L’acqua arriva a Kunming Dopo quasi 5 anni di lavoro e di continui confronti con condizioni geologiche estreme, lo scorso 25 Marzo 2007 si è svolta l’inaugurazione ufficiale del sistema di approvvigionamento idrico Zhangjiuhe River Water Diversion and Water Supply Project (KWSP) presso l’impianto di depurazione acque di Kunming. Kunming è il centro politico ed economico della provincia dello Yunnan, una delle città più belle sia dal punto di vista storico che culturale della Cina. Si tratta però anche di una delle 14 città del paese con carenza di acqua. La messa in opera del progetto ha richiesto un grande sforzo non solo dovuto alle pessime condizioni geologiche ma anche alla mancanza di precipitazioni degli scorsi anni durante la stagione delle piogge che ha accentuando il problema dell’approvvigionamento idrico. Se il progetto non fosse stato completato entro la fine del mese di Marzo 2007, la città avrebbe sofferto la siccità.

Il progetto La città di Kunming è gemellata con Zurigo, dove Pöyry Infra ha la propria sede, da oltre vent’anni. La società Pöyry Infra ha collaborato con successo con la città cinese dal 1988 a svariati progetti, come il piano generale di drenaggio delle acque di scarico, il piano generale del traffico urbano ed il piano di approvvigionamento idrico Kunming Zhangjiuhe River Water Diversion and Water Supply Project (di seguito KWSP). Dal 2001 Pöyry Infra (già Electrowatt Infra) partecipa al progetto Kunming Water Supply nel sud-ovest della Cina. Il progetto è costituito da una diga a nord di Kunming per la captazione dell’acqua del fiume Zhangjiuhe nel bacino idrico Yunlong, una piccola centrale idroelettrica, un impianto di pre-cloronizzazione e da 98 km di condotte in prevalenza in galleria, sino all’impianto di depurazione e di distribuzione presso la città di Kunming. Collegarsi a www.poyry.com Pöyry Infra e il suo sottocontraente locale GHIDRI (Guiyang Hydroelectric Investigation Design and Research Institute) della State Power Corporation sono incaricati della supervisione della messa in opera e della revisione del progetto per il Lotto 1. Il contratto per la costruzione delle opere civili del Lotto 1, con un valore di 35 milioni di Dollari, è stato appaltato all’impresa italiana CMC (Cooperativa Muratori e Cementisti) di Ravenna. Il Lotto 1 è composto da una piccola centrale idroelettrica, dall’edificio adibito all’aggiunta di cloro, dall’accesso alla galleria Kangle, dalla galleria Kangle (7.797 m) e dalla galleria Shanggongshan (13.733 m). L’investimento totale previsto per questo progetto ammonta a circa 476 milioni di Dollari. Il sistema di approvvigionamento idrico della città di Kunming è uno dei più grandi del paese, in grado di fornire sino a 0,6 milioni di tonnellate di acqua al giorno. Collegarsi a www.cmc.coop Geologia La geologia lungo il tracciato delle gallerie è caratterizzata da calcari, calcari carsici e arenarie con alcune zone di faglia. Si riscontrano due litologie principali: una composta di scisti, la seconda da dolomia. Gli scisti si distinguono in scisti pelitici e arenacei con matrice da fine a molto fine e con delle quantità variabili di argille, da fratturati a molto fratturati. L’unità dolomitica è composta da dolomia compatta, dolomia da fratturata ad altamente fratturata e da dolomia calcarea. La copertura delle gallerie è variabile: la copertura massima è pari a 350 m in corrispondenza dei più alti picchi, mentre la copertura minima varia tra i 20 ed i 25 m in corrispondenza dell’attraversamento delle valli più profonde. Le maggiori coperture si riscontrano nelle zone dominate da scisti, con valori medi tra i 150 ed i 200 m, mentre le coperture maggiori presenti nelle zone dolomitiche si aggirano attorno a 100 m. Il pelo libero dell’acqua è sempre al di sopra della calotta delle gallerie, con battenti idrici che oscillano tra 0 e 200 m, tranne che per brevi tratte ai portali della galleria Shanggongshan dove la galleria risulta essere al di sopra della falda.

Prova della saracinesca di bypass durante il collaudo avvenuto l’8 Marzo 2007

Metodi di scavo Il contratto prevedeva che entrambe le gallerie fossero scavate per mezzo di una TBM doppio scudata, tipo hard-rock. E’ stata utilizzata una TBM della Robbins avente un diametro di 3,65 m ed equipaggiata con cutter a rullo di 25 432 mm. Altre caratteristiche della TBM erano: potenza massima consigliata della testa pari a 6.250 kN, azionamento della testa tramite motori elettrici a due velocità e back-up lungo 350 m. L'installazione della TBM è stata completata a metà Aprile 2003 e lo scavo è iniziato due mesi in anticipo rispetto al cronoprogramma. Collegarsi a www.therobbinscompany.com

Durante lo scavo delle gallerie, si sono incontrate dolomie molto fratturate, a volte argillose, mentre nelle zone di faglia il materiale riscontrato era prevalentemente di carattere disturbato a componente in gran parte sabbiosa. Il materiale sciolto nelle cavità era da sabbioso a ghiaioso. A causa delle condizioni geologiche sfavorevoli si sono verificati problemi inaspettati e lo scavo meccanizzato nella galleria Shanggongshan è stato più lento del previsto; queste difficoltà inaspettate si sono presentate per la geologia riscontrata nelle zone di contatto tra scisti e dolomia e nelle diverse zone di faglia che intersecano la galleria Shanggongshan in maniera obliqua. In queste zone le proprietà dell’ammasso roccioso sono caratterizzate da bassa resistenza coesiva ed alta permeabilità.

Cerimonia di apertura dell’impianto di trattamento delle acque, in data 25 Marzo 2007

L’ufficio amministrativo del committente KWSP ha così deciso, dopo aver consultato l’impresa e gli ingegneri, in prima istanza di cambiare il metodo di scavo della galleria Kangle, adottando un avanzamento convenzionale con esplosivo, prevedendo finestre di accesso intermedie e discenderie. La TBM è stata fermata diverse volte a causa di crolli improvvisi del fronte della galleria, che hanno ostruito in parte la testa fresante e lo scudo telescopico, bloccando la TBM. Per liberare la TBM è stato necessario scavare un bypass, riempito parzialemente anch’esso da collassi imprevisti e da minori instabilità verificatesi durante lo scavo. In un secondo tempo, allo scopo di rispettare la scadenza imposta per la conclusione del progetto e di velocizzare l’avanzamento, si è deciso di utilizzare il metodo tradizionale (drill&blast) invece della TBM per scavare i 3,9 km del tunnel Shanggongshan dal lato dell’imbocco (da p.k. 10+000 a p.k. 13+932). E’ stato necessario prevedere un’ulteriore finestra costruttiva, per permettere l’avanzamento convenzionale su tre fronti. Ma il 9 Giugno 2005, la TBM si è bloccata nuovamente alla p.k. 7+568 a causa della presenza di sabbia fluente e di alte pressioni idriche. Dopo la visita in cantiere dell’esperto geologo e geotecnico Dieter Fellner (di Pöyry Infra) e di altri esperti locali, il 3 Settembre 2005 il committente decide un terzo cambio: occorre rinunciare all’impiego della TBM. La restante sezione a valle del tunnel di Shanggongshan, dalla p.k. 7+568 alla p.k. 10+000, è scavata con il metodo tradizionale. La lunghezza complessiva della galleria Shanggongshan scavata con TBM è pari a 7.556 m dei totali 21,5 km previsti. Vedere le immagini qui. Al fine di far fronte alla scadenza imposta dalla Committenza, è stato necessario costruire tre nuove finestre di accesso per dividere il tunnel in brevi sezioni, procedendo così su sette fronti. Lo scavo dall’interno della galleria Shanggongshan è proseguito con il metodo convenzionale dopo che la TBM e il suo back-up sono stati smontati e rimossi, lasciando sul posto la sola carcassa della TBM. Si è proceduto ad un maggior consolidamento, tramite grouting, della superficie e dell’interno del tunnel, per far fronte alla geologia. La sezione realizzata con metodo tradizionale varia tra 11,92 m2 e 14,28 m2 in funzione del tipo di roccia. La sezione interna è di 7,06 m2. Le operazioni di drill&blast sono state eseguite da sottocontraenti locali con perforatrici manuali pneumatiche e altri materiali e attrezzature locali (locomotori, escavatori-caricatori e vagoni navetta). Sostegno e rivestimento La galleria scavata con TBM è stata rivestita con conci prefabbricati, riempiti con ghiaino e malta. Il diametro interno della galleria è pari a 3 m. Ciascun anello è composto di 5 conci, inclusa la chiave. Lo spessore del rivestimento è pari a 25 cm, ogni anello è largo 1,10 m. In funzione delle condizioni geologiche rilevate durante lo scavo della galleria, sono stati previsti due tipi di conci. Il primo più leggero con un’armatura in acciaio pari a 124, 76 kg/m3 e il secondo più pesante, armato con barre in acciaio, sino a 153, 83 kg/ m3. Il rivestimento delle tratte scavate con metodo convenzionale è stato realizzato in calcestruzzo armato messo in opera sul posto, in sostituzione di quello inizialmente previsto con conci prefabbricati. Il rivestimento di prima fase è invece composto di barre di acciaio, ancoraggi e calcestruzzo proiettato, in funzione della geologia incontrata. Ventilazione e trasporto dello smarino A causa della lunghezza delle due gallerie e dal diametro ridotto (diametro pari a 3,0 m) la progettazione dell’impianto di ventilazione delle opere sotterranee è stata una vera e propria sfida, non essendo, infatti, possibile applicare i metodi di calcolo standard. Le verifiche sono state condotte applicando la Normativa Svizzera SIA 196. Lungo le gallerie è stata installata una serie di ventilatori. Durante lo scavo meccanizzato, l’evacuazione dello smarino è avvenuta su rotaia. Sono stati impiegati binari con interasse di 820 mm e peso di 24 kg/m. Il treno era composto da una locomotiva di 15 t, sei vagoni adibiti al trasporto dei conci (in totale erano trasportati due anelli completi), un vagone per il trasporto della ghiaia fine, un vagone per il cemento e nove vagoni in grado di trasportare il materiale risultante dallo scavo della TBM di due avanzamenti (due anelli completi) e un vagone per il personale in caso di emergenza posizionato presso il California switch nel backup della TBM, con una lunghezza totale pari a 300 m. Durante lo scavo convenzionale, lo smarino è stato trasportato per mezzo di locomotive elettriche e di vagoncini “Decauville”. Un escavatore elettrico su rotaia è stato impiegato per caricare lo smarino sui vagoni, al fine di poterlo così trasportare nell’apposita area di deposito. Gestione del contratto A causa delle condizioni geologiche sfavorevoli la Committenza ha dovuto concedere all’impresa CMC una proroga dei tempi di messa in opera sino alla fine di Marzo 2007. Nonostante le grandi difficoltà riscontrate durante lo scavo delle gallerie e grazie agli sforzi profusi da tutti gli interessati, è stato possibile rispettare la scadenza imposta dall’autorità Kunming Municipal Government e concludere così oltre alle opere civili anche i test non previsti nel contratto prima della fine di Marzo. Le prove volte a collaudare la struttura sono state effettuate con successo tra l’8 ed il 23 Marzo 2007 e tutti i partecipanti, inclusi gli abitanti di Kunming, hanno festeggiato l’arrivo dell’acqua il 25 Marzo. Pöyry Infra si è occupata delle trattative, delle modifiche contrattuali e delle variazioni amministrative dovute alla modifica del metodo di scavo. Il progetto è ormai nella fase conclusiva e si stanno seguendo le ultime procedure: accettazione da parte dei clienti finali, consegna del progetto al committente e assistenza sino all’entrata in esercizio. Cliccare cn/48. 16/07.