Esempio di monitoraggio in fase di costruzione di una tratta di metropolitana: il caso della Linea 1 di Napoli

ABSTRACT: Il riammodernamento del sistema di trasporto urbano in atto da tempo nella città di Napoli, vede, tra l’altro, l’estensione della linea di metropolitana che collega i quartieri collinari della città al centro storico, alla stazione ferroviaria, al centro direzionale e, in un prossimo futuro, all’aeroporto. La tratta che collega piazza Dante, nel centro storico, alla stazione centrale è stata completata ed è operativa già da alcuni anni.

Le due gallerie gemelle sono state realizzate da una coppia di TBM (D = 6,74 m). Durante l’esecuzione dei lavori si è condotto un programma di monitoraggio, finalizzato al controllo di cedimenti indotti in superficie, spostamenti del terreno in profondità in diverse sezioni lungo la tratta, strumentate al fine di realizzare livellazione topografica di precisione e misurazioni in foro.

In aggiunta al monitoraggio del campo di spostamenti, alcune sezioni del rivestimento segmentato in conci prefabbricati sono state strumentate con estensimetri a corda vibrante. Ciò ha consentito di misurare le deformazioni che nascono nei conci dell’anello di rivestimento in tutte le fasi della loro vita, evidenziando il complesso stato di sollecitazione cui è soggetto il rivestimento prefabbricato in fase d’installazione.

INTRODUZIONE

La tratta della linea 1 della metropolitana di Napoli che va dalla stazione di Piazza Dante alla Stazione ferroviaria di Piazza Garibaldi è stata costruita in una zona molto densamente urbanizzata della città. Il piano originale di scavo in trincea fu per questo motivo abbandonato, in favore di un abbassamento dell’asse della galleria. Si decise quindi di ricorrere allo scavo meccanizzato con Tunnel Boring Machine (TBM). La tratta è stata realizzata con due TBM gemelle del tipo EPB (Earth Pressure Balance), ciascuna usata per una singola canna. Un dettaglio del tratto iniziale del profilo longitudinale di una delle due gallerie gemelle è mostrato in Fig. 1.

Figura 1. Schema di anello di rivestimento

Le gallerie hanno sezione circolare e profondità variabile (fino a circa 45 m) e attraversano varie condizioni di sottosuolo. Dal pozzo d’attacco il tunnel si approfondisce fino a circa 20 m dal piano di campagna. Questo primo tratto è interamente scavato in sabbie alluvionali e sabbie limose sotto falda. La superficie piezometrica si trova a pochi metri di profondità. Dopo circa 1 km dalla sezione d’imbocco, le due gallerie entrano nella formazione di Tufo Giallo Napoletano che si trova, a varie profondità, sotto le sabbie alluvionali e le pozzolane (sabbie limose piroclastiche).
Il rivestimento delle gallerie è costituito da conci prefabbricati, in calcestruzzo armato (5.85m di diametro interno, 6.45m di diametro esterno). Ogni anello di rivestimento è costituito da sette conci (6 + chiave) e ha una forma cilindrica a facce non parallele. In tal modo è possibile seguire le curve ruotando i successivi anelli attorno al loro asse longitudinale. I conci hanno una forma “a parallelogramma”, tranne i segmenti di chiave e di controchiave sono di forma trapezoidale. Ogni concio si sviluppa lungo un arco di circonferenza corrispondente a un angolo di 56.8° per i sei conci grandi e 19.2° per la chiave. Essi sono provvisti di guarnizioni in neoprene lungo i giunti che garantiscono la tenuta idraulica del rivestimento.

In Fig. 2 è mostrato uno schema del rivestimento in sezione trasversale e una vista assonometrica di una tipica sequenza di due anelli.

Figura 2. Schema di anello di rivestimento

La progettazione di un rivestimento segmentato richiede di considerare l’elemento strutturale durante l’intero processo di produzione, stoccaggio, trasporto e montaggio (che precedono il completamento dell’anello di rivestimento in opera), la spinta esercitata dai marti-netti della TBM durante l’avanzamento, la pressione della malta d’iniezione a tergo dello scudo e l’interazione terreno-struttura, quando l’anello è definitivamente fuoriuscito dallo scudo di protezione.
In particolare, la previsione dei carichi eser-citati sul rivestimento dal terreno circostante è un compito piuttosto complesso, dal momento che essi derivano dall'interazione tra terreno e rivestimento, che è significativamente influenzata dalle procedure di scavo e dai dettagli dell'installazione del rivestimento stesso.
Inoltre, il comportamento strutturale del rivestimento segmentato non è di semplice comprensione e modellazione. Infatti, la sua natura segmentale è talvolta trascurata in progetto, ottenendo così una valutazione cautelativa delle sollecitazioni indotte nel rivestimento dall’interazione terreno-struttura. E’ possibile tenerne conto, in via semplificata, riducendo l’inerzia flessionale della sezione strutturale degli anelli, come suggerito da alcuni autori (i.e. Muir Wood, 1975, Lee e Ge, 2001).
Tuttavia è parso utile monitorare il rivestimento durante l’intero processo di costruzione della galleria al fine di acquisire elementi utili a migliorare i metodi di calcolo.
A tal fine, quattro anelli di rivestimento sono stati strumentati e il loro comportamento è stato osservato durante tutte le fasi costruttive.

ALL'INTERNO SI APPROFONDISCONO

• MONITORAGGIO DEL RIVESTIMENTO
• MONITORAGGIO DEGLI SPOSTAMENTI NEL SOTTOSUOLO