,8 km sul tracciato e alla sezione del futuro tunnel di base. Lo scavo con la fresa, ribattezzata "Federica" è iniziato nell'estate 2016.
Dal 2012 in Italia, per opera della CMC - Cooperativa Muratori e Cementisti di Ravenna, è iniziato lo scavo del Cunicolo Geognostico di Chiomonte, di 7.020 metri, ultimato a febbraio 2017 con l'ultimo giro della fresa GEA.
La galleria di Chiomonte
Dopo i primi 200 metri lo scavo a Chiomonte realizzato in tradizionale è proseguito con metodo meccanizzato, utilizzando una TBM aperta del diametro di 6,30 metri. La finalità dell'opera è stata conoscitiva: l'analisi dei dati prodotti (geologici, idrogeologici, geomeccanici e di scavo) ha consentito di affinare il quadro progettuale del tunnel di base in vista prima della fase esecutiva e di quella costruttiva dell'opera principale.
L'imbocco del cunicolo geognostico si trova in località La Maddalena nel Comune di Chiomonte (Torino) a quota 670 m. s.l.m.. Il tracciato del cunicolo è caratterizzato da una lunghezza pari a 7.020 m, da un diametro di 6,30 m e da una pendenza che varia lungo il tracciato. I primi 1.500 m sono in salita, il punto di minimo a 4.100 m.
A partire da 3.500 m il tracciato si immette in asse tra le due canne del futuro tunnel di Base per proseguire in posizione più elevata, raggiungendo le massime coperture, di circa duemila metri. (Figura 1).
Durante l'intero scavo sono stati eseguiti rilievi geologici, idrogeologici e geomeccanici, sondaggi, prove in situ e di laboratorio, monitoraggi geofisici, monitoraggi tensionali e deformativi.
Geologia attraversata
Il Cunicolo Geognostico della Maddalena attraversa, per la maggior parte, le rocce del Massiccio d'Ambin; solo i primi 200 metri di scavo (pK 0+198), iniziati a gennaio 2013 con metodo tradizionale, hanno interessato le coperture quaternarie (depositi fluvioglaciali (fg) e depositi glaciali indifferenziati (gi)), brevi livelli di carniole (ca), dolomie (do) e micascisti grigio chiari e scuri (sci) (figura 2).
Lo scavo meccanizzato ha preso avvio nel novembre 2013, dopo il montaggio della TBM aperta sul piazzale antistante il portale del cunicolo. La macchina, denominata Gea, è un modello Robbins, tipo "Main Beam" con diametro della testa fresante di 6,30 m, con n°43 cutters di diametro 17", con n° 7 motori da 315 kW, con massima capacità di spinta di 13.600 kN, potenza alla testa di 2.205 kW, una coppia di grippers per ancorare la TBM al contorno della galleria durante lo scavo, un sistema di nastro per il trasporto dello smarino e con un peso complessivo (TBM inclusi i n°16 carri del backup) di 350 t (figura 3).
Le prime rocce che sono state attraversate con la TBM sono stati gli gneiss aplitici afferenti al Complesso d'Ambin (da pK 0+198 a 1+148), poi una zona di transizione rappresentata da gneiss albitici passanti a micascisti quarzosi (da pK 1+148 a 1+350) e infine i micascisti di Clarea e gli gneiss minuti del Complesso di Clarea (da pK 1+350) (figura 4).
Durante lo scavo non sono state attraversate le lenti di metabasiti segnalate in letteratura e in taluni casi rinvenute in affioramento in superficie entro i litotipi del Complesso di Clarea.
La scistosità principale è orientata con direzione media NE-SW, con locali deviazioni N-S, valori dell'immersione variabili da 90 a 140, l'inclinazione della scistosità presenta angoli variabili da bassi a medi (da 10 a 50°).
I sistemi di discontinuità (giunti e fratture) sono presenti con una certa ricorrenza un numero di 5-6 famiglie, in genere disposte secondo sistemi NE-SW e NW-SE e in taluni casi N-S. Le famiglie più pervasive sono quelle impostate sulla scistosità. I sistemi di faglie si presentano sia impostati sulla scistosità preesistente con giaciture medie 120/45 sia ad alto angolo, orientate sempre in prevalenza lungo direzioni medie NE-SW e più limitatamente ENE-WSW.
Lo scavo meccanizzato con fresa TBM aperta ha superato la pK 6+700 con coperture di quasi 2000m. Al raggiungimento della pK 6+900 è arrivato in territorio francese.
Geomeccanica e comportamento allo scavo
Le caratteristiche geomeccaniche dell'ammasso scavato sono rappresentate in modo sintetico dalla classe media per circa il 51% (classe RMR III - Bieniawski, 1989), dalla classe di buona qualità per circa il 42% (classe RMR II - Bieniawski, 1989) e da quella di ottima qualità per circa il 6% (classe RMR I - Bieniawski, 1989). L'ammasso di qualità scadente (classe RMR IV - Bieniawski, 1989) è trascurabile, meno dell'1% (figura 5).
Questi dati confortanti hanno permesso di affinare il Progetto Definitivo del Tunnel di Base nelle medesime unità, con il raggiungimento dello scopo geognostico di questa opera preliminare.
Dal punto di vista del comportamento allo scavo, l'ammasso analizzato mostra comportamento teorico, in assenza di interventi di stabilizzazione, compreso tra la generale stabilità in condizioni elastiche al rilascio gravitativo caratterizzate da cunei/blocchi rocciosi con locale potenziale sviluppo di fenomeni minori di rottura fragile (spalling/rockburst).
I principali fenomeni di rilascio gravitativo si sono manifestati principalmente a partire da circa pK 3+500 coinvolgendo buona parte della calotta, per scistosità sub-orizzontale, ed in alcuni casi anche le zone alte dei parametri.
Relativamente ai fenomeni di rottura fragile è stato segnalato un solo evento di maggiore intensità alla progressiva pK 4+200, che ha interessato circa 10-12 m di scavo Figura 6).
In particolare la porzione di ammasso roccioso interessato era stato classificato con valori di RMR=61÷72 (quindi in classe II di Bieniawski) e GSI=62÷75, a livello strutturale l'ammasso era caratterizzato dalla presenza di scistosità sub-orizzontale e da discontinuità inclinate spesso con riempimenti carbonatici e la copertura tipografica di circa 1000m. In seguito a questo evento, per le sezioni tipo da applicare, è stato introdotto il sistema a barre metalliche in calotta tipo McNally.
Questo sistema oltre ad avere lo scopo di contrastare efficacemente i fenomeni di distacco di roccia in calotta, permette tempistiche di messa in opera minori rispetto alle sezioni F4 e F5, mantenendo al contempo adeguati margini di sicurezza per le maestranze. In figura 7 è rappresentata la distribuzione delle sezioni tipologiche applicate nel Cunicolo Geognostico della Maddalena.
Nel prosieguo dello scavo i fenomeni di rottura fragile sono risultati meno intensi.
Ricadute del Ritorno di Esperienza del Cunicolo Geognostico della Maddalena sul Tunnel di Base
L'analisi dell'insieme delle informazioni acquisite attraverso lo scavo del cunicolo ma anche attraverso le numerose indagini e monitoraggi realizzati all'interno della galleria, ha permesso di aggiornare e migliorare in modo sostanziale il quadro conoscitivo relativo all'ammasso roccioso del Massiccio d'Ambin, aumentando il grado di affidabilità delle previsioni, a supporto dell'affinamento del Modello Geologico di Riferimento per la realizzazione del Tunnel di Base (Figura 8) con il raggiungimento dello scopo geognostico di questa opera preliminare.
Tra i risultati più interessanti vi sono l'aver riscontrato dal punto di vista geomeccanico e idrogeologico delle generali buoni condizioni senza grosse criticità e venute d'acqua di modesta entità.
Per quanto riguarda il comportamento dello scavo sotto le alte coperture, ha portato ad osservare fenomeni sistematici di rottura fragile per effetto dei rilasci tensionali, con aumento di volume per dilatanza, ma senza significativo rilascio di energia cinetica e quindi senza importanti proiezioni di blocchi ("bulking without ejection") dovuti sia all'esistenza di fratture pervasive sia alla scistosità generalmente sub-orizzontale dell'ammasso.
Relativamente ai materiali di scavo del Cunicolo della Maddalena (gneiss aplitici e micascisti di Clarea) è stata eseguita una campagna di indagini al fine di verificare l'idoneità dei materiali per la produzione di aggregati dal calcestruzzo con l'obiettivo di ottimizzare i coefficienti di valorizzazione rispetto a quelli proposti nella fase progettuale precedente (Progetto definitivo).
Lo studio sui materiali condotto tramite prove di vagliatura in cantiere, prove di caratterizzazione geotecnica degli aggregati e di qualità per calcestruzzo, ha portato a concludere che il coefficiente di valorizzazione potrebbe passare da 0,5 a 0,65 implicando un aumento della disponibilità di aggregati che potrebbe arrivare a 1.100.000 t. Per quanto siano ovviamente fondamentali le caratteristiche intrinseche dei materiali per un'opportuna valorizzazione dello stesso, la tipologia della testa fresante della TBM, la preparazione degli aggregati al fine di ottenere una forma e granulometria conformi, il confezionamento del calcestruzzo secondo formulazioni specifiche, risultano essere altrettanto importanti per una buona politica di valorizzazione della risorsa naturale.
La storia e le ricadute occupazionali
Il cantiere di Chiomonte ha una storia per molti aspetti unica: dal 2012, a seguito degli innumerevoli attacchi di cui è stato fatto oggetto da parte di oppositori violenti alla Torino-Lione, è stato dichiarato sito strategico nazionale e il lavoro degli operai è stato costantemente affiancato dalla presenza delle forze dell'ordine.
Nel picco massimo hanno trovato impiego alla Maddalena 170 persone: tra loro il 42% è di provenienza della Val di Susa, il 14% dal resto del Piemonte e il 44% arriva dall'Italia o dall'estero. Delle 460 imprese coinvolte nei lavori 211 (43,23%) sono della Provincia di Torino e 67 (13,06%) della Valle.
Le priorità: l'ambiente e l'impatto sulla salute
Particolare attenzione è stata riservata al monitoraggio ambientale del cantiere di Chiomonte, capitolo cui è stato destinato il 5% del budget dell'intera opera, costata 173 milioni di euro. I controlli avvengono tramite 66 centraline di misura, di cui 26 all'interno del sito e 40 nel raggio di 15 km. Le verifiche vengono effettuate da ISPRA, ASL e soprattutto dall'ARPA (Agenzia Regionale di Protezione Ambientale) su 135 parametri, tra cui polveri, biossido di azoto, radiazioni, amianto, acque, rumore, vibrazioni e componenti biologiche. Da oltre 40 mila misurazioni non sono emerse criticità di rilievo.
Trattandosi di un'opera essenzialmente in sotterraneo, la conoscenza precisa del contesto idrografico, idrogeologico e il controllo delle risorse idriche (sorgenti, pozzi, piezometri, corsi d'acqua) ha assunto un'importanza fondamentale per l'intera sezione transfrontaliera. Il monitoraggio delle acque è iniziato ben prima dell'avvio dei lavori e viene realizzato mensilmente da molti anni lungo tutta la tratta interessata dal progetto, per essere intensificato in corrispondenza delle sezioni interessate dallo scavo. La rete monitorata è composta da 180 punti d'acqua in Francia e 170 in Italia. I numerosi controlli effettuati hanno evidenziato che lo scavo del cunicolo non ha interferito con l'andamento del regime caratteristico di ciascuna risorsa idrica.