Grandi Opere Le gallerie naturali della Catania-Siracusa · piantistica, oltre ad ulteriori...

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Autostrade9/2008 LE STRADE

Grandi Opere

NELL’AMBITO DELLA REALIZZAZIONE DELL’ASSE AUTOSTRADALE MES-SINA-SIRACUSA-GELA È IN CORSO DI COMPLETAMENTO IL TRATTO CA-TANIA-SIRACUSA. PARTE TECNICAMENTE PIÙ SIGNIFICATIVA DELL’OPE-RA È COSTITUITA DA CINQUE GALLERIE NATURALI A DOPPIO FORNICEAUTOSTRADALE PER UNA LUNGHEZZA COMPLESSIVA DI QUASI SEI KM.L’ORGANIZZAZIONE DEI CANTIERI E LE SOLUZIONI PROGETTUALI ADOT-TATE HANNO CONSENTITO DI COMPLETARE I TUNNEL IN TEMPI DI EC-CELLENZA.

Le gallerie naturali della Catania-SiracusaSergio Bandieriingegnere Pizzarotti & C SpA

Enrico Maria Pizzarotti ingegnere Pro Iter Srl

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La nuova infrastruttura viaria denominata “Catania-Siracusa” costituisce la variante autostradale allaSS 114 “Orientale Sicula”. L’asse stradale ha una

lunghezza complessiva di circa 25 km, svincoli esclu-si, ed è composto percentualmente dalle seguenti ca-tegorie di opere:• viadotti 17%,• gallerie naturali 24%,• gallerie artificiali 11%,• tratti in rilevato/trincea 48%.L’importo complessivo dei soli lavori ammonta a 518milioni di euro, di cui 151 milioni, corrispondenti al 29%dell’importo per le gallerie naturali, il cui scavo, ini-ziato nei primi mesi del 2005, è stato completato nelmaggio 2007. In tab. 1 si riportano le lunghezze del-le gallerie naturali (riferite alle singole canne, com-prensive dei tratti realizzati in artificiale).

TAB. 1 LUNGHEZZA DELLE GALLERIE NATURALIGalleria Asse CT-SR Asse SR-CT

San Demetrio 2895,25 m 2948,51 m

Filippella 1335,00 m 1297,35 m

Agnone I 290,00 m 290,34 m

Agnone II 220,5 m 217,29 m

Serena 1190,00 m 1181,76 m

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1a. L’autostrada Catania-Siracusain costruzione

1b. AutostradaCatania-Siracusa,

tratto in costruzione.Fonte Anas

Catania

Augusta


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trano unità silicoclastiche deposte in ambiente conti-nentale e transizionale dovute soprattutto allo sman-tellamento dei depositi vulcanici. Nell’area nordorien-tale sono infatti evidenziate sequenze vulcaniticheriferibili al Tortoniano (Formazione di Carlentini) e alPliocene terminale, rappresentate da colate basaltiche,orizzonti vulcanoclastici grossolani e fini e da sedimentiintercalati. Al fine di desumere i dati necessari per lacaratterizzazione geologica, geotecnica e geomecca-nica, sono state eseguite, dalla fase di progettazionepreliminare (1998) fino alla fase di progetto esecutivodi dettaglio, diverse campagne di indagini in sito con-sistenti in sondaggi geognostici a carotaggio conti-nuo con esecuzione di prove SPT, prelievo di campio-ni per prove di laboratorio e installazione di piezometria tubo aperto (circa 12.000 m), prove penetrometri-che statiche (circa 4.000 m), prospezioni sismiche downhole e indagini sismiche a rifrazione (2.000 m e 4.000m). In particolare i sondaggi geognostici della campa-gna integrativa sono stati realizzati con apparecchia-ture idonee a recare il minor disturbo possibile alla roc-cia, ottenendo così risultati attendibili e chiarificatoridell’effettivo stato degli ammassi rocciosi in profondi-tà. Per quanto riguarda le gallerie naturali, le indaginihanno condotto alla determinazione dei principali para-metri significativi dei litotipi interessati dallo scavo, evi-denziati in tab. 2.Come è desumibile dalla tab. 2, lo scavo delle galle-rie ha interessato formazioni sia sedimentarie di origi-ne marina che vulcaniche, con intercalati livelli di pi-roclastici a testimonianza dell’intensa attività eruttiva

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QUADRO GEOLOGICO E GEOMECCANICOL’area interessata dal progetto è ubicata nella Siciliaorientale e si estende tra le province di Catania eSiracusa. In questo settore gli elementi fisiografici prin-cipali sono la Piana di Catania a Nord ed il Plateau Ibleoa Sud; entrambi gli elementi sono delimitati a Est, inmare, dalla Scarpata di Malta. La piana di Catania èuna depressione ampia e articolata impostata sull’e-stremo lembo settentrionale della zolla crostale afri-cana, su cui sovrascorrono le strutture complesse co-stituenti la Falda di Gela. Questo lineamento crostale,orientato NE SW, costituisce il fronte di avanzamentodella catena appenninica sul Plateau Ibleo. La depres-sione isostatica in corrispondenza del fronte oroge-netico ha generato una fossa in subsidenza, con svin-colo verso il Plateau Ibleo tramite un sistema di faglienormali a gradonata. La struttura che ne deriva, laFossa Gela-Catania, è stata quindi suturata da sedi-menti più recenti, inizialmente marini fino ai terminiPliocenici e successivamente continentali. La succes-sione del Plateau Ibleo è prevalentemente carbonati-ca di acque basse per quanto riguarda le unità pre-Messiniane. Sul margine NW, subsidente, si instauranocondizioni bacinali che permangono fino a parte delPleistocene, espresse da sedimenti marnosi ed argil-losi, mentre sul plateau condizioni di mare basso sonotestimoniate da unità biocalcarenitiche come il mem-bro di Melilli della Formazione dei Monti Climiti; si trat-ta in generale di formazioni calcaree ben stratificate,massicce, con livelli marnosi subordinati, cui suben-

TAB. 2 PARAMETRI GEOMECCANICI DEI LITOTIPILitotipo GSI γ (kN/m3) σci (MPa) mi Ed (GPa)

Calcareniti Pleistoceniche 65-70 22 11-14 15 7.9-11.8

Membro basale delle Calcareniti Pleistoceniche 55-60 22 2-4 7-20 1.9-3.6

(conglomerati, marne, marne calcaree)

Lenti di marne argillose-argille marnose con livelli

di sabbie fini all'interno di Membro basale 30 19 1-2 5 0.3-0.45

delle Calcareniti Pleistoceniche.

Vulcaniti plio-pleistoceniche (basalti) 50-55 24 45-60 25 6.7-10.3

Formazione di Monte Carrubba (calcareniti) 50-55 22 30-40 12 5.4-8.4

Formazione di Carlentini (vulcanoclastiti) 35-40 23 12-20 13-14 1.4-2.5

Formazione di Carlentini (basalti) 50-55 24 30-70 25 5.4-11.1

GSI: Geological Strength Index (Hoek 1994, Hoek, Kaiser and Bawden 1995, Hoek and Brown 1997, Hoek,

Marinos and Benissi, 1998, Marinos and Hoek, 2000)

σci: resistenza a compressione monoassiale della roccia intatta

mi: costante di Hoek-Brown relativa alla roccia intatta

Ed: Modulo di deformabilità dell’ammasso roccioso

γ: peso dell’unità di volume dell’ammasso roccioso


che ha caratterizzato questo settore dell’isola. I litoti-pi sedimentari (fatta eccezione per le calcareniti dellaformazione di Monte Carrubba) e le vulcanoclastiti pos-sono essere classificate come rocce tenere. Inoltre, fat-ta eccezione per le Calcareniti e le Vulcaniti Plio-plei-sticeniche, tutte le formazioni presenti alle quote discavo sono caratterizzate da una elevata eterogenei-tà litologica e meccanica dovuta sia ai frequenti pas-saggi eteropici, per ciclica trasgressione e regressionedel mare, che alla presenza di ripetuti livelli vulcano-clastici debolmente cementati (formazioni complesse)(fig. 9a, 9b, 10, 11).

LAY-OUT, IMPIANTI E DOTAZIONI DI SICUREZZALe gallerie sono state progettate in osservanza delle“Norme funzionali e geometriche per la costruzione del-le strade” (DM 5/11/2001, n. 6792 e DM 22/04/2004, n.67/S), dei “Requisiti minimi di sicurezza per le galleriedella Rete stradale transeuropea” (Direttiva 2004/54/CE,attuata con D.Lgs. 5/10/2006, n. 264) e delle “Lineeguida per la progettazione della sicurezza nelle galle-rie stradali” dell’ANAS (novembre 2006). La carreg-giata autostradale è composta da due corsie di marciada 3.75 m, da una corsia d’emergenza da 3 m e da unabanchina in sinistra di larghezza pari a 0.7m (fig. 2).La pendenza trasversale massima è del 4.12%. La sa-goma utile è stata mantenuta di altezza (misurata inverticale) pari a 5 m nelle corsie di marcia da 3.75 me pari a 4.8 m nella banchina laterale e corsia d’emer-genza. Su entrambi i lati della pavimentazione a sal-

vaguardia dello svio degli automezzi sono stati ubica-ti profili ridirettivi a tergo dei quali sono state alloggia-te le canalizzazioni impiantistiche. Inoltre è stata pre-vista l’esecuzione di piazzole di sosta di larghezza di3 m poste ad interasse minore di 600 m, nonché la rea-lizzazione di by pass pedonali (BP-p) e carrabili (BP-c).I by-pass collegano le canne Nord e Sud e sono stati dis-posti ad interasse inferiore a 300 m (mantenendo co-munque 900 m tra due BP-c successivi), in linea con ilcriterio di raggiungibilità delle vie di fuga in caso d’in-cendio ogni 150 m. I by-pass saranno mantenuti in so-vrapressione rispetto alla galleria da appositi ventilatorie dotati di porte pedonali e carrabili REI 120 alle estre-mità. All’interno del BP c è stato ubicato un percorso pe-donale in sede separata e protetta. Lungo la galleria sonostate inoltre previste nicchie dotate di apposita attrezza-tura di emergenza, disposte ad interasse inferiore a 200m. Le piazzole di sosta in galleria hanno lunghezza net-ta pavimentata pari a circa 50 m. Le dimensioni dei by-pass carrabili e pedonali e delle nicchie SOS sono tali darendere agevole la loro fruizione e da garantirne la fun-zionalità anche nelle condizioni di impiego più gravose.Per quanto riguarda gli impianti a servizio delle galle-rie, il D.Lgs. 264 ha introdotto sostanziali integrazioni,con particolare riguardo a illuminazione, vie di fuga,ventilazione e rilevazione incendi, gruppi elettrogeni,impianti radio e video, centro di controllo, armadi SOS,impianti antincendio e sistemi di segnalazione. I siste-mi impiantistici sono stati previsti nel progetto delle di-verse gallerie congruentemente con la loro lunghezza:nelle gallerie aventi lunghezza maggiore a 500 m (San

Demetrio, Filippella e Serena) sonostate contemplate tutte le dotazionidi sicurezza, mentre nelle gallerie piùbrevi (Agnone I e II) solo le dotazio-ni minime necessarie (illuminazione,centro di controllo, armadi SOS e si-stemi di segnalazione). Inoltre ilD.Lgs 264 ha reso necessari inter-venti di adeguamento dell’esistenteCentro di Controllo ANAS, le cui di-mensioni hanno dovuto essere si-gnificativamente incrementate in re-lazione alle aumentate esigenzelegate alla nuova configurazione im-piantistica, oltre ad ulteriori interventiminori, sempre connessi alle esigenzeimpiantistiche (nicchie integrative neiby pass, cavidotti integrativi in gal-leria eccetera).

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2. Sezione architettonicagalleria

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PROGETTO E REALIZZAZIONESezioni tipoIl dimensionamento delle gallerie è stato affrontato se-guendo l’iter delle fasi necessarie per la definizione delprogetto (inteso come complesso di interventi di sta-bilizzazione, di rivestimento e di consolidamento, dimodalità e fasi di esecuzione, di specifiche tecniche deimateriali e dei mezzi e degli strumenti da impiegareper la realizzazione) descritto nel seguito. A valle del-lo studio geologico e della caratterizzazione geomec-canica dei litotipi, è stato formulata, per ogni litotipo,un’attendibile ipotesi di modello di comportamento alloscavo in funzione delle proprie caratteristiche geo-tecniche, dello stato tensionale originario e delle con-dizioni locali e al contorno (coperture, corticalità, mor-fologia, idrogeologia, ecc.). La scelta di modelli costitutivicoerenti con il modello di comportamento del terrenoha permesso di passare a una successiva fase di si-mulazione della realizzazione dello scavo, attraversomodellazioni numeriche (FDM). Queste analisi, ripetu-te per ogni tratta a comportamento e con condizioniomogenee in cui può essere suddiviso il tracciato, sonorisultate indispensabili per definire la necessità degliinterventi di consolidamento, stabilizzazione e rive-stimento e le tempistiche di messa in opera. Esse han-no fornito l’andamento in funzione della distanza dalfronte di scavo delle convergenze, degli spostamentiassiali del fronte, delle plasticizzazioni, dei tassi dideconfinamento. La valutazione dei risultati di questesimulazioni ha consentito di delineare la strategia dicostruzione in termini di modalità e fasi costruttive edi interventi da applicare per il miglioramento delle ca-ratteristiche del terreno, per fornire le necessarie pres-sioni di confinamento e per evitare l’innesco di processidi instabilità o di eccessive deformazioni. Definiti gli in-terventi e le modalità di scavo e di applicazione, ne è

stata verificata l’adeguatezza con un’ulteriore fase dimodellazione delle fasi costruttive, ripetuta iterativa-mente fino all’ottimizzazione degli interventi.L’individuazione della soluzione ottimale ha com-portato, oltre che la validazione della strategia di co-struzione in termini di effetti sul terreno e sulle strut-ture eventualmente presenti sul contorno della cavità,anche la verifica strutturale degli interventi di so-stegno, consolidamento e rivestimento. La fase con-clusiva dell’iter di progettazione ha condotto alla tra-duzione in termini di specifiche tecniche della strategiadi costruzione definita e verificata nonché alla reda-zione del programma di prove e di controlli in corsod’opera per la verifica delle ipotesi di progetto, per ilcontrollo del reale comportamento del terreno e perl’eventuale ottimizzazione del progetto. Dato il va-lore relativamente contenuto delle coperture roccio-se lungo il tracciato delle gallerie (copertura massi-ma circa 60 m) in rapporto alle caratteristichegeomeccaniche delle formazioni interessate, l’appli-cazione delle varie sezioni tipo (fig. 3), in funzionedel comportamento della cavità allo scavo, è avve-nuta principalmente in ragione della variabilità del-la qualità geomeccanica dei litotipi attraversati, qua-lificata attraverso la classificazione tecnica che fariferimento al parametro RMR (Rock Mass Rating,Bieniawski 1989). In particolare: • nelle zone di imbocco, in probabile presenza di roc-cia alterata, per le ridotte coperture e la presenza dimateriali allentati, è stata progettata una sezione tipocon centine e betoncino proiettato fibrorinforzato, do-tata di infilaggi metallici e consolidamento del frontein avanzamento (GA-Ci), al fine di assicurare la stabi-lità del fronte e di scongiurare il possibile verificarsi dicamini;• nelle zone di roccia tettonizzata, dove le analisi han-

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3. Sezioni tipo gallerienaturali


no evidenziato possibili fenomeni di instabilità delfronte, è stata prevista l’adozione di due sezioni tipodistinte in funzione della lunghezza della tratta di ap-plicazione: per brevi passaggi in faglia, una sezio-ne di scavo cilindrica con centine e betoncino proiet-tato fibrorinforzato ed elementi strutturali in VTR sulfronte e sul contorno (sezione tipo GA-B2p). In al-ternativa, in condizioni geomeccaniche particolar-mente sfavorevoli previste per tratte di lunghezza si-gnificativa, è stata predisposta una sezione di scavotronco-conica, con infilaggi metallici sul contorno etubi in VTR sul fronte (GA-C1);• dove la scadente qualità geomeccanica (classe V)era determinata dalla presenza di litotipi con matri-ce particolarmente poco resistente, è stata previ-sta una sezione con centine e betoncino proiettatofibrorinforzato, consolidamento del fronte in VTR echiodature radiali in corrispondenza dei piedritti aven-ti lo scopo di costituire un vincolo immediato per ilrivestimento di prima fase prima della fase di gettodell’arco rovescio (GA-B2);• nelle zone di classe IV, l’avanzamento ha previsto una

sezione (GA-B1) con centine e betoncino proiettato fi-brorinforzato, chiodature radiali in corrispondenzadei piedritti, con eventuali interventi di consolidamen-to sul fronte qualora le condizioni locali dell’ammassolo rendessero necessario e comunque in caso di so-ste prolungate;• la sezione tipo adottata in classe III ha comportatola messa in opera di betoncino proiettato fibrorinfor-zato e chiodature in calotta, dove erano possibili rila-sci di blocchi (GA-A1). In alternativa è stata previstala sezione tipo GA-A1L priva di arco rovescio, da ap-plicare esclusivamente nelle tratte caratterizzate dacondizioni geomeccaniche particolarmente favorevoli(resistenza a compressione monoassiale di matrice su-periore a 30MPa), con intensità della fatturazione e del-l’alterazione modeste e in assenza di venute d’acqua;• per le piazzole di sosta, sia in classe III che in clas-se IV, in relazione alle maggiori dimensioni della cavi-tà è stato previsto un rivestimento di prima fase co-stituito da centine, betoncino proiettato fibrorinforzatoe chiodatura radiale a protezione dei piedritti (PS-B1 ePS-B2).

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4. Imbocco SanDemetrio Sud (scavi)


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IMBOCCHIGalleria San DemetrioL’area di imbocco Nord ha interessato i litoti-

pi di origine sedimentaria appartenenti alle

Formazioni delle Calcareniti Pleistoceniche; in

questo tratto i piani di strato presentavano

blanda inclinazione verso NW, con angoli com-

presi tra 10° e 20° circa, mentre le sequenze

sedimentarie si presentavano con spessori su-

periori ai 60 m. L’attacco degli scavi in sotter-

raneo di entrambe le canne è stato ubicato

in corrispondenza di una parete rocciosa af-

fiorante, fortemente inclinata e immergente

con direzione che diverge di pochi gradi ri-

spetto all’asse del tracciato stradale.

L’area d’imbocco Sud è stata impostata nei

termini basaltici della Formazione di Carlentini

che si presentavano in bancate massive in-

tercalate da orizzonti stratoidi di brecce vul-

canoclastiche con spessore di pochi decime-

tri. L’attacco degli scavi è stato ubicato in

corrispondenza di una parete rocciosa subaf-

fiorante inclinata di circa 30° rispetto all’oriz-

zontale e con immersione sostanzialmente

parallela al tracciato.

Per entrambi gli imbocchi, sono stati previsti

scavi di approccio con pendenza 5/1 nell’am-

masso roccioso e 1/1 nello strato più super-

ficiale di coltre di riporto o di alterazione, sta-

bilizzati tramite chiodature e betoncino

proiettato armato (fig. 4).

Galleria FilippellaL’imbocco Nord ha interessato un rilievo ri-

modellato a terrazzamenti a uso agricolo. Dal

punto di vista litologico lungo tale versante

la situazione si presentava piuttosto complessa

in quanto affioravano sia rocce ignee sia vul-

canoclastiti con sottili livelli sedimentari di na-

tura carbonatica. Tra i livelli basaltici e le sot-

tostanti vulcanoclastiti era osservabile un livello

di spessore metrico di alterazione dell’am-

masso roccioso, verosimilmente connesso a

circolazione idrica in corrispondenza di una

locale variazione di permeabilità.

Gli scavi della canna Sud attaccavano in modo

pressochè frontale, guadagnando dopo uno

sbancamento di lunghezza ridotta la copertu-

ra necessaria allo scavo a foro cieco. La can-

na Nord, invece, incideva per un tratto lungo

quasi 230 m il versante laterale del dosso, con

coperture sopra la calotta della galleria molto

basse o addirittura, in certi tratti, assenti.

Nella configurazione sopra delineata, piutto-

sto che procedere con un doppio ordine di

paratie berlinesi con connessi problemi di pros-

simità tra le zone interessate dai tiranti e quel-

le interessate dallo scavo della canna Sud, si

è optato per la realizzazione di una paratia in

pannelli in c.a., in grado di fornire maggiore ri-

gidezza rispetto alla precedente e con la ne-

cessità di un solo ordine di tiranti. Viste le ca-

ratteristiche geomeccaniche dei materiali in

sito, con orizzonti rocciosi basaltici caratte-

rizzati da medio-alta resistenza a compres-

sione, per la realizzazione di tali pannelli non

è stato possibile prevedere l’utilizzo di una co-

mune benna mordente, ma è stato necessa-

rio ricorrere allo scavo con idrofresa.

L’area d’imbocco Sud ha interessato la quo-

ta di passaggio tra le sovrastanti calcareniti

della formazione di Monte Carrubba e la for-

mazione di origine vulcanica di Carlentini. Il

passaggio tra le due formazioni era localmente

caratterizzato dalla presenza di strati argilli-

ficati di potenza variabile. Nella zona in og-

getto, a una quota prossima al fondo scavo, si

è rinvenuto uno strato argilloso avente spes-

sore di 5 m e giacitura suborizzontale, tendente

a digradare verso Sud, salvo presentare irre-

golarità dovute a locali dislocazioni tettoniche.

Il substrato roccioso di natura calcarenitica,

che risultava subaffiorante al di sotto di una

coltre di copertura localmente assente o di

spessore modesto, ha permesso la scelta pro-

gettuale di realizzare la trincea di approccio

agli scavi in sotterraneo mediante sbancamenti

stabilizzati con interventi di chiodatura siste-

matici.

Galleria Agnone IAnche in questo caso sono stati realizzati sca-

vi di approccio, in un ammasso roccioso co-

stituito da vulcaniti basiche, con pendenza 5/1

nell’ammasso roccioso e 1/1 nello strato più

superficiale di coltre di riporto o di alterazio-

ne, stabilizzati tramite chiodatura, previa mes-

sa in opera di uno strato di betoncino proiet-

tato armato con rete elettrosaldata (fig 5).

Galleria Agnone IIL’area di imbocco Nord ha interessato un ver-

sante costituito da vulcaniti basiche apparte-

nenti al complesso delle Vulcaniti Plio

Pleistoceniche (basalti fratturati). L’attacco de-

gli scavi in sotterraneo di entrambe le canne è

stato ubicato in corrispondenza di un versante

naturale con inclinazione indicativamente di

13°÷17°. Il substrato roccioso di natura vulcani-

ca, che risultava subaffiorante al di sotto di una

coltre di copertura localmente assente o co-

munque di spessore modesto, nonostante il suo

stato di fratturazione, non presentava partico-

lari problemi di stabilità. Sono stati quindi pre-

visti scavi con pendenza 5/1 nell’ammasso roc-

cioso e 1/1 nello strato più superficiale di coltre

di riporto o di alterazione, stabilizzati tramite

chiodatura realizzata previa messa in opera di

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uno strato di betoncino proiettato armato con

rete elettrosaldata. L’imbocco Sud e l’attacco de-

gli scavi in sotterraneo hanno interessato il con-

tatto tra il tetto delle Vulcaniti Plio Pleistocenice

e il Membro basale delle Calcareniti

Pleistoceniche (prevalenti conglomerati ce-

mentati). Lungo tale contatto erano previsti fe-

nomeni di instabilità dovuti al crollo di volumi-

nosi blocchi di calcareniti (Calcareniti

Pleistoceniche) a causa dell’erosione differen-

ziale agente al letto della formazione sedimen-

taria, in corrispondenza del livello conglomera-

tico (Membro Basale). Per la realizzazione della

trincea d’approccio all’imbocco naturale, la mor-

fologia del versante (interessata da fenomeni di

crollo) ha reso necessaria l’esecuzione di una

paratia tipo berlinese (figg. 6 e 7).

Galleria SerenaIl versante in corrispondenza dei due fronti di at-

tacco a Nord presentava inclinazione pari a cir-

ca 20°-30°; l’imbocco in sotterraneo ha attac-

cato il versante lateralmente (inclinazione di circa

30° rispetto all’asse del tracciato), comportan-

do uno sfalsamento dei due fronti di scavo di

una decina di metri. L’imbocco e l’attacco degli

scavi in sotterraneo hanno interessato il contat-

to tra il tetto delle Vulcaniti Plio Pleistoceniche e

il Membro basale delle Calcareniti Pleistoceniche

(prevalenti conglomerati cementati), ubicato in

corrispondenza della quota di calotta della fu-

tura galleria. La morfologia del versante ha reso

pertanto necessaria, per la realizzazione della

trincea d’approccio all’imbocco naturale, al fine

di minimizzare l’estensione verso monte degli

sbancamenti, la realizzazione di una paratia tipo

berlinese, contrastata da più ordini di ancorag-

gi passivi, costituiti da barre d’acciaio tipo

Dywidag.

L’area d’imbocco Sud presentava una strati-

grafia abbastanza complessa per l’alternanza

delle formazioni che si presentavano nella fa-

scia interessata dal passaggio delle gallerie.

Infatti, al di sotto dei depositi eluvio colluviali

di versante, costituiti da limi e limi sabbiosi con

ghiaia e ciottoli di varia natura, trovava sede la

formazione delle Vulcaniti Plio-Pleistoceniche,

intercalata da una spessa lente di marne e mar-

ne calcaree appartenenti al Membro basale del-

le Calcareniti Pleistoceniche. Quest’ultima, man

mano che si procedeva verso monte, aumen-

tava di potenza presentando nella parte su-

periore una lente di materiale costituito da mar-

ne argillose della stessa formazione, il cui limite

inferiore si trovava circa alla quota del piano

dei centri della sezione di galleria, in canna si-

nistra, e di calotta in canna destra.

La superficie di contatto tra i depositi eluvio

colluviali di versante e la sottostante forma-

zione delle Vulcaniti Plio-Pleistoceniche si

estendeva per circa 80 m oltre la progressiva

d’imbocco prevista inizialmente. Lo strato su-

perficiale presentava potenza variabile, (spes-

sore massimo circa 15 m), mantenendosi, per

tutto il tratto, inferiormente alla quota di ca-

lotta della futura galleria, fino a scomparire

in prossimità della sommità del versante, e ad

essere sostituita dalla sovrastante lente di mar-

ne argillose. Quest’ultima, dello spessore mas-

simo di circa 15 m, si estendeva verso monte,

all’interno della formazione del Membro ba-

sale, per circa 250 m lungo la canna SR-CT, e

per circa 100 m lungo la canna CT SR adia-

cente, interessando come precedentemente

detto, la parte superiore della sezione di gal-

leria.

In tale contesto, al fine di evitare, per i primi 100

m circa di galleria (tratto in cui le coperture ri-

sultano inferiori ai 10 m), l’applicazione di una

sezione tipo di scavo in sotterraneo caratteriz-

zata da pesanti e sistematici interventi di so-

stegno e consolidamento in avanzamento, sono

state operate alcune ottimizzazioni:

• arretramento della parete di imbocco di cir-

ca 80 m, in corrispondenza del tratto a basse

coperture, allo scopo di limitare il più possibi-

le lo scavo in naturale che in tale contesto sa-

rebbe risultato problematico per la stabilità

della cavità e del fronte;

• dove le coperture hanno assunto altezze mo-

deste, dell’ordine di circa 10 15 m, realizzazio-

ne di un’opera di sostegno sulle pareti di attac-

co della galleria, limitata al solo tratto di trincea

interessato dalla presenza della lente di marne

argillose, e riprofilatura del versante con pen-

denza 1/2 senza interventi di stabilizzazione fino

alla quota di imposta della paratia;

• prosecuzione della trincea di approccio con

rimodellamento delle pareti di scavo laterali

con pendenza 1/2 senza interventi di stabiliz-

zazione nella coltre superficiale e, dove lo sca-

vo ha interessato le rocce vulcaniche, pen-

denza 5/1, stabilizzata con barre tipo Dywidag

e betoncino proiettato armato con rete elet-

trosaldata.

In particolare, in corrispondenza dell’imboc-

co (fig. 8), per il sostegno della parete fronta-

le di attacco della galleria naturale e di quelle

laterali limitrofe, è stata prevista la realizza-

zione di paratie in pali in c.a. di grande dia-

metro, contrastati in testa da un solettone get-

tato in opera, sotto il quale è stato impostato

l’attacco della galleria naturale. Tale soluzio-

ne, oltre a fornire notevole rigidezza con con-

seguente limitazione di possibili movimenti

dell’ammasso a monte dell’imbocco, non ha

reso necessario alcun ordine di tiranti a so-

stegno dei pali durante le fasi di scavo.

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5. Imbocco Agnone I Sud (scavi e sistemazione definitiva)

6. Imbocco Agnone II Nord (scavi e sistemazione definitiva)

7. Imbocco Agnone II Sud (scavi e sistemazione definitiva)

8. Imbocco Serena Sud (scavi)

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72GALLERIE NATURALIL’esecuzione delle gallerie è stata effettuata con le se-guenti progressioni:• da entrambi i fronti per la galleria San Demetrio;• principalmente dal fronte Sud per la galleria Filippella;• rispettivamente dai fronti Sud e Nord per le gallerieAgnone I e Agnone II, i cui imbocchi si affacciano sullastessa valle;• principalmente dal fronte Nord per la galleria Serena,a seguito del completamento delle gallerie Agnone I e II.Per la canna Nord della galleria San Demetrio è inoltrestato approntato un ulteriore cantiere nell’area a bassecoperture, ubicato a circa 500 m dall’imbocco Nord, rea-lizzata con una porzione di galleria a cielo aperto, che hapermesso di attaccare gli scavi da Sud ancor prima di ul-timare il tratto precedente. L’abbattimento è avvenutopressoché esclusivamente con mezzi meccanici in tuttele gallerie. Durante l’avanzamento è stato effettuato uncostante rilievo delle caratteristiche geomeccaniche deifronti di scavo che ha permesso di modulare con conti-nuità l’applicazione delle sezioni tipo in funzione delle rea-li e locali caratteristiche dell’ammasso roccioso. Le mi-sure di convergenza effettuate su sezioni aventi interassepari all’avanzamento settimanale hanno fornito valoridi spostamento delle pareti di scavo al più centimetrici,fatta eccezione per la tratta della galleria San Demetriosopra evidenziata.

In tab. 3 sono riportate, per ogni galleria, le percentualisulla lunghezza delle classi geomeccaniche e delle prin-cipali sezioni tipo previste in progetto e di quelle effetti-vamente rinvenute e applicate durante lo scavo.Dai dati sopra riportati si può evincere un sostanziale mi-glioramento delle condizioni effettivamente riscontratedurante l’avanzamento rispetto alle previsioni progettualiper le gallerie San Demetrio e, in minor misura, per legallerie Filippella e Serena; viceversa, un evidente peg-gioramento rispetto alle previsioni iniziali è stato riscon-trato per le gallerie Agnone I e Agnone II. Ciò può es-sere spiegato, da un lato, con una valutazione ottimisticaa livello progettuale delle Vulcaniti Plio-Pleistoceniche (incui sono interamente scavate le gallerie Agnone I e AgnoneII), e, dall’altro, con una stima pessimistica delle pro-prietà delle formazioni sedimentarie (CalcarenitiPleistoceniche, Formazione di Monte Carrubba), rinve-nute diffusamente durante lo scavo della galleria SanDemetrio.Per quanto riguarda le sezioni tipo, rispetto alle indica-zioni progettuali, nel corso dello scavo sono state adot-tate alcune modifiche per meglio aderire all’effettivo com-portamento allo scavo rilevato in sito. In particolare:• l’ottima qualità dell’ammasso roccioso della formazio-ne di Monte Carrubba ha consentito un alleggerimentodegli interventi di chiodatura originariamente previsti;• data la continua variabilità della qualità geomeccanica

9/2008 LE STRADE

TAB. 3 PERCENTUALI DELLE CLASSI GEOMECCANICHE E DELLE TRATTE DI APPLICAZIONE DELLE PRINCIPALI SEZIONI TIPO, PREVISTE IN PROGETTO E A CONSUNTIVO, SULLA LUNGHEZZA DELLE GALLERIEGALLERIA Progetto Consuntivo

% classe sezione tipo GA % classe sezione tipo GA

San Demetrio II 5% A1a'

III 53% A1 81% A1/B1

IV 45% B1 (PS-B2) 16% B1 (PS-B2)

V 5% B2, B2p/C1, Ci 1% Ci

Filippella III 21% A1 27% A1/B1

IV 54% B1 (PS-B2) 71% B1 (PS-B2)

V 24% B2, B2p/C1, Ci 2% Ci

Agnone I III 59% A1 9% B1b

IV 32% B1 82% B1

V 9% Ci 9% Ci

Agnone II III 42% A1 4% B1b

IV 19% B1 83% B1

V 39% Ci 13% Ci

Serena III 10% A1 31% A1/B1

IV 69% B1 (PS-B2) 52% B1 (PS-B2)

V 21% B2, B2p/C1, Ci 18% B2

Autostrade

classe


nella Formazione di Carlentini e nelle VulcanitiPleistoceniche, anche in classe III è stato frequentementeapplicato un rivestimento di prima fase con centine,con passo variabile in funzione delle condizioni locali;• l’assenza di convergenze apprezzabili ha consentito diridurre o, in alcuni casi, annullare le chiodature previste,in abbinamento alla messa in opera di centine metalli-che, nelle tratte di classe IV.

Galleria San DemetrioL’ammasso roccioso appartiene sostanzialmente alla for-mazione delle Calcareniti Pleistoceniche (contenenti sab-bie cementate), alla Formazione di Monte Carrubba(Calcareniti a elevato grado di cementazione) e allaFormazione di Carlentini (Vulcanoclastiti alternate a livel-li basaltici). Le coperture massime si aggirano intorno ai60 m per entrambi i fornici ad eccezione del tratto a bas-se coperture ubicato a circa 500 m dall’imbocco Nord, ca-ratterizzato da un’ampia depressione parzialmente col-mata da depositi alluvionali e colluviali che sottende unbacino idrografico convogliante le acque sul punto di mi-nima copertura. In questo tratto è stato rilevato, all’in-terno del Membro Basale delle Calcareniti Pleistoceniche,un livello di litareniti il cui letto interessava lo scavo in chia-ve di calotta per circa 50 m lungo la canna Sud e per cir-ca 100 m lungo la canna Nord. Non era prevista una su-perficie di saturazione piezometrica continua intercettatadallo scavo; tuttavia, considerando l’elevata permeabili-tà sia primaria per porosità che secondaria per frattura-zione, e l’alternanza di orizzonti a diversa permeabilità, siritenevano possibili modesti apporti idrici connessi allapresenza di locali falde sospese. Il primo tratto di galle-ria interessante le formazioni calcarenitiche, presentavacaratteristiche geomeccaniche riconducibili prevalente-mente alla classe III, con classe IV nella zona a basse co-perture. La tratta successiva nella Formazione di Carlentini,complessa per la sua conformazione a strati degli oriz-zonti basaltici e vulcanoclastici sviluppati lungo superficisuborizzontali, veniva ricondotta prevalentemente alleclassi III e IV, con tratti di classe V in corrispondenzadella faglia normale di contatto tra la Formazione di MonteCarrubba e la Formazione di Carlentini.Nella tratta a basse coperture (circa 500 m dall’imboc-co Nord), in canna Nord, dove le coperture toccavano unminimo di 6 m, la particolare condizione geotecnica emorfologica ha condotto alla realizzazione di una porzio-ne di galleria a cielo aperto, preferibile alla soluzione insotterraneo sia per le condizioni particolarmente favore-voli per tale tipo di lavorazione in relazione all’accessibi-lità dell’area (limitrofa a un sito di cava esistente e quin-

di scarsa o nulla vulnerabilità ambientale), sia perchèconsentiva l’apertura di un fronte di attacco intermedioper lo scavo della galleria, che con i suoi quasi 3 km dilunghezza risultava la più impegnativa dal punto di vistadel rispetto delle scadenze temporali previste per la rea-lizzazione dell’autostrada. Per questa tratta gli scavi del-la trincea sono stati eseguiti con pendenza 5/1 nell’am-masso roccioso e 1/1 nello strato più superficiale di coltredi riporto o di alterazione e stabilizzati tramite chioda-ture e betoncino proiettato armato. In fase definitiva èstato previsto l’inserimento di un tratto di galleria artifi-ciale e il completo ritombamento della trincea.Come anticipato, nel corso dello scavo la qualità della roc-cia è risultata in alcuni casi migliore di quella prevista.Sono state comunque riscontrate anche alcune difficol-tà, come ad esempio in corrispondenza della progr. km6+730 in canna Sud. Si è infatti manifestato un cedi-mento del rivestimento di prima fase sul piedritto (spo-stamento di oltre 20 cm del piede centina verso la cavi-tà) per un tratto di circa 25 m, a causa della presenzadi una lente di materiale argilloso disposto lateralmentea franappoggio e non riscontrato sul fronte di scavo. Larisoluzione dell’imprevisto ha comportato l’immediatogetto del rivestimento definitivo armato nei tratti di cir-ca 35 m di galleria a cavallo dell’area deformata, previaesecuzione di interventi di chiodatura integrativa nellazona che aveva subito le deformazioni, dopo riprofila-tura dello scavo con taglio e ripristino delle centine de-formate. Sono state riscontrate anche sporadiche ma ab-bondanti venute d’acqua (fino a 30 litri/secondo di portatadi picco) che hanno richiesto localmente la messa in ope-ra di un sistema di drenaggio integrativo.

Galleria FilippellaLungo i primi 750 m circa a partire da Nord gli scavi insotterraneo hanno interessato i litotipi appartenenti allaFormazione di Carlentini (alternanze di basalti e vulca-noclastiti). Nella rimanente tratta, lo scavo ha attraver-sato per oltre 300 m il piano di contatto suborizzontaletra le Calcareniti Pleistoceniche e la sottostante Formazionedi Carlentini, poi, in prossimità dell’imbocco Sud, que-st’ultima è risultata invece a letto della Formazione diMonte Carrubba (Calcareniti a elevato grado di cemen-tazione). Le coperture massime sulla calotta delle gal-lerie sono state circa pari a 50 m sulla canna Sud e 40 msulla più parietale canna Nord.Il primo tratto di galleria (circa 500 m) interessante laFormazione di Carlentini, complessa per la sua con-formazione a strati degli orizzonti basaltici e vulcano-clastici sviluppati lungo superfici suborizzontali, era

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Gli autori desiderano ringraziare per la colla-borazione nell’esecuzione del lavoro e nella re-dazione del presente articolo tecnico i colleghi:Ing. Giovanni Pinna, Ing. Pietro Mazzoli, Ing.Isa Venturini, Ing. Denise Po, Ing. DomenicoCometti, Geol. Monica Boni, Geol. Maria Devita,Ing. Alessio Traini, Ing. Claudio Fiumara(Pizzarotti & C SpA, Parma, GeneralContractor); Ing. Maura Rivoltini, Ing. ElisabettaScattolini, Geol. Lorenzo Verzani, Ing.Pierfrancesco Redaelli, Ing. Valentina Cioci,Ing. Roberto Ghirardi, Ing. Ilaria Fornasiero(Pro Iter Srl, Milano, Consulenza geologico-geotecnica, Progettazione e Direzione Operativageotecnica di tutta l’opera, Progetto Esecutivodi Dettaglio delle gallerie naturali).


Grandi Opere Le gallerie naturali della Catania-Siracusa · piantistica, oltre ad ulteriori...

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