La costruzione delle discenderie sulla Linea AV Lione-Torino - Prima parte
Annunciato nel 1990 come un semplice prolungamento della linea passeggeri ad Alta Velocità tra la Francia e l'Italia, il collegamento ferroviario Lione-Torino oggi è una risposta sostenibile ed ecologica alle necessità di trasporto merci. Si tratta di far passare la ferrovia sotto le Alpi, tra Saint-Jean-de-Maurienne in Francia, a 570 m di altezza, salendo a 752 m e uscendo in Val di Susa in Italia a 580 m. Il tracciato non avrà mai una pendenza superiore al 12,5°/°° Questo tracciato piatto permetterà di trainare un treno merci con una sola locomotiva, mentre le linee storiche, arrivando ad altezze ben superiori, necessitavano anche 2 o 3 locomotori.
Il tunnel transfrontaliero della Lione-Torino sarà completato da due altri tunnel sotto i massicci della Chartreuse e di Belledonne in Francia e da altre gallerie sul lato italiano il cui tracciato è in via di revisione in seguito alle manifestazioni di protesta del 2005 contro il progetto nella Val di Susa a causa dell'uranio e dell'amianto trovati nella montagna.
Urgenza ecologica
I tunnel stradali a due-quattro corsie realizzati tra gli anni '60 e '80 (Monte Bianco, Frejus, Gran San Bernardo, Gottardo, San Bernardino, Brennero e Tauri) hanno favorito un vero boom del trasporto merci su strada: nel 2006 sulle Alpi sono passate almeno 154 milioni di tonnellate di merci a fronte dei 70 milioni del 1984. Ogni giorno 9.800 camion attraversano la frontiera franco-italiana e per il 2020 si prevede saranno 1,5 milioni in più all'anno.
Il progetto rivisto, presentato dall'Italia a Luglio, è in fase di analisi da parte della UE a Bruxelles che dovrebbe pronunciarsi entro fine Novembre. Il tunnel sarà costruito, ma c'è il rischio che venga realizzato con grande ritardo. Un nuovo tracciato più a sud rispetto a quello inizialmente previsto abbrevierebbe il tunnel di base tra Francia ed Italia da 52,7 km a 51,5 km, uscendo a Chiomonte invece che a Venaus, la valle divenuta il simbolo della resistenza all'AV ferroviaria. Collegarsi a www.notav.it
Finanziamento
La Lione-Torino fa parte dei progetti prioritari della rete transeuropea definita dal Consiglio Europeo di Essen nel 1994. Questa rete transeuropea, lunga 65.000 km necessita di trenta nodi ferroviari, la cui realizzazione costa miliardi di Euro. In base a questo progetto, i paesi coinvolti nella costruzione possono richiedere un finanziamento UE per coprire sino al 30,5% del costo totale. Ma occorre che agiscano rapidamente. La Commissione Europea ha previsto un finanziamento di 8 miliardi di Euro per il periodo 2007-2013, ma il numero di progetti previsti supera la capacità di un possibile finanziamento. Pressate dalle scadenze di bilancio, Francia e Italia hanno presentato domanda per 725 milioni di Euro per questo periodo. Cliccare qui. Il progetto della Lione-Torino, comprese tutte le strutture tra le due città, ha un valore stimato di circa 12,5 miliardi di Euro. Il costo previsto per la tratta transfrontaliera del collegamento ferroviario, cioè per il tunnel di base, ammonta a 7,6 miliardi di Euro, finanziato dall'Italia (63%) e dalla Francia (37%), anche se il tunnel di base ha solo 10 dei suoi 52 km in territorio italiano.
Lavori preliminari alla costruzione del tunnel di base
La società italo-francese Lyon Turin Ferroviaire (LTF) è il committente del progetto. E' stata creata il 3 Ottobre 2001 da Réseau Ferré de France (RFF) e da Rete Ferroviaria Italiana (RFI), su richiesta dei governi francese e italiano, dopo l'accordo internazionale di Torino del 29 Gennaio 2001, per realizzare gli studi preliminari e i lavori preparatori della tratta franco-italica del progetto, cioè del tunnel transfrontaliero di 52,7 km da Saint-Jean-de-Maurienne a Bussoleno. Cliccare qui, fr/11 e it/80. Consultare E-News Weekly 27/2007, 15/2007, 7/2007, 1/2007, 2/2006, 50/2005, 46/2005 e 34/2005. Collegarsi a www.ltf-sas.com, www.transalpine.com e a www.transpadana.org
I primi lavori in Francia riguardano la costruzione delle tre discenderie, da ovest ad est, a Saint-Martin-la-Porte, La Praz e Modane-Villarodin-Bourget. Si tratta di accessi intermedi per entrare nella galleria di base della futura linea ferroviaria ad alta velocità Lione-Torino, con l'obiettivo tecnico di conoscere meglio i terreni e che in futuro serviranno da accesso per la manutenzione e i soccorsi.
Una volta terminato l'asse del futuro tunnel di base, si prevede di scavare dei cunicoli esplorativi lungo il suo tracciato. Queste gallerie sono in fase di ridefinizione e saranno oggetto di nuove gare d'appalto, non facendo parte dei contratti in corso. Il progetto iniziale prevedeva una galleria ovest di 2 km e una galleria est di 1,8 km a Saint-Martin-la-Porte; una galleria ovest di 2 km a La Praz; una galleria ovest di 900 m e una galleria est di 2.050 m a Modane-Villarodin-Bourget.
Sul lato italiano, la costruzione del cunicolo esplorativo di Venaus è stata annullata a causa della forte opposizione degli abitanti della Val di Susa.
Geologia e ldrogeologia
Per preparare il cantiere, nel 1990, gli scienziati e i geologi dell'Ufficio ricerche geologiche e minerarie (BRGM), delle Università di Grenoble e Chambery, dell'Università di Torino in collaborazione con SEA Consulting e del Politecnico di Torino hanno analizzato e mappato la zona per fornire agli ingegneri la migliore cartografia geotecnica e idrogeologica possibile, una descrizione delle rocce in funzione di parametri importanti per lo scavo. Gli specialisti hanno registrato almeno 25 tipi i rocce, con tre livelli di fratturazione per un totale di 75 casi possibili. Un vero patchwork. Questo è il motivo per cui si è conservato un margine finanziario, pari al 12% dei 7,6 miliardi di Euro previsti, per la tratta internazionale del progetto e quindi per il tunnel di base. Collegarsi a www.brgm.fr, www.polito.it, www.dst.unito.it e a www.seaconsult.eu.
Un altro problema è la pressione, che può causare fenomeni di decompressione violenta. Terreni spingenti provocano un restringimernto della galleria. Infine, un'ulteriore insidia è l'acqua. Più si scava in profondità, meno acqua si incontra, ma più la sua pressione è elevata.
A fronte di queste sfide, i geologi hanno effettuato più di 150 perforazioni, lunghe da 50 a 1.600 m, per carotaggi verticali, diagonali e orizzontali all'interno dell'asse del futuro tunnel, per un totale di 55 km. Sono state fatte anche due perforazioni di tipo petrolifero, molto più costose, ma in grado di fornire molte più informazioni.
I geologi non solo hanno prodotto delle sezioni geologiche previsionali, ma in certi settori hanno realizzato un modello tridimensionale del sottosuolo per il calcolo della sua probabilità in termini di tipologia di roccia e di geometria delle formazioni geologiche. Questa vasta mappatura è stata necessaria per due ragioni: innanzitutto per la dimensione del progetto a due canne parallele e poi per la sua complessità ai piedi della discenderia di Modane, dove saranno posizionati una rete di binari secondari e un centro di soccorso e medico.
La discenderia di Saint-Martin-la-Porte
L'ATI composta da Razel e dai suoi soci Bilfinger Berger, Pizzarotti e Granulats Rhone-Alpes (GRA), ha iniziato a costruire la discenderia Saint-Martin-la-Porte nel Marzo 2003, valore contratto 40,4 milioni di Euro. L'ATI composta da Egis (ex Scetauroute), Antea e Alpina si occupa della Direzione Lavori. Collegarsi a www.razel.fr, www.bilfinger.de, www.pizzarotti.it, www.egis.fr, www.antea-ingenierie.fr e ad www.alpina-spa.it
Le stesse imprese si sono recentemente aggiudicate un contratto da 72 milioni di Euro per continuare e terminare la discenderia. I lavori prevedono un tunnel di circa 780 m, con sezione pari a 112 m2, le opere annesse e i carotaggi. La stessa ATI di consulenti si è aggiudicata un contratto da 3,1 milioni di Euro per la direzione lavori.
La discenderia è a canna singola, lunga 2.280 m, con diametro di scavo esterno pari a 13,40 m, diametro interno finito di 9,00 m e con una larghezza utile pari a 6,45 m. Sono previste alcune nicchie di servizio con dimensioni 15 m x 6 m.
Per quanto riguarda la geologia, dopo un primo tratto di circa 800 m di arenarie di buona e ottima qualità, si è entrati gradualmente in una formazione di carbonifero produttivo (houiller d'Encombres) con notevoli problemi di convergenza. Non vi è mai stata presenza né di acqua né di gas metano. L'ammasso roccioso si presenta molto caotico e compaiono contemporaneamente, ma con percentuali variabili argilliti, carbone, arenarie e scisti grigi, scisti neri, cataclasiti e arenarie psammitiche. L'indice GSI (Geological Strength Index), valore medio di 38, non subisce tuttavia variazioni importanti. La copertura in questa zona varia da 250 a 600 m.
In data 18 Luglio 2007 i lavori di scavo erano giunti a 1.600 m e al 9 ottobre 2007 erano a 1651 m. Il progetto esecutivo viene redatto dalle imprese di costruzione e sottoposto per approvazione alla direzione lavori che si avvale di esperti sia interni alle società che formano la direzione lavori stessa, sia esterni e di fama internazionale. Sul cantiere, gli ingegneri stanno verificando se con leggere modifiche alle fasi esecutive sia possibile ottimizzare ulteriormente le lavorazioni.
Nei primi 800 m sé stato utilizzato il metodo drill&blast, impiegando un Rocket Boomer XL3 C dell'Atlas Copco e gli esplosivi, con un avanzamento di 0,5 m al giorno. Il sostegno è composto da bulloni auto perforanti, da elementi in vetroresina (al fronte), da bulloni tipo Swellex, da centine di acciaio normali e mobili, da calcestruzzo proiettato con fibre Dramix, e da elementi di calcestruzzo fibro-rinforzato deformabili. Collegarsi a www.bekaert.com
Su proposta della direzione lavori, in accordo con LTF e con l'ATI delle imprese di costruzione, si è deciso di modificare la metodologia di scavo e il tipo di sezione, a partire dalla progressiva 1.250 in poi, a causa delle fortissime convergenze, utilizzando un escavatore Caterpillar con martellone e con altro strumento.
Inizialmente il progetto della discenderia di Saint-Martin-la-Porte prevedeva una sezione di scavo a ferro di cavallo. Tale sezione ha subito varie modifiche fino alla terza modifica, adottata nel tratto di discenderia soggetto a elevate convergenze, dalla progressiva 1.250 alla 1.384. Questa sezione prevedeva una geometria a ferro di cavallo dotata di un sostegno di tipo cedevole e un trattamento di consolidamento del nucleo davanti al fronte e della zona di calotta. Il sostegno è costituito da centine cedevoli tipo TH 44/58 ogni metro, 24 bulloni autoperforanti di lunghezza 8 m in calotta e piedritti, 10 bulloni autoperforanti di lunghezza 8 m in arco rovescio, otto bulloni tipo Swellex Mn12 di lunghezza 4 m in calotta, rete elettrosaldata diametro 8 mm, maglia 150 x 150 mm e calcestruzzo proiettato, fibrorinforzato di spessore 20 cm. Il consolidamento è effettuato per mezzo di 54 elementi in vetroresina, forniti da Elas Geotecnica e lunghi 15 m e ricoprimento minimo di 6 m e 20 bulloni autoperforanti 8 m iniettati in calotta. Collegarsi a www.swellex.com e a www.elasgeotecnica.it
Dopo la progressiva 1.384 si è scelto di adottare una nuova sezione di avanzamento, modificando altresì il sistema di rivestimento e stabilizzazione adottato in precedenza. La sezione è di tipo policentrico (quasi circolare). Il consolidamento del nucleo davanti al fronte richiede un maggior numero di elementi in vetroresina (121) rispetto alla sezione precedente, che sono installati in modo da formare un anello di rinforzo sul contorno del cavo. L'avanzamento è attuato in due fasi.
Durante la fase 1 si mettono in opera centine cedevoli tipo TH 44/58 ogni metro, calcestruzzo proiettato fibrorinforzato di 10 cm di spessore, oltre a 32 bulloni autoperforanti di lunghezza 8 m su tutto il contorno del cavo, nonché otto bulloni tipo Swellex Mn 12 di lunghezza 4 m in calotta.
La fase 2, posta in opera a una distanza di circa 15 m dal fronte di scavo, consiste nella posa di un prerivestimento costituito da calcestruzzo proiettato fibrorinforzato, di spessore 20 cm, centine cedevoli e elementi deformabili HIDCON (high deformable concrete), che hanno lo scopo di consentire un comportamento deformativo del cavo in condizioni controllate.
Nella fase 3, ad una certa distanza dal fronte di scavo, viene quindi installato l'arco rovescio definitivo in calcestruzzo gettato in opera, seguito dalla chiusura completa del cavo con il rivestimento finale in calcestruzzo. La caratteristica più importante e innovativa è la presenza di elementi di calcestruzzo ad alta deformabilità (HIDCON) in grado di assorbire una deformazione del 45-50% e garantire un carico assiale uniforme, che si traduce in un'azione di confinamento sul contorno del cavo. Questi elementi sono installati in corrispondenza delle giunzioni delle centine cedevoli. Inizialmente si è operato con otto elementi (quattro per lato), posti in opera ai piedritti e in calotta. A partire dalla progressiva 1.450 circa si è deciso di installare un ulteriore elemento deformabile al centro dell'arco rovescio.
Data la geometria delle centine, la convergenza massima ammissibile per la posa in opera della fase 2 è pari a 600 mm. Se tale valore viene raggiunto prima del passaggio alla fase 2 si opera una riprofilatura del cavo. Gli interventi di consolidamento sono estesi a tutto il fronte di scavo in direzione orizzontale e sul contorno in corrispondenza di calotta e piedritti. La capacità deformativa della sezione in fase 2 consente un'ulteriore convergenza dell'ordine di 400 mm.
I mezzi utilizzati o ancora in uso sono un jumbo Atlas Copco XL3 C, due bullonatori Boltec 435H dell'Atlas Copco, un escavatore Caterpillar 325 LN, un escavatore Kobelco, una sonda Casagrande X per le perforazioni dei chiodi in vetroresina, una pala Volvo LC 220, due robot per spritzbeton Normet Spraymec 9150 WPC, una piattaforma con elevatore centine Normet Himec 9810 B HEX, una piattaforma elevatrice tipo Merlo, tre-quattro dumper Volvo A25D e quattro autobetoniere Dieci F7000. Vedere qui le immagini. Collegarsi a www.atlascopco.it oppure a www.boomer-rig.com, www.cat.com, www.casagrandegroup.com, www.volvo.com/constructionequipment, www.normet.fi, www.merlo.com e a www.dieci.com
Per lo smaltimento dello smarino si è utilizzato per circa 1.200 m un nastro trasportatore e poi i dumper. 43/07.

Il jumbo di Atlas Copco, Rocket Boomer L2 C e la piattaforma Himec di Normet a Modane, Settembre 2007

Per la discenderia di Saint-Martin-la-Porte, alcune informazioni sono tratte da relazioni e rapporti del Prof. Giovanni Barla, direttore del DIST (Dipartimento di Ingegneria Strutturale) del Politecnico di Torino, consulente della Direzione Lavori.