La possibilità di costruire gallerie in ambiente urbano con l’ausilio di conci prefabbricati rappresenta una soluzione estremamente funzionale. Permette infatti di evitare limitazioni e problemi al traffico di superficie ed eventuali cedimenti del terreno che potrebbero propagarsi a grandi distanze con conseguenze negative sull’ambiente costruito.

Per questo motivo sempre più spesso si fa ricorso a tecniche meno invasive, basate sulla meccanizzazione spinta dei processi costruttivi, che, utilizzando macchinari in grado di scavare in terreni complessi, installano contemporaneamente il rivestimento finale della galleria realizzato con conci prefabbricati in calcestruzzo.

Un chiaro esempio dei vantaggi offerti dagli scavi meccanizzati è la galleria Caltanissetta, l’opera principale del progetto di adeguamento della “strada degli scrittori”, la strada statale 640 che collega Porto Empedocle allo svincolo autostradale di Caltanissetta. La galleria si sviluppa al di sotto dell’area urbanizzata del capoluogo ed è stata realizzata con una TBM-EPB in un contesto geologico complesso.

L’opera ha richiesto grandi sforzi realizzativi e uno studio approfondito delle condizioni strutturali e geotecniche dell’intervento. Durante lo scavo si è reso necessario gestire, tra gli altri fattori, il monitoraggio del rivestimento e gli effetti del terreno scavato durante l’avanzamento della “talpa”.

La galleria Caltanissetta, su commissione di ANAS, è stata eseguita dalla Società C.M.C. attraverso la controllata Empedocle 2 Scpa. L’opera è costituita da due canne parallele della lunghezza di circa 4 km ciascuna. Per lo scavo meccanizzato è stata utilizzata una TBM-EPB (Tunnel Boring Machine in modalità Earth Pressure Balance) a piena sezione dal diametro di oltre 15 metri, tra le più grandi mai utilizzate.

I tempi di realizzazione dello scavo di entrambe le canne sono stati di 545 giorni effettivi, con una media di scavo di 14,30 metri / giorno, con picchi di 30,00 metri/giorno.

Il rivestimento definitivo della galleria Caltanissetta è costituito da un anello di conci prefabbricati in calcestruzzo armato realizzati da SICEP SpA. L’anello di rivestimento ha un diametro esterno di 14,65 m, uno spessore di 0,60 m e una larghezza di 2,00 m ed è composto da otto conci e una chiave.

I conci utilizzati sono di tipo universale. Ciò consente, mediante la rotazione dell’anello, di ottenere curvature variabili del tracciato, sia planimetriche che altimetriche, oltre che a correggere deviazioni dal tracciato durante lo scavo senza la necessità di utilizzare conci con geometrie specifiche.

Il mix design dei conci è stato accuratamente progettato per raggiungere alte prestazioni: test eseguiti hanno evidenziato resistenze pari a R_ck 90 MPa. Sono stati inoltre utilizzati aggregati basaltici provenienti da cave di pietra lavica della città di Catania in combinazione a un filler calcareo.

Oltre all’ottimizzazione del processo produttivo del rivestimento definitivo della galleria, l’accurata progettazione del mix design finale ha portato ad un aumento della vita utile della struttura da 50 a 90 anni. L’implementazione di aggregati basaltici, inoltre, ha contribuito ad ottenere anche un’alta resistenza al fuoco e stabilità contro le elevate temperature, aspetto di fondamentale importanza per la sicurezza in caso di eventi incidentali.

Per la realizzazione della commessa, Sicep ha installato all’interno del proprio stabilimento di Belpasso un impianto a carosello costituito da 4 serie complete di casseri distribuiti lungo la linea di produzione con le diverse postazioni di lavoro e due linee di maturazione forzata a vapore.

Il concio, dopo la maturazione forzata con vapore, viene prelevato tramite una ventosa e trasferito alla zona di post-stagionatura all’interno dello stabilimento dove rimane per 24 ore, prima di venire capovolto tramite ribaltatore a libro. La stessa ventosa preleva un concio che ha completato il ciclo di post-stagionatura e lo carica sul ribaltatore. Dal ribaltatore il concio viene trasferito sulla postazione di applicazione della guarnizione e alla fine prelevato da un carrello a forche per essere trasportato all’esterno in area stoccaggio, pronto per essere trasportato.

La maturazione, forzata mediante l’immissione di vapore d’acqua, viene effettuata all’interno di un forno predisposto per il contenimento di 24 carrelli posizionati su due linee. Il tempo di permanenza di un concio nel forno è di 360 min. Un’adeguata suddivisione tramite tende separatrici permette di regolare l’andamento delle temperature lungo il ciclo di maturazione. All’interno del forno i casseri avanzano per spinta di una postazione ogni due cicli. Il concio, una volta estratto dalla cassaforma, viene ribaltato e completato con la posa della guarnizione e con l’identificazione visiva (anche questa automatizzata grazie all’utilizzo di un software progettato e realizzato da SICEP) solamente dopo la post-stagionatura di 24 ore all’interno dello stabilimento.

Le fasi produttive dei conci prefabbricati sono descritte nel video seguente.

Per la realizzazione della galleria Caltanissetta la produzione media giornaliera è stata di 72 conci, pari a 8 anelli completi, per oltre 400 mc di calcestruzzo.

A regime, la produzione ha raggiunto 81 conci corrispondenti a 9 anelli completi al giorno, pari a 450 mc di calcestruzzo prodotto al giorno.

La produzione complessiva per tale commessa è stata di circa 36.000 conci, pari a 4.000 anelli e più di 200.000 mc di calcestruzzo.

Una delle maggiori sfide è stata quella di garantire una produzione tale da consentire un avanzamento della TBM senza interruzioni e rallentamenti. Per ottenere ciò, la produzione, a seconda delle esigenze di cantiere, è avvenuta su 3 turni giornalieri e 6 giorni alla settimana.

La produzione dei conci prefabbricati è stata eseguita in marcatura CE.

La realizzazione della galleria Caltanissetta ha confermato l’importanza di una buona collaborazione tra tutti gli attori in gioco, che ha consentito di vincere le sfide tecnologiche più avanzate. Un’altra scelta efficace è stata l’accurata progettazione del mix design che ha comportato una drastica limitazione degli effetti sui conci dovuti alle spinte elevate e alle imprecisioni durante la fase operativa di montaggio.