ITMI971500A1

ITMI971500A1 - Procedimento costruttivo per l'allargamento di gallerie stradali autostradali o ferroviarie senza interrompere il traffico

Info

Publication number: ITMI971500A1
Application number: IT97MI001500A
Authority: IT
Inventors: Pietro Lunardi
Original assignee: Rocksoil S P A
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1998-12-25
Also published as: ES2253794T3; US6375390B1; EP0887512A2; JP2000199397A; JP3631908B2; IT1297270B1; ATE313004T1; ITMI971500A0; EP0887512A3; DE69832759D1; EP0887512B1

Description

Descrizione dei Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “PROCEDIMENTO COSTRUTTIVO PER L’ALLARGAMENTO DI GALLERIE STRADALI, AUTOSTRADALI O FERROVIARIE, SENZA INTERROMPERE IL TRAFFICO”

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un procedimento costruttivo per l'allargamento di gallerie stradali, autostradali o ferroviarie, senza interrompere il traffico.

Con le aumentate esigenze di traffico, si ha sempre più spesso la necessità di allargare le sedi stradali, autostradali o ferroviarie per aumentare le loro caratteristiche.

Se il problema è risolvibile abbastanza facilmente, nel caso di arterie che corrono per l’intera lunghezza in superficie, la sua risoluzione si presenta assai complessa e quasi impossibile quando le stesse attraversano tratti di galleria.

Infatti, l'allargamento di una galleria in esercizio comporta problemi che riguardano principalmente il disagio degli utenti, la loro sicurezza, problemi tecnici ed operativi connessi con l’avanzamento d'allargo in un terreno già disturbato dallo scavo precedente, nonché problemi per quanto concerne la situazione tenso-deformativa, durante l’esecuzione delle operazioni di allargo.

Il compito che si propone il presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti attuando un procedimento costruttivo che consenta di allargare gallerie stradali, autostradali e ferroviarie, senza richiedere l'interruzione del traffico.

Nell’ambito di questo compito, uno scopo particolare del presente trovato è quello di attuare un procedimento che offra adeguate garanzie di sicurezza per gli utenti, minimizzando il più possibile i loro disagi.

Un altro scopo del presente trovato è quello di studiare un procedimento dotato di un'estrema flessibilità neil’adattarsi a qualsiasi tipo di terreno e di situazione tenso-deformativa che si possa verificare durante la sua esecuzione.

Il procedimento in oggetto, inoltre, assicura il rispetto delle tempistiche previste in sede di progetto, indipendentemente dal tipo di terreno e di situazione tenso-deformativa da affrontare, contenendo e pianificando in maniera certa i costi ed i tempi di realizzazione, allo scopo di ridurre al minimo le deviazioni delle corsie di traffico e, quindi, i disagi per l’utenza.

Il procedimento in oggetto è in grado di risolvere il problema della probabile presenza, al contorno del cavo esistente, di una fascia di terreno che ha già subito fenomeni di plasticizzazione e che non deve venire ulteriormente disturbata.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di proporre un procedimento, che consenta di realizzare l’allargamento delia sezione trasversale della galleria, senza provocare l'innesco di dannosi fenomeni deformativi nel terreno, che si tradurrebbero in ingenti spinte sul rivestimento della galleria finale allargata e in cedimenti differenziali in superficie, pericolosi per le eventuali strutture esistenti.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri, che risulteranno meglio evidenziati in seguito, vengono conseguiti da un procedimento costruttivo per l'allargamento di gallerie stradali, autostradali o ferroviarie, senza interrompere il traffico, caratterizzato dal fatto di comprendere:

- una prima fase nella quale si esegue lo scavo, per campioni, del terreno compreso tra il profilo teorico della futura galleria allargata e quello della vecchia galleria esistente;

- una seconda fase, nella quale si esegue la posa in opera, per campioni, a ridosso del fronte di scavo del rivestimento definitivo, costituito da uno o più archi di conci prefabbricati secondo il principio della “volta attiva’'.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del procedimento, che costituisce l’oggetto del presente Brevetto di invenzione, risulteranno maggiormente evidenziati attraverso l'esame della descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del procedimento medesimo, illustrata, a titolo indicativo, ma non limitativo, con l'ausilio dei disegni allegati, in cui:

la figura 1 illustra, schematicamente, l'esecuzione del procedimento secondo il trovato con la galleria sezionata longitudinalmente in un piano verticale;

la figura 2 è una sezione delia figura 1 eseguita lungo l'asse ll-ll;

la figura 3 illustra, schematicamente, in una sezione eseguita similmente alla figura 1 , la fase di posa dei conci alternata alla fase di scavo del fronte;

la figura 4 è una sezione della figura 3 eseguita lungo l'asse IV-IV;

la figura 5 illustra schematicamente una galleria in fase di allargo sezionata trasversalmente, nell'ipotesi di una soluzione con un elemento strutturale di collegamento tra la gallerìa allargata e l'arco a rovescio della galleria esistente;

la figura 6 illustra la gallerìa della figura 5, in una sezione longitudinale; la figura 7 illustra, schematicamente, una galleria in fase di allargo, sezionata trasversalmente, nell’ipotesi di una soluzione con un nuovo arco rovescio gettato in opera;

la figura 8 illustra la gallerìa della figura 7, in una sezione longitudinale.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, il procedimento in oggetto prevede, in sostanza:

- una prima fase, nella quale si esegue lo scavo per campioni - (la cui misura dipende dalle caratteristiche dei terreni interessati) - del terreno compreso tra il profilo teorico della futura galleria allargata 1 e quello della vecchia galleria esistente 2;

- una seconda fase, nella quale si esegue la posa in opera, per campioni -(di dimensioni adeguate allo scavo eseguito nella fase precedente) - a ridosso del fronte di scavo - (e cioè ad una distanza massima di 2-3 metri) - del rivestimento definitivo, costituito da uno o più archi di conci prefabbricati 3, secondo il principio della “volta ativa";

- una terza fase, nella quale si realizza un’eventuale strutura di fondazione (arco rovescio).

Qualora risulti necessario, prima di eseguire la prima fase del procedimento, si può eseguire una fase preparatoria nella quale si opera sul terreno compreso tra il profilo teorico della futura galleria allargata 1 e quello della vecchia galleria esistente 2, procedendo all’esecuzione di interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo di allargo quali: il "jet grouting" in orizzontale o, in alternativa, il pretaglio meccanico od il consolidamento in avanzamento mediante tubi di vetro-resina, valvoiati e inietati.

A seconda della lunghezza del campo di intervento operato nella fase preparatoria, le successive fasi di scavo e di rivestimento - (prima e seconda fase) - si potranno alternare anche più volte, in modo da conseguire una correta sovrapposizione tra campi di intervento di fase preparatoria successivi.

Durante le prime due fasi è operativo, all'interno della sagoma della vecchia galleria, un guscio di acciaio 4 di protezione del traffico, al di sopra del quale si muovono ed operano i macchinari predisposti per l'esecuzione degli interventi previsti.

L'intercapedine 5 tra questa protezione metallica ed il rivestimento delia galleria esistente è riempita di materiali fonoassorbenti ed antiurto.

Il guscio di acciaio 4, di lunghezza pari ad almeno 4 volte il diametro della galleria da allargare, occupa spazi relativamente modesti entro quest'uitima, permetendo di realizzare gli interventi, senza interrompere il traffico sulle corsie di marcia esìstenti.

Al termine della seconda fase esecutiva, il guscio 4 viene traslato in avanti per fa lunghezza di un campo e le diverse fasi sono ripetute ciclicamente sino a completare l’allargamento dell'intera galleria.

L'adozione nella eventuale fase preparatoria, degli interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo e, nella prima e seconda fase, delio scavo per campioni con immediata realizzazione del rivestimento definitivo di conci prefabbricati 3 di calcestruzzo secondo il principio della "volta attiva", è la chiave di volta che, rendendo possibile ('arrestare sul nascere, anche a breve distanza dal fronte, di qualsiasi eventuale fenomeno deformativo permete di superare bitte le problematiche connesse alla risposta deformativa dell'ammasso.

Le varie fasi del procedimento in oggeto vengono in seguito descritte più approfonditamente.

La fase preparatoria delle lavorazioni del procedimento in oggeto prevede, come si è deto, la realizzazione di interventi di rinforzo del fronte di scavo e l’esecuzione, in funzione del contesto geologico-geotecnico in cui si opera, di interventi di precontenimento del cavo alternativi tra loro, quali: il “jet grouting" in orizzontale, il pretaglio meccanico od il consolidamento in avanzamento mediante tubi di vetroresina 13 valvolati ed iniettati al contorno del cavo.

Nella prima fase del procedimento, secondo il trovato, vengono eseguiti lo scavo di allargo e la demolizione della vecchia galleria.

Queste operazioni vengono eseguite per campioni di ridotta profondità (da 60 a 150 cm), in funzione della situazione tenso-deformativa del terreno in cui si opera e delle dimensioni dei conci prefabbricati 3, previsti per la realizzazione del rivestimento definitivo (vedi seconda fase esecutiva).

Qualora la situazione io consenta, è possibile scavare per una profondità multipla di quella dei conci 3 previsti e poi porre in opera più archi di conci prefabbricati 3.

Il macchinario previsto per lo scavo è costituito da una o più frese e da potenti cesoie per il taglio delle centine e degli elementi metallici costituenti il rivestimento della vecchia galleria da demolire. Esso opera completamente al di sopra del guscio in acciaio 4 di protezione del traffico.

La seconda fase esecutiva prevede la messa in opera del rivestimento definitivo della galleria allargata, costituita da archi di conci 3, prefabbricati.

Le lavorazioni si svolgono con le seguenti modalità:

A) trasporto dei conci 3 fino al fronte, mediante l’ausilio di appositi nastri trasportatori posizionati su un lato della galleria allargata;

B) applicazione, alle due estremità trasversali, del concio 3 da posare in opera e su quella longitudinale che andrà a contatto deH'arco di rivestimento già montato, di resina epossidica a presa ritardata;

C) sollevamento e posizionamento del concio 3 mediante macchina posaconci, movimentando per primi quelli che saranno collocati più in basso, da entrambi i lati della gallerìa, e poi a salire gli altri, fino a chiudere la volta con il concio di chiave 3a;

D) messa in opera di un riempimento di betonano fra la volta di conci prefabbricati 3 ed il materiale a tergo;

E) messa in pressione del martinetto del concio di chiave 3a per fare aderire perfettamente i vari conci 3 e produrre immediatamente la necessaria pressione di contenimento sull'ammasso al contorno della gallerìa allargata, secondo i principi della “volta attiva”.

In questo modo, anche in seguito, sarà sempre possibile aumentare la pressione attraverso il concio di chiave 3a, in funzione del comportamento del terreno.

Nella terza fase esecutiva, la struttura di fondazione, qualora necessaria, viene realizzata mediante la messa in opera di un semplice collegamento 20 tra il rivestimento della nuova gallerìa allargata e l’arco rovescio 21 di quella vecchia, oppure mediante il getto di un vero e proprio arco rovescio 22.

Durante questa terza fase esecutiva, per il mantenimento del traffico in galleria, occorre distinguere tra due casi:

- qualora si tratti, infatti, di gallerie ferroviarie, una volta allargata la galleria, è necessario comunque arrestare il traffico dei treni per ripristinare i binari. Nel frattempo, si prowederà a realizzare la struttura di collegamento tra il rivestimento definitivo della gallerìa allargata e l'arco rovescio di quella vecchia o (qualora le esigenze statiche lo richiedessero) a gettare in opera l'arco rovescio;

- qualora, invece, si tratti di gallerie stradali a canna unica, organizzando opportunamente le lavorazioni di realizzazione della fondazione e di allargo della sede strada^ il traffico può sempre essere mantenuto in esercizio su almeno una corsia per ogni senso di marcia. Analogamente, in quelle autostradali a doppia canna con due corsie per ogni senso di marcia, il traffico può essere sempre mantenuto in esercizio su almeno una o due corsie per ogni senso di marcia, giostrando opportunamente tra le due canne le lavorazioni necessarie per l’esecuzione delle opere di fondazione di ampliamento della sede stradale ed eventualmente deviando il traffico secondo le necessità sulle corsie di volta in volta disponibili.

Da quanto descritto in precedenza e dall'analisi delle figure dei disegni allegati, si può rilevare come il trovato raggiunga pienamente gli scopi proposti.

(n particolare, si desidera sottolineare che il procedimento, secondo il trovato, consente di risolvere le problematiche specifiche dell'allargamento delle gallerie siano esse stradali, autostradali o ferroviarie, permettendo di mantenere aperto il traffico, durante le lavorazioni.

In particolare, il procedimento, secondo il trovato, con l'eventuale adozione di "interventi di precontenimento del cavo", è in grado di contenere o addirittura di annullare i fenomeni deformativi del fronte e del cavo e, quindi, di evitare l'allentamento incontrollato dell'ammasso in cui si opera, assicurando la sicurezza degli scavi.

La realizzazione di un rivestimento definitivo realizzato per archi di conci prefabbricati secondo il principio delia “volta attiva”, posta in opera su sfondi ridotti e, quindi, a breve distanza dal fronte di scavo, evita la messa in opera di interventi di stabilizzazione ad azione passiva quali lo spritz-beton e le centine.

La possibilità offerta dal procedimento, secondo il trovato, di ricomprimere il rivestimento definitivo, mediante il martinetto del concio di chiave, consente di ricentrare i carichi, qualora si verificassero momenti flettenti tali da parzializzare la sezione resistente dell'arco di conci prefabbricati.

La meccanizzazione spinta delle diverse fasi esecutive del procedimento, secondo il trovato, con conseguente regolarizzazione delle cadenze di avanzamento e riduzione dei tempi costruttivi, sono tutti fattori che si ripercuotono vantaggiosamente sull'economia del cantiere e sulle produzioni ottenibili.

Inoltre, la possibilità di eseguire tutte le lavorazioni di allargo proteggendo la sede stradale con un guscio di acciaio sotto il quale il traffico può continuare a scorrere in condizioni di sicurezza, limita notevolmente i disagi per gli utenti.

L'estrema versatilità del procedimento consente, infine, di operare nelle più svariate condizioni di terreno e di stato tenso-deformativo, in assolute condizioni di sicurezza.

Ovviamente, tale procedimento è stato precedentemente descritto ed illustrato, a puro titolo di esempio indicativo ed al solo scopo di dimostrazione della pratica attuabilità e delle caratteristiche generali della presente Invenzione.

Alio stesso potranno essere apportate tutte quelle modifiche alla portata di un esperto del ramo e suscettibili di rientrare nell'ambito dei concetti innovativi sopra esposti.

Claims

R I V E N D I C AZ I O N I 1. Procedimento costruttivo per l'allargamento di gallerìe stradali, autostradali o ferroviarie, senza interrompere il traffico, caratterizzato dal fatto di comprendere: - una prima fase nella quale si esegue lo scavo, per campioni, del terreno compreso tra il profilo teorico della futura gallerìa allargata e quello della vecchia galleria esistente; - una seconda fase, nella quale si esegue la posa in opera, per campioni, a ridosso del fronte di scavo del rivestimento definitivo, (e cioè ad una distanza massima di 2-3 metri), costituito da uno o più archi di conci prefabbricati secondo il principio delia "volta attiva".
2. Procedimento, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, prima di tale fase si opera sul terreno compreso tra il profilo teorico della futura galleria allargata e quello della vecchia galleria esistente con interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo di allargo.
3. Procedimento, come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una terza fase, nella quale si realizza la struttura di fondazione (arco rovescio) per adeguarla alla gallerìa allargata.
4. Procedimento, come alia rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che, durante l'esecuzione delle prime due fasi e durante gli eventuali interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo di allargo, viene disposto, all'interno della sagoma della vecchia galleria, un guscio di acciaio di protezione del traffico, al di sopra del quale si muovono ed operano i macchinari predisposti per l'esecuzione degli interventi richiesti dalle suddette prime due fasi e dagli interventi di rinforzo dei fronte di scavo e di precontenimento dei cavo di allargo.
5. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dai fatto che l'intercapedine compresa tra la sagoma della vecchia gallerìa ed il guscio di acciaio viene riempita con materiale fonoassorbente e/o antiurto.
6. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il suddetto guscio di acciaio presenta una lunghezza pari ad almeno 4 volte il diametro della gallerìa da allargare.
7. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, di volta in volta, dopo l'esecuzione della seconda o terza fase, il guscio viene traslato in avanti per la lunghezza di un campo e le fasi operative de) procedimento vengono ripetute ciclicamente fino a completare l'allargamento dell'intera galleria.
8. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo di allargo comprendono interventi secondo la tecnica del “jet grouting" in orizzontale.
9. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i suddetti interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo in allargo comprendono interventi secondo la tecnica del pretaglio meccanico.
10. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli interventi di rinforzo del fronte di scavo e di precontenimento del cavo di allargo comprendono interventi secondo la tecnica del consolidamento in avanzamento mediante tubi di vetro-resina valvolati ed iniettati al contorno del cavo.
11. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, nella prima fase, si esegue lo scavo di allargo e la demolizione della vecchia galleria.
12. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, al termine di tale seconda fase, viene iniettato un riempimento di betoncino tra la volta di conci prefabbricati ed il materiale a tergo.
13. Procedimento, come ad una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la posa in opera degli archi di conci prefabbricati in tale seconda fase comprende: il trasporto dei conci fino al fronte di scavo; l’applicazione alle due estremità trasversali del concio da posare in opera e su quella longitudinale che andrà a contatto con l’arco di rivestimento già montato, di resine epossidiche a presa ritardata; il sollevamento e posizionamento dei conci mediante una macchina posa-conci, movimentando per primi quelli che saranno collocati più in basso, da entrambi i lati della galleria, e poi a salire gli altri fino a chiudere la volta con il concio di chiave; la messa in pressione del martinetto del concio di chiave per fare aderire perfettamente i vari conci e produrre immediatamente la necessaria pressione di contenimento sull’ammasso al contorno della galleria allargata secondo il principio della ‘Volta attiva”.
14. Procedimento costruttivo per l’allargamento di gallerie stradali, autostradali o ferroviarie, senza interrompere il traffico, come ad una o più rivendicazioni precedenti, il tutto, in sostanza, come più ampiamente descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.