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Lo scavo del tunnel di Diftah-Shis negli Emirati Arabi Uniti

14/01/2008
Negli Emirati Arabi Uniti è in corso la costruzione del tunnel e dell'autostrada di Diftah-Shis, con l'impiego di macchinari Sandvik, Atlas Copco, Komatsu e Hitachi, che permettono un regolare avanzamento attraverso la montagna caratterizzata dalle roccie più dure della regione.
Nonostante sia lungo solamente 11,5 km, il progetto della strada e del tunnel di Diftah-Shis, situato negli emirati di Ras Al Khaimah (RAK) e di Sharjah, facenti parte degli Emirati Arabi Uniti, è già noto come uno dei più difficili del Medio Oriente. Attraversando una montagna caratterizzata da una delle rocce più dure della regione e valli a forma di V, ripide e larghe alla base spesso meno di 1 m , l'opera è già stata inondata improvvisamente da 4 m di acqua.
Il nuovo tracciato di 29 km, una volta completato, consentirà di portare più velocemente le merci e i materiali dal trafficato porto di Khorfakkan sino a Dubai e a Sharjah. L'attuale rete stradale dal porto per Fujairah è molto trafficata e a lento scorrimento. Faciliterà anche il trasporto per gli abitanti di Shis e per gli isolati paesi circostanti.
La roccia della zona è in prevalenza composta da peridotiti serpentinizzate, facenti parte della famiglia dei gabbri, particolarmente dure e abrasive.
La prima fase dei lavori era iniziata l'1 Dicembre 2004, con un contratto di 42 mesi. Partendo da Dafta, vicino a Masafi, a circa 29 km nord ovest di Fujairah, approssimativamente a 370 m slm, la nuova strada a due corsie per direzione raggiungerà i 600 m slm in corrispondenza del portale ovest del tunnel a doppia canna lungo 1,27 km e proseguirà sino al paese di Shis, con una lunghezza complessiva di 11,5 km. Il governo di Sharjah ha aggiudicato il contratto del progetto al contraente iraniano General Mechanic Co. (GMC) sotto la supervisione di Halcrow International. Collegarsi a www.generalmechanic.com e a www.halcrow.com
Dall'inizio dei lavori propedeutici al cantiere, il contraente ha ricevuto quattro variazioni di progetto con modifiche del tracciato stradale che hanno comportato circa il raddoppio dei lavori di sterro con un incremento di 1,2 milioni di metri cubi.
General Mechanic si occuperà inoltre del prolungamento di 3,5 km della strada, dall'uscita del tunnel sino allo svincolo di Shis, che richiederà lo scavo di oltre 1,3 milioni di metri cubi, di cui il 60% sarà impiegato per i terrapieni. La Fase 2 è attualmente in fase di progettazione e proseguirà da Shis a Khorfakkan per ulteriori 19 km e con 5 km di tunnel a doppia canna.
Strade di accesso
La montagna presenta numerosi alti picchi ravvicinati che creano ripide gole, ma spesso poco profonde diversamente dalla montagna convenzionale con picchi ampiamente distanziati. Le ondulazioni costanti sulla Fase 1 hanno causato importanti problemi. Anche l'impiego di tecnologie GPS non ha permesso di ottenere l'esatta posizione richiesta. E' stato spesso necessario preparare un percorso di accesso lungo 500 m per raggiungere un picco e cominciare poi a scavare giù sino al punto voluto.
Gli accessi sono preparati da un dozer e da un ripper di Komatsu, quando lo spazio lo consente. Spesso è necessario allargare il percorso con un escavatore Hitachi di 35 t equipaggiato con uno dei due demolitori Sandvik G88, appositamente ordinati. Una volta che il passaggio è sufficientemente largo, il dozer è riutilizzato per smaltire lo smarino. I demolitori continuano a fornire un valido aiuto per la perforazione della roccia per permettere l'accesso al dozer con pendenze di 45° e più. Attualmente sono in corso gli scavi per accedere al portale orientale da Shis e stanno rivelandosi difficili. Collegarsi a www.komatsu.com e a www.hitachi-c-m.com
Per assicurare la stabilità del pendio una volta che le vie di accesso e il tracciato dell'autostrada sono stati preparati, GMC sta preparando una serie di piedritti, usando demolitori Rammer per rimuovere le sporgenze e assicurare una superficie finale regolare. Collegarsi a www.miningandconstruction.sandvik.com
Nella fase iniziale il dozer prosegue nella rimozione dei materiali sciolti. Tre perforatori idraulici di superficie Sandvik, incluso il recente modello CHA560 gestito dal subappaltatore Gulf Rock Engineering Co. Sono utilizzati per le perforazioni su pendenze 1:1,5.
Il CHA 560 è concepito per realizzare fori di 51-89 mm di diametro con profondità fino a 25 m, usando prolunghe in acciaio R32, T38 e T45. E' equipaggiato con una perforatrice idraulica HL510, un compressore ad aria da 5,5 m3/min e un motore diesel Caterpillar 3056E. La parte superiore è generalmente scavata in due fasi per ottenere altezze comprese tra 12 e 30 m con le barre di perforazione orientate a un angolo inverso di 76º. In seguito si preparano da due a quattro piedritti alti 12 m. Le volate sono eseguite secondo un programma settimanale con un minimo di 150 perforazioni. Le perforatrici idrauliche Sandvik utilizzano prolunghe Sandvik T38 e punte da 64-76 mm di diametro. Collegarsi a www.cat.com
Il tunnel a doppio fornice
Il tunnelling è iniziato di recente e GMC si è affidata a un jumbo Sandvik a due braccia. Un tunnel pilota di 34 m2 di sezione è preventivamente realizzato dai due portali orientali, a titolo cautelativo contro l'incertezza delle condizioni rocciose. A entrambe le estremità è prevista roccia di classe 6, generalmente molto fratturata. Collegarsi a www.sandvik.com
Il tunnel pilota è eseguito per una lunghezza di 6 m e come precauzione aggiuntiva la volta è stata rivestita con 12 strutture di appoggio e gunitata per una profondità di circa 50 cm. Inoltre la volta è stata anche bullonata usando lo spaziamento del jumbo di 1,5.
La calotta è stata poi allargata fino a 13 m x 6,5 m, e tale metodologia sarà mantenuta per i primi 400 m. GMC prevede poi di realizzare le volate per i 45 m2 dello strozzo, con una larghezza di base ridotta a 12,6 m.
Agli imbocchi orientali l'interdistanza tra le canne è di 12 m, mentre a quelli occidentali arriverà a 42 m. Per lo scavo della calotta è previsto un avanzamento di 2,5 m/giorno, con una sola volata giornaliera a seconda delle condizioni rocciose. Sono previste sei differenti tipologie rocciose, con prevalenza della Classe 3 che permetteranno l'avanzamento giornaliero di 2,5 m.
Perforazione del fronte
In cantiere stanno lavorando due jumbo della Sandvik e uno di Atlas Copco. Due scaveranno il tunnel, mentre il terzo sarà tenuto di scorta. Si prevede di iniziare con una volata al giorno, aumentando a due o tre al giorno, almeno una in ogni canna. Collegarsi a www.atlascopco.it
In genere, GMC realizza 70-80 fori sul fronte con differenti spaziature e diametri. Ad esempio, 30-40 cm lungo il contorno con punte da 45 mm di diametro e punte da 57 mm sul fronte. I fori hanno una profondità di 3 m in Classe 3, riducendosi p.es. a 1,5 m in Classe 5. Per ogni foro di 3 m in Classe 3 si impiegano circa 5 minuti. Sono necessarie differenti tipi di punta a seconda delle condizioni rocciose incontrate. Le maestranze hanno realizzato tre cicli di avanzamento al fronte con ogni perforatrice Sandvik e 1.500 m con le prolunghe da 4 m.
Durante la perforazione, le condizioni rocciose determinano anche il raggio di scavo del tunnel. Per esempio, in Classe 2 il raggio specifico è di 7,045 m, in Classe 3 è di 7,07 m, a crescere fino a 7,295 m per le Classi 5/6, determinando lo spessore del gunitaggio.
A prescindere dalla durezza, ci si attende che la roccia sia fratturata e per il sostegno dei tratti nelle Classi 1,2 e 3 sono previsti ancoraggi in ambedue le canne.
Inizialmente GMC sta concentrando i lavori ai portali ovest, ma non appena sarà migliorata l'accessibilità da Shis, il contraente intende aprire i fronti ai portali est e scavare gli utlimi 300 m, con la caduta dell'ultimo diaframma attesa per la fine del 2008.
Uadi
La nuova autostrada, nella Fase 1, si snoda prevalentemente attraverso gli Uadi (letti di fiumi in secca) e questo potrebbe creare qualche problema. Il contraente tuttavia vigila costantemente durante la stagione delle piogge, anche in assenza di precipitazioni. Un torrente profondo 4 m, dopo una precipitazione intensa ad alcune vallate di distanza, ha distrutto alcune strade d'accesso già preparate, malgrado il sole splendesse sul cantiere. La costante minaccia di inondazioni fa sì che il contraente debba parcheggiare tutti i macchinari e le attrezzature in punti elevati, durante le ore notturne e quando non sono al lavoro.
Il contratto specifica che, ove possibile, siano mantenuti tutti gli uadi, e ciò comporta la costruzione di fossati lunghi sino a 140 m, in caso di deviazioni dei torrenti. Talora è altresì necessaria la deviazione permanente degli uadi. 03/08.


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