tunnelbuilder in italiano

La dimensione del progetto e la serrata programmazione per aprire la linea tra le stazioni OR Tambo e Sandton, a soli 45 mesi dall'inizio dei lavori della prima fase e 54 mesi per la seconda fase, sono le principali sfide del Gautrain.
L'ATI Bombela ha deciso di aumentare la propria capacità, ha acquistato equipaggiamento supplementare e ha aperto pozzi aggiuntivi. La costruzione del tunnel avviene da nove accessi e 12 fronti, in modo da rispettare il cronoprogramma per l'apertura al traffico del progetto, malgrado alcuni ritardi. Tra i motivi di ritardo la difficoltà di gestire 43 cantieri aperti contemporaneamente, l'aver trovato un fiume sotterraneo vicino alla stazione Park, la geologia disomogenea del Sud Africa e la difficoltà di reperire personale qualificato locale. E' stato organizzato un programma intensivo di formazione per trovare il personale necessario. Il fatto di avere oltre il 90% della forza lavoro locale, permette di fronteggiare le necessità del progetto e di sostenere lo sviluppo socio-economico della provincia di Gauteng.
Difficoltà esterne, come l'attuale crisi energetica o la disponibilità di energia nel futuro, sono preoccupazioni aggiuntive.
La costruzione del tunnel sotto Johannesburg obbliga a ridurre il più possibile il disturbo alla popolazione (attenuazione del rumore intorno ai cantieri ) e l'impatto delle interruzioni di circolazione. Le vibrazioni dovute alle esplosioni e i cedimenti intorno agli edifici e ai cantieri sono monitorati 24 ore su 24.
L'utilizzo di diverse tecniche per lo scavo del tunnel (drill&blast, scavo in terreni sciolti con volte ad ombrello di infilaggi e TBM) è una grande difficoltà, poiché ogni metodo ha le proprie peculiarità e richiede personale specializzato. La sezione del tunnel a singolo binario è troppo piccola per utilizzare gli equipaggiamenti disponibili normalmente sul mercato. Gli equipaggiamenti sono larghi almeno 2 m e per la maggior parte fabbricati su ordinazione.
Ulteriore tema da considerare sono le condizioni difficili del terreno. Lo scavo avanza molto lentamente nelle zone con bassa copertura e in granito completamente decomposto sotto il livello di falda del Rosebank settentrionale. I principali dicchi si sono incontrati nei pressi della stazione Sandton, con terreni molto poveri e con infiltrazioni di acqua oppure molto duri (sino a 400 MPa).
I terreni sono molto fratturati ed è stata segnalata un'importante infiltrazione tra la stazione Park e il pozzo E2. Il 9 Luglio il terreno ha ceduto sulla via Oxford di Rosebank, a nord di Johannesburg. Il cedimento è avvenuto come conseguenza della mancanza di terreno sopra la TBM che normalmente si trova a 12 m di profondità. Non si registrano vittime, danni alla TBM o al tunnel già realizzato. Il crollo non influirà in modo significativo sul cronoprogramma. La zona coinvolta non fa parte della tratta che dovrà essere pronta per la Coppa del Mondo del 2010 e il cui completamento è previsto per Marzo 2011. Cliccare qui per approfondimenti.
Stazioni in sotterraneo
La costruzione delle due stazioni in sotterraneo di Park e Rosebank segue il medesimo principio. Si tratta di strutture a cielo aperto, realizzate con paratie a Park e all'interno di pareti di pali a Rosebank. I due binari del treno e le piattaforme per i passeggeri si trovano al piano inferiore. Le sale macchine, l'entrata dei passeggeri e la biglietteria sono all'entrata. Il tetto del terzo piano chiude la stazione e sarà coperto con 2-5 m di materiale per ripristinare le strade e il livello del terreno come erano prima della costruzione
Le due stazioni misurano 165 m x 20 m e sono entrambe collegate al tunnel tramite tratte in cut&cover: Park nord con 70 m di tunnel in cut&cover, misure 10 m x 20 m, Rosebank sud con 72 m di tunnel in cut&cover, misure 6 x 10 m; Rosebank nord con 193 m di tunnel in cut&cover, misure 6 x 6 m. Vicino alle stazioni, saranno inoltre costruiti parcheggi per le auto a Park (8 piani) e a Rosebank. (3 piani).
La stazione di Sandton è una stazione sotterranea con tre binari e tre piattaforme per i passeggeri. La sua costruzione avviene da due pozzi principali: il pozzo sud, 22 m x 20 m x 55 m di profondità e il pozzo nord 60 m x 22 m x 50 m di profondità. Entrambi i pozzi sono collegati tramite una caverna di 10 m x 10 m x 85 m che comprende due binari con 5 m di altezza. Un'altra caverna a singolo binario, misure 8 m x 8 m, è collegata alla caverna principale tramite 5 by-pass. Il pozzo nord sarà utilizzato per l'entrata passeggeri e il pozzo sud come sala macchine. Di fianco alla stazione sarà costruito un parcheggio sotterraneo.
Pozzi
Per ragioni di sicurezza, nel tratto a binario unico, il tunnel è collegato alla superficie ogni chilometro tramite i pozzi di emergenza (da E1 a E7):

La TBM aveva iniziato lo scavo della tratta di Rosebank,a nord di Johannesburg, a Gennaio 2008 e, a fine Settembre aveva scavato 2.233 m nel sottosuolo verso la stazione Park. La geologia in questa zona presenta un alto livello di falda freatica e percentuali diverse di rocce dure, arenarie e terreni saturi. La TBM può scavare 80 mm/min di roccia, che equivale in media a 11 m di tunnel al giorno. La durata prevista dello scavo con TBM è di circa 14 mesi. La TBM è guidata da un tecnico, all'interno di una cabina situata nella prima parte del back-up. La camera di controllo è dotata di sistema computerizzato di controllo e di guida, con schermi che mostrano in tempo reale lo stato dei diversi sottosistemi, come la pressione della TBM, la velocità di rotazione della testa e la posizione dello scudo. Le telecamere a circuito chiuso installate davanti alla testa fresante permettono al personale di controllare la stabilità del fronte. Il pilota, ricevendo continue informazioni dai diversi sistemi, è in grado di guidare la TBM, verificandone in tempo reale la posizione effettiva, lungo tutto il tunnel, rispetto al tracciato teorico. La TBM lavora 24 ore al giorno con una pausa di 3 ore per la manutenzione.	Nastro trasportatore di Marti Technik
Dietro la testa fresante si trova la camera dove si accumula lo smarino, prima della sua estrazione con un trasportatore a coclea. Lo smarino è quindi trasportato con un nastro trasportatore fabbricato da Marti Technik sino al pozzo sud di Rosebank, da dove viene smaltito con camion. Il nastro si estende con l'avanzamento della TBM, sino ad arrivare ad una lunghezza complessiva di 3 km ed è progettato per trasportare 450 t/ora. Collegarsi a www.martitechnik.ch La TBM può lavorare in due modi, modalità aperta e chiusa. In modalità aperta, la TBM può lavorare come una TBM da roccia dura convenzionale, frantumando il fronte di roccia con i taglienti. La roccia scavata è quindi raccolta con le benne e portata all'inte rno della testa fresante e quindi riversata su un nastro trasportatore. La TBM può passare a lavorare in modalità chiusa nel caso in cui si imbatta, durante lo scavo, in terreni disgregati e materiali sciolti. In modalità chiusa, la TBM è in grado di operare in entrambe le submodalità (EPB o aria compressa). In modalità EPB, la pressione esercitata dai terreni al fronte si compensa con la pressione esercitata dallo smarino nella camera della testa fresante. In modalità con aria compressa, la pressione della falda freatica è compensata dalla testa fresante riempita solo parzialmente di smarino e dalla pressione dell'aria contenuta nella zona superiore della testa fresante. In terreni con abbondante presenza di acqua, è necessario applicare l'aria compressa al fronte, per prevenire l'abbassamento del livello della falda freatica. La pressione dell'aria compressa evita l'infiltrazione dell'acqua nel tunnel e il collasso della galleria. Il tunnel ha un diametro interno di 5.860 m ed esterno di 6.460 m, con uno spessore del rivestimento in conci di 300 mm. Il rivestimento permanente, 17.400 conci di calcestruzzo, è posato in opera durante l'avanzamento della TBM, grazie ad un sofisticato erettore di conci interno allo scudo. L'erettore, all'interno della coda dello scudo, posiziona i conci prefabbricati a formare un anello completo. Un anello è composto da una chiave di 2 t e da 5 conci di 4,1 t e larghi 1,5 m (tre normali e due per il posizionamento della chiave). Una volta installati i conci, si provvede al loro ancoraggio. La chiave chiude l'anello.	La TBM durante la cerimonia di battesimo, pronta e in attesa di scavare la stazione Rosebank
I conci prefabbricati sono prodotti da Southern Pipeline Contractors (SPC) nello stabilimento a circa 25 km ad est di Johannesburg. Nel procedimento di fabbricazione dei conci si utilizza un super-plastificante fornito da Chryso. Il consorzio Bombela, ha assegnato a SPC, appartenente al gruppo francese Vinci, un contratto triennale per la fabbricazione dei conci. Chryso ha effettuato diverse analisi di laboratorio, per ottimizzare la formula del calcestruzzo. Il super-plastificante Premia 100 New Generation, è uno dei principali componenti del calcestruzzo, che contiene anche ceneri volatili, scorie di alto forno, e cemento Portland ordinario. Premia 100 ha un ruolo importante nella riduzione della quantità d'acqua contenuta nella miscela, permettendo così resistenze superiori. Nelle specifiche di costruzione dei conci si chiede un calcestruzzo con una resistenza alla compressione pari a 55 MPa. La composizione del calcestruzzo è stata stabilita da Bombela e SPC, per la realizzazione di conci prefabbricati da utilizzarsi per il rivestimento del tunnel. Collegarsi a www.spc.co.za e a www.chryso.com Per assicurare l'impermeabilità del rivestimento, si applica una guarnizione perimetrale su ogni concio. Per approfondimenti sulla sezione di Gautrain, scavata con TBM, cliccare qui.