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Documento PDF - AMS Tesi di Laurea

1. Mes ATTI wn lt lt pre i com ES gt Y Z x gt A x 7 Figura 4 37 4 38 Particolare e parte della sezione longitudinale del nastro primario 15 NASTRO TRASPORTATORE SECONDARIO SECONDARY BELT CONVEYOR Il nastro trasportatore secondario situato trasversalmente sul secondo livello del terzo carro del back up della TBM ha la funzione di ricevere il materiale scavato dal nastro primario e trasferirlo sul nastro trasportatore installato lungo il tunnel 00091907090 000000909 lt Figura 4 39 4 40 Nastro secondario indicato in rosso nastro posizionato lungo la galleria 15 ERETTORE DEI CONCI SEGMENT ERECTOR La posa in opera del rivestimento avviene tramite l erettore costituito da una piastra di presa con ventosa guidata da due cilindri telescopici montati su un supporto rotante L erettore dei conci posizionato in corrispondenza del ponte tra lo scudo della fresa e il primo carro del back up opera all interno dello scudo di coda 71 La placca dell erettore della fresa 5 574 inoltre equipaggiata con due distanziometri laser sistema SLAM che permettono di valutare in fase di montaggio il centraggio dell anello rispetto allo scudo di coda della TBM Figura 4 41 4 42 Duplice vista dell erettore dei conci BACK UP Il back up
2. C equ IO n anello Grafico 6 31A Indicazione degli anelli che hanno presentato le migliori prestazioni in termini di avanzamento netto Riportiamo anche la dislocazione degli anelli analizzati nell ambito della tratta Argille a Palombini in Fig 6 5 se so ro s ro e 59 Figura 6 5 Posizione degli anelli migliori analizzati nell ambito della formazione APA 29 Per ragioni di spazio non riporteremo l analisi eseguita per ciascuno degli anelli sopra elencati ma a titolo esemplificativo riporteremo quella dell anello n 110 perch caratterizzato dai valori migliori di tutta la tratta Per gli altri ci limiteremo a riportare 1 risultati in termini di range ottenuti e relativo commento 145 ANELLO N 110 L anello n 110 si trova circa a met della prima tratta che la TBM si trovata a dover affrontare e la sua posizione indicata in Fig 6 6 BOLOGNA COPERTURE 24 75 25 50 27 00 28 05 Figura 6 6 Posizione dell anello n 110 nell ambito della formazione APA 29 A causa della gran mole di dati relativi all anello in esame e anche agli altri anelli esaminati questi non sono disponibili in allegato Basti pensare che per l avanzamento n 110 il numero dei dati dell ordine dei 765000 Il
3. mt l w FI di avanz amento xr ow gt __ T T BE K LI LI LL B i IM SL l e pe L BE LIE B Mie _ em DT im pen o dE p ve Rote N anello Grafico 6 26 Andamento del livello di avanzamento nell ambito dell APA Per 11 livello di efficienza tanto pi il valore basso tanto pi significa che rispetto al tempo totale di ogni avanzamento 1 tempi di fermo incidono poco Per tempi di fermo torniamo a ribadire intendiamo effettivamente tutti quei momenti in cui la macchina non sta avanzando quindi non soltanto in presenza di malfunzionamenti e problematiche varie ma anche durante il montaggio del rivestimento Se il valore si assesta attorno ad 1 significa che 1 tempi di fermo hanno inciso per la totalit nel tempo mentre per le tempistiche relative a questa macchina se il valore si assesta attorno allo 0 5 significa che 1 tempi di fermo che incidono sono solo quelli relativi al montaggio dei conci Mediamente per la formazione delle Argille a Palombini i fermi incidono per circa il 6596 vale a dire pi della met del tempo totale impiegato per l
4. Dei neun i 4 Figura 4 2 Progetto complessivo dell opera VAV 40 4 2 Il nodo della Galleria Sparvo Inquadramento generale La Galleria Sparvo si colloca entro il Lotto 6 7 l ultimo della Variante di Valico ad essere terminato e traguardo da raggiungere per l entrata in funzione di tutta la tratta La Quercia Barberino del Mugello Questo lotto interamente collocato all interno del territorio emiliano lungo 7 6 chilometri ed caratterizzato dalla presenza di e due viadotti il molino di Setta e lo Sparvo due lunghe gallerie naturali la val di Sambro con 1 suoi 3800 metri la seconda galleria pi lunga della Variante e la Sparvo lunga 2495 metri boe I LI D PC TS 24 4 n LA Y c ON nos iba hs C gt 715 gt M US gt 2 3 1 Dv F P l EX e SE 4 TN Figura 4 3 Lotto 6 7 e indicazione della posizione della Galleria Sparvo all interno di esso La galleria Sparvo ritenuta dagli esperti la pi difficile dell intera tratta della Variante di Valico dal punto di vista geologico e geomeccanico e quindi l opera che presenta la maggiore complessit realizzativa ha subito diverse modifiche progettuali nel corso degli anni In origine il progetto prevedeva che lo scavo fosse effettuato in tradizionale applicando per sezioni fortemente consolidate oltre
5. LL EHE A __ BE T E E H e e p e 2 pei pi Da 1 m oor TT XR 1T ___ __ __ _ r ri j e xL ood 1 nl E M m CECE lt 1 7 n N anello Grafico 6 11 Andamento del livello di avanzamento per la tratta fino ad oggi scavata Per il Livello di efficienza Se il valore si assesta attorno ad 1 significa che 1 tempi di fermo hanno inciso per la totalit nel tempo mentre per le tempistiche relative a questa macchina se il valore si assesta attorno allo 0 5 significa che 1 tempi di fermo che incidono sono solo quelli relativi al montaggio dei conci 245 Mediamente si raggiunge per entrambe le formazioni lo 0 65 anche la formazione delle argille a presentare 1 maggior numero di picchi e con 1 valori pi elevati 1 tempi di fermo hanno quindi inciso maggiormente nella prima tratta piuttosto che nella seconda Tale considerazione si poteva gi dedurre dalle molteplici problematiche che abbiamo evidenziato dapprima nella parte di elaborazione di ogni singola formazione e successivamente rimarcata in questa parte di confronto Livello di efficienza m T mac il
6. 41 43 Inquadramento geologico geomeccanico dell area di intervento 45 4 3 1 Unit tettoniche riconosciute nell area indagata 46 4 3 2 Condizioni geologiche presenti lungo il tracciato 46 4 3 3 Campagne geognostiche eseguite 0r rei 49 4 3 4 Le formazioni attraversate dalla Galleria Sparvo 52 4 4 La TBM pi grande del mondo EPB Herrenknecht S 574 Martina 60 4 4 1 Principio di funzionamento di una TBM EPB eee 60 4 4 2 Descrizione della macchina 220 62 443 Parametitmaccima Suello 75 5 PREVISIONE DELLE PERFORMANCE DI UNA TBM 78 5 1 Fattori che influenzano le performance di una 79 5 2 Principi di base dei modelli di previsione 60 5 9 Metodi previsione gt 62 5 3 1 Metodo NTH Norwegian Institute of Technology essen 62 5 32 Metodo CSM Earth Mechanics Institute of Colorado School of 65 5 3 3 88 5 3 4 La classifica RMR Rock Mass Rating 2 9 5 3 5 Rock Mass Excavability Index sess 93 54 Criticit e soluzioni applicativ
7. me mae we ss 36 4648 10 5 3060 iw 3230 se o os mor 205 3506 ss 18 99 mss 200 3498 5 sm im o wn mss im 3134 se s5 o 79 C 3045 22 ss i penpue se se 159 o S esr um 228 s2 15 00 1 peu 2222 ss i15 o wma 285 3172 ise 3549 4909 12 00 286 use ie 3598 sas m im o us Low 3051189 3239 se sos im o 9 288 ms is 3149 ss o ues ues ier 3952 ss as i9 o me e 556 o me _ N CONDAT GR CONDAT CONDAT CONSUMO Cu FRESABILITA Livello di 30 EP2 kg HBW kg WRS9 kg TBM kWh mm rot MN avanzamento 17 60 22 43 405 54 8361 00 13 94 17 82 397 53 8362 00 14 65 18 90 338 82 8363 00 281 00 19 52 25 82 531 66 8032 92 0 42 0 35 1 08 259 19 65 2774 42679 1137649 009 0 036 2 2 266 23 21 33 76 471 38 11783 63 0 30 0 39 0 78 __ 000 000 00 00 26 26 26 270 271 212 138 44 325 46 1002 15 14237 00 16 16 27 45 417 73 8577 63 7 9 27 274 21 27 18 30 37 80 379 41 11605 75 277 18 93 33 85 441 42 10371 91 27 279
8. 5 2 5 ip lt gt N anello 2 3 A 95 2 gt gt 35 Bp Grafico 6 28S Andamento del coefficiente di utilizzazione nell ambito della SCB Il confronto seguente fra pressione di iniezione della malta e valore medio registrato dai sensori di terra necessario per verificare che le pressioni mantenute dagli iniettori della malta sono state sufficienti per eseguire correttamente 1l riempimento a tergo dei conci Generalmente lo scostamento dovrebbe assestarsi attorno ad 1 bar ma non essendo presente in cabina il valore medio dei sensori in camera di scavo non sempre possibile seguire questa linea guida Possiamo vedere Grafico 6 295 come mediamente questo gap sia stato mantenuto ben al di sopra di quanto preventivato nella prima parte della tratta in esame per poi ridursi successivamente all anello n 260 per un breve lasso di tempo Torniamo a ribadire che tale confronto dovrebbe fornirci l informazione se il riempimento a tergo dei segmenti del rivestimento stato eseguito correttamente in realt senza un vero e proprio campionamento e mediante la sola analisi dei parametri operativi questa certezza non l avremo mai 206 psi a pui D fumi e E da da bl mi da m psi ut ut D fumi m umi gt Posa
9. Grafico 6 28A Andamento del coefficiente di utilizzazione 90 nell ambito Il Grafico 6 69A riporta un confronto necessario per verificare se le pressioni mantenute nelle linee di iniezione della malta siano state sufficienti per eseguire correttamente il riempimento a tergo dei conci Generalmente dovrebbero mantenersi scostate di un valore pari ad 1 bar rispetto alla pressione di terra media rilevata in testa ma non essendo presente in cabina il valore medio di tali sensori non sempre possibile seguire questa linea guida Possiamo vedere come mediamente questo gap sia stato mantenuto salvo le prime fasi avanzamento della macchina in cui come gi detto un po tutti 1 parametri specie legati al consumo hanno necessitato di una fase di rodaggio Tale verifica ci conferma che mediamente l iniezione a tergo del rivestimento stata eseguita correttamente anche se la certezza assoluta mediante la sola analisi dei parametri non riusciremo ad averla mai 142 Confronto pressioni linee iniezione malta media ressioni di terra 2 e i ir 1 60 1 20 0 80 040 0 00 9 mL __ me E Y 7FRESSIONE LINEE FRESSIONE LINEE SUP FRESH ONE DI TERRA Grafico 6 29A Confronto fra le pressioni di iniezione della malta e la media dei sensori di pressione di terra nell ambito dell APA 143 6 3
10. r e e pi a 14 29 22 14 32 42 14 36 02 14 39 22 14 42 42 14 46 02 14 49 22 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 15 29 22 15 32 42 15 36 02 15 39 22 15 42 42 15 59 22 16 02 42 16 16 02 16 19 22 16 32 42 16 36 02 16 42 42 2 rm Grafico 6 39A Peso del materiale smarinato comprensivo di acqua per l anello n 110 La pressione di iniezione della miscela bicomponente si assesta attorno al limite massimo proposto nell analisi complessiva presentando solo nella fase di inizio scavo valori inferiori in quanto la malta viene iniettata solo dopo aver scavato 10 cm in avanzamento I valori di picco che si presentano complessivamente nell andamento invece sono imputabili ad intasamenti delle linee che portano la pressione ad aumentare notevolmente il valore elevato visibile prima dell abbassamento drastico dovuto alla chiusura del flusso verificatasi 10 cm prima che lo scavo abbia termine Riportiamo anche l andamento medio delle pressioni per ciascuna delle 12 linee di iniezione Grafico 6 41A evidenziando che le linee 6 e 7 non sono in funzione perch si ritiene non necessarie essendo poste nella parte inferiore dello scudo e la malta in questa zona vi giunge per gravit Mediamente non si sono mai raggiunti valori superiori ai 4 bar limite che ci si impone generalmente per evitare l intas
11. cJ Ch wa C 0 m m m m m m m T DOGODO CO O O C25 zur rreunpod N anelli Grafico 6 165 Quantitativi di tensioattivo e polimero ad alta pressione iniettato nell ambito della formazione SCB Poich 1 polimero ad alta pressione ha la funzione di disgregante a differenza del polimero proveniente dai serbatoi 1 e 2 che rappresenta le vere e proprie schiume questo viene iniettato solo in alcuni casi per lubrificare la parte centrale dell area di scavo onde evitare che il materiale tenda ad impaccarsi al centro della testa Nel caso della formazione delle tipo Scabiazza non ne mai stato fatto uso Per quanto riguarda il tensioattivo la percentuale maggiore arriva direttamente dal serbatoio 1 in quanto il serbatoio 2 non viene impiegato se non in caso di necessit di maggior quantitativo di liquido o nel caso di mancato funzionamento del serbatoio 1 Osserviamo Grafico 6 165 che questa opzione si verificata un unica volta con il prevalente uso del serbatoio 1 per tutti gli altri avanzamenti L acqua addizionata alle schiume quella che viene miscelata assieme al tensioattivo e al polimero ad alta pressione e iniettata direttamente in testa mentre l acqua dello statore viene iniettata in camera di scavo per agevolare l estrazione del materiale attraverso la coc
12. 00 1704 123 267 L7 285 605 365 00 00 _ 1517 14 271 16 287 558 4L7 13 00 00 107 125 259 16 275 578 399 00 00 136 __ 00 1662 267 127 28 7 1 7 30 4 5 55 38 0 1 1 0 0 0 0 161 6 129 285 17 302 554 423 13 00 00 142 130 287 17 304 56 506 15 00 00 1505 131 255 17 272 610 439 00 1162 132 250 16 266 5 469 14 00 1269 133 265 17 282 590 465 00 00 573 _ 134 265 16 281 580 490 15 00 00 148 135 313 20 332 594 448 00 00 1228 136 256 16 272 588 476 00 00 1I60 137 246 15 262 589 469 14 00 00 12070 138 266 17 282 593 521 16 00 1192 139 248 15 263 583 471 12 00 00 1244 140 256 16 272 588 472 12 00 1356 14 255 16 271 590 454 00 00 193 142 258 16 274 587 513 13 00 00 1333 143 308 17 325 520 55 7 10 00 00 142 144 266 16 282 5735 349 09 00 925 145 246 L3 259 486 478 l4 00 1033 146 240 14 254 552 503 15 00 00 1348 147 252 15 267 557 434 13 00 00 154 148 254 16 270 582 417 13 00 1360 149 302
13. F v x Li CERE si CHER TE PEET Jh EFE 3 OTTO Figura 4 36 Tramoggia che consente di convigliate il materiale dalla coclea al nastro primario 15 La velocit di rotazione della coclea variabile tra 0 e 24 rpm circa viene regolata in funzione della velocit di avanzamento della fresa in modo da mantenere all interno della camera di scavo la pressione di lavoro desiderata NASTRO TRASPORTATORE PRIMARIO PRIMARY BELT CONVEYOR Il nastro trasportatore primario posizionato longitudinalmente lungo il secondo livello dei carri del back up a partire dalla tramoggia di scarico della coclea fino al nastro trasportatore secondario trasversale della TBM La funzione del nastro primario permettere il trasporto del materiale scavato lungo 1 back up della TBM Lungo il nastro sono presenti due bilance che permettono di misurare in modo continuo il peso del materiale estratto AI fine di evitare la dispersione nella zona dello scudo e del back up della TBM di eventuali venute di gas transitanti all interno della coclea l intero nastro trasportatore primario dalla tramoggia di scarico della coclea fino al nastro secondario contenuto all interno di un condotto isolato mantenuto in depressione 40mbar rispetto alla galleria e dotato di un sistema di lavaggio dell aria capace di mantenere all interno della galleria condizioni ottimali anche in presenza di venute di gas metano dalla coclea 70
14. 22 14 29 22 14 36 02 14 39 22 14 42 42 14 46 02 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 29 22 16 39 22 16 42 42 UT T 15 46 02 15 49 22 15 52 42 15 56 02 16 02 42 16 06 02 16 09 22 16 12 42 16 19 22 16 22 42 16 26 02 16 29 22 16 36 02 N anello PRESSIONE TERRA PEES ONE LINEE INIEZIONE SUP ee PRESSIONE LINEE INIEZIONE INF Grafico 6 54A Confronto fra le pressioni di iniezione della malta e la media dei sensori di pressione di terra per l anello n 110 Riportiamo adesso 1 range ottenuti per questo anello e per gli altri presi in esame ma di cui non abbiamo riportato l elaborazione confrontati con quelli previsti per la formazione in esame 163 RANGE 110 RANGE 172 RANGE 173 RANGE 171 PARAMETRO APA emm gt gt ss mm min FORZA DI 5000 pm o mpm mm rot S 28 38 T4 CALOTTA bar MATERIALE 900 1000 800 900 900 1000 900 1000 900 1000 PRESSIONE BICOMPONENTE 2 9 4 2 6 4 VOLUME BICOMPONENTE 29 29 5 29 5 29 5 29 5 m FIR SMARINATO ton FER 1 x 5 mn MALTA 25 ACCELERANTE m POLIMERO SERB 1 m POLIMERO A SERB 2 m ESE LIE m 2 GRASSO CONDAT HBW kg GRASSO CONDAT ENERGIA ELETTRICA 000 20000 5742 6020 5791 5823 kWh
15. Ig E E UT XE ren 0d 0649 Vo unm un ERE Py 85D 683A Jepun 5 132 Grafico 6 21A Quantitativi di Condat WR89 consumato nell ambito della formazione APA Annoverata fra 1 consumi troviamo anche l energia elettrica spesa per azionare tutte le componenti della macchina Il Grafico 6 22A riporta l andamento medio in quanto non consideriamo i picchi di partenza che talvolta si sono verificati e che per correttezza riportiamo in Tab 6 2A dato che all interno di un analisi economica dovrebbero essere conteggiati 96 232997788 17 28317247 Tabella 6 2A Anelli per i quali si sono verificai 1 picchi di elettricit in partenza Energia elettrica 85000 00 80000 00 15000 00 c kWh 2 65000 00 60000 00 55000 00 50000 00 Eh 45000 00 5 40000 00 35000 00 8 30000 00 25000 00 0000 00 15000 00 10000 00 5000 00 0 00 ttrica gia ele _ ooo 2 i J E ii 7 1 enl Consumo medio d N anelli Grafico 6 22A Consumo di energia elettrica nell ambito della formazione APA Per quanto concerne il consumo degli utensili per quanto riguarda la formazione delle Argille a Palombini possiamo indicare un unica sostituzione degli elementi di scavo eseguita nelle d
16. 7 589 1192 4030 208430 022 017 151 O 8 548 1146 4562 2648838 009 030 07 ___ 9 729 1314 5776 246124 013 034 09 12 584 1160 00 31229 022 0217 ___ 13 883 1731 1319 420291 006 024 29 292 518 3308 185915 009 027 02 30 239 401 4750 153969 030 025 066 ___ 42 280 484 4064 160866 029 000 098 44 245 427 40353 138320 033 027 096 49 323 462 3989 157016 033 021 090 60 692 331 5829 190747 007 024 095 ___ N N 2 NIANIA 63 269 6 ER 21 2 47 6 607 6 11711 7 0 40 0 23 1 18 66 210 438 6520 10690 049 027 68 221 552 11011 157059 019 027 100 69 168 392 9387 97570 039 gt 10 80 277 _ 583 375 55037 049 028 179 8 00 00 00 00 000 _____000 _____ 86 3377 524 3883 533276 003 018 0 89 331 408 529 87637 044 025 085 90 402 585 8365 125714 018 038 085 96 254 383 6651 6740 041 _ 044 08 98 304 352 6320 71674 041 Lll 99 302 304 6367 65134 045 0360 099 10 254 305 7280 341006 007 000 015 10 00 00
17. 480 467 967 5159175 1841 81 258 243 388 396 966 56093 1898 84 22 220 408 42 666 59581 1846 8 000 00 00 00 X 000 JX 000 000 86 361 000 000 202 770 20798 2829 87 L39 135 000 259 490 ____ 6884 507 89 266 283 302 525 72771 517 90 32 300 298 512 26080 538 92 271 258 299 316 481 8018 600 96 24 23 291 530 9670 621 98 254 251 280 300 4 10460 699 99 255 254 288 328 477 10805 75 100 00 00 00 200 ___ 10 00 279 00 000 ___ 12 000 000 X 432000 ____ 10162 000 108 2 66 255 000 408 _ 448 000 740 104 000 00 00 000 X 000 000 000 000 35 00 X 000 X 1008 000 100 _ 256 251 000 355 463 9894 693 107 267 263 36 AJ 462 9206 688 264 126 2 82 2 86 3 73 4 93 4 88 90 11 7 18 152 295 286 317 372 40 9910 669 154 304 288 329 420 472 10161 722 180 350 339 323 47 610 10512 690 184 157 L5 427 606 10454 732 188 298 288 355 4
18. A causa della gran mole di dati relativi all anello in esame e anche agli altri anelli analizzati questi non sono disponibili in allegato Basti pensare che per l avanzamento 17195 il numero dei dati dell ordine dei 777000 Il tempo totale impiegato per lo scavo di questi 2 metri pari a 2 ore e 18 minuti come riportato in Tab 6 125 ANELLO N 195 LUNGHEZZA m TEMPO TOTALE IMPIEGATO min Tabella 6 125 Caratteristiche dell anello n 195 Da un analisi complessiva delle tempistiche la macchina stata caratterizzata da ridotti momenti di fermo imputabili all attesa dei conci di rivestimento all interno della galleria 210 mentre prevalentemente si realizzato l avanzamento e il montaggio vero e proprio del rivestimento Th da d g da eA BAVANZAMENTO BOCOSTRUZIONE ANELLO Grafico 6 328 Ripartizione delle tempistiche n 195 Riportiamo adesso le due grandezze che ci hanno consentito di evidenziare questo anello come uno di quelli in cui si sono realizzate le prestazioni migliori velocit di avanzamento e penetrazione Z 5 z lt A lt AVANZAMENTO avanzamento d 4 Velocit PEPS YO PLIS tO PSLP VO E Pr tO vU LE tO PSLE VO PEPE tO PLIE 50 PSLT VO E PZ YO PLIZ FEFI HO FLILFO L0 VO PEPO tO 5 16 50 PEPS EO 1 15 5
19. Ricavare tali parametri risulta impossibile in quanto il fronte chiuso non consente un diretto contatto con l ammasso e 1 campioni che possiamo prelevare e analizzare non sono rappresentativi La classifica RMR Rock Mass Rating prevede l individuazione di correlazioni fra parametri dell ammasso fra UCS resistenza a compressione uniassiale della roccia MPa RQD Rock Quality Designation 90 Jc valore parziale della condizione delle discontinuit nel sistema RMR e a angolo tra l asse del tunnel e 1 piani di discontinuit misurato in gradi mediante regressione lineare o polinomiale molti dei parametri citati non sono disponibili per il caso in esame e valutarli implica le problematiche citate anche negli altri metodi di previsione Rock Mass Excavability Index RME prevede la conoscenza di dati geometrici del tunnel dati dell ammasso roccioso e dati della TBM La problematica rimane sempre legata alla mancanza dei dati geomeccanici fra 1 quali RMR e 1 suoi parametri DRI dati sulle discontinuit e afflusso d acqua a cui non riusciamo a sopperire Molte delle mancanze possedute dal caso che esamineremo dipendono fortemente dal fatto che la maggior parte dei metodi sopra citati sono stati realizzati per lo scavo con TBM in roccia in cui pi facile disporre di informazioni geomeccaniche e solitamente presente una maggior omogeneit del materiale Inoltre qualora non disponessimo di tutte le informazioni necessarie
20. piuttosto limitato I materiali qui considerati sono costituiti prevalentemente da limi sabbiosi argillosi talvolta inglobanti clasti in percentuale variabile I campioni sottoposti a prove di laboratorio sono stati distinti in base al contenuto di materiale fine la frazione limoso argillosa contenuto di limo e argilla superiore al 3590 stata analizzata separatamente da quella prevalentemente ghiaioso sabbiosa Si riportano per le due frazioni le caratteristiche derivanti dalle analisi di laboratorio limite liquido LL per la frazione limoso argillosa generalmente compreso tra 24 53 massimo 63 6 con un valore medio di 37 4 per la matrice fine della frazione ghiaioso sabbiosa compreso tra 23 9 4190 con un valore medio di 31 4 limite plastico LP per la frazione limoso argillosa compreso tra 14 7 27 con un valore medio di 20 2 per la matrice fine della frazione ghiaioso sabbiosa compreso tra 14 2490 con un valore medio di 20 contenuto d acqua naturale per la frazione limoso argillosa compreso tra 5 29 7 con un valore medio di 16 2 per la frazione ghiaioso sabbiosa compreso tra 5 4 1890 medio 12 6 indice plastico IP per la frazione limoso argillosa generalmente compreso tra 8 29 41 8 con un valore medio di 17 2 per la matrice fine della frazione ghiaioso sabbiosa compreso tra 6 4 18 valore medio 11 4 il peso specifico naturale per la frazione l
21. scadente Perci stato utilizzato un diametro di tunnel normalizzato D di 5 m per cambiare leggermente il valore di m Il valore finale del gradiente m quindi pu essere valutato con la Eq 5 5 Tasso di penetrazione e di avanzamento Lo sviluppo di una relazione impiegabile tra PR tasso di penetrazione e era basato su un 0 20 015 nb E 3 55 processo di prova ed errore utilizzando casi record Sforzandosi di ottenere un rapporto semplice e arrotondando 1 decimali stata ottenuta la correlazione seguente PR 5 92 5 6 E possibile stimare il valore di AR tasso di avanzamento con la Eq 5 7 AR 5 TM 5 7 90 Mediante il tasso di penetrazione tramite relazione inversa possibile calcolare il valore del 5 5 8 Una vasta gamma di valori del Qrgm si ottengono utilizzando l equazione sopracitata per valore diversi del PR come mostrato in Tab 5 2 m hr Tabella 5 2 Valori della PR in relazione all indice 37 L approccio pu essere utilizzato per la previsione delle performance delle TBM e l analisi inversa Barton ha sottolineato che miglioramenti e correzioni sono possibili nel modello suggerendo di testarlo su altri casi 5 3 4 La classifica Rock Mass Rating Minore attenzione stata prestata alla correlazione delle performance delle
22. 00 00 000 000 X300 12 00 00 00 00 000 000 X 000 ___ 104 00 00 00 00 0o00 00 00 ___ 105 00 00 00 00 000 000 0 10 151 275 2780 7002 040 090 ___ 16 176 _ 266 5409 71113 047 035 096 L 997 329 145709 009 036 odo 270 130 36 6 45 4 504 0 10911 2 0 24 0 23 0 46 133 285 335 5644 8990 048 025 148 251 274 5191 86349 037 028 060 ___ 167 218 249 4534 77363 038 028 178 218 249 4897 74058 034 035 0 19 191 253 8487 76078 039 031 069 ZIA Indice di qualit Indice di Qualit diretta del terreno Indiretta del terreno D Q I 1140 46 0 85 Livello volume scavato efficienza malta iniettata 1264 04 149 09 149 00 31 40 26 79 20 23 16 89 35 14 30 68 31 49 11 85 26 43 17 42 8 23 19 58 12 68 32 66 11 38 9 49 8 96 10 41 11 04 8 59 10 73 11 10 10 51 16 71 15 59 11 98 14 72 15 27 11 60 13 48 14 08 13 82 13 82 12 07 13 37 17 13 15 89 12 00 1217 11 70 13 27 12 68 12 63 12 34 13 21 12 65 13 82 14 08 13 28 12 58 12 66 12 59 13 52 13 08 13 63 13 01 18 61 12 00 11 68 _ NI 3361 35 3624 22 4384 73 3550 17 5431 87 3061 95 2724 27 2906 58 3954 95 3936 04 3413 19 2562 32
23. 149 Forza di contatto M ha Ff N2 3309 p FASE MONTAGGIO ANELLO e e z 14 32 42 145927 14 42 42 14 49 22 14 52 42 14 59 22 15 02 42 15 09 22 15 12 42 15 19 22 15 22 42 15 26 02 ran 2 15 29 22 15 39 22 15 49 22 15 56 02 15 59 22 16 06 02 15 05 27 16 16 02 16 19 22 16 26 02 16 29 22 16 36 02 16 39 22 16 42 42 T Grafico 6 36A Andamento della forza di contatto kN per l anello n 110 L andamento della pressione della camera di scavo misurata in bar come visibile dal Grafico 6 374 ha mantenuto tutto sommato l andamento previsto per l intera formazione oscillando in prossimit del limite inferiore Come avevamo gi notato dai Grafici 6 35A e 6 36A questo materiale debole ha presentato minori problematiche di stabilit per questo anello in parte anche grazie ad un condizionamento che come vedremo stato realizzato come previsto Riportiamo anche l andamento delle pressioni per gli altri sensori grafico 6 38A il sensore in calotta n 3 quello che presenta il valore pi basso e mano a mano la pressione sale giungendo al valore massimo in prossimit dei sensori al piede n 8 e n 9 Il grafico evidenzia anche 1 malfunzionamenti dei sensori che si sono verificati nella seconda tratta delle Argille a Palombini in particolare problematiche di taratura per i sensori n 1 e n 11 1
24. 49 79 112 35 420 17 19642 41 2621 48 30 540 89 11743 53 28 50 48 87 521 20 13525 88 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 29 265 2441 278 za 280 8 3 8 0 Indice di qualit Indice di Qualit Livello di volume scavato N ODA ORA diretta del Indiretta del terreno terreno D Q I LQ I 208 006 1510 200667 215 009 _ 1632 20386 108 21 006 21520 181599 117 283 228 0 84 12 69 2547 92 1 30 229 1 33 1 26 234 1 54 235 1 40 236 1 63 237 1 91 238 1 74 239 2 24 24 1 77 241 1 64 24 2 01 24 1 96 24 2 30 24 1 66 24 1 12 24 1 67 248 1 24 24 1 37 250 1 35 251 1 21 252 1 36 253 1 58 254 1 73 255 1 65 256 1 79 257 1 86 258 1 83 250 06 _ 1204 250096 1 85 260 1 62 261 2 04 26 2 81 263 2 06 26 1 88 26 1 71 266 2 00 267 2 13 268 2 11 26 2 18 27 2 14 271 1 74 272 000 _ 000 000 273 2 14 27 1 83 275 1 90 276 1 96 277 1 88 278 1 77 27 1 88 280 1 85 281 2 58 282 1 97 283 2 19 284 2 14 285 1 83 286 2 22 287 2 23 288 2 18 289 1 74 290 284
25. Tabella 6 16A Range individuati per gli anelli n 110 172 173 171 133 113 106 112 20 29 2 5 5 POLIMERO 3 2 m 30 70 35 70 4 25 30 10 30 350 5 164 RANGE 108 RANGE 179 RANGE 187 RANGE 109 RANGE 96 AVANZAMENTO mm min FORZA DI 5000 PENETRAZIONE mm rot PRESSIONE IN CALOTTA e na ma MATERIALE PRESSIONE BICOMPONENTE 2 6 4 2 6 4 2 6 4 bar VOLUME BICOMPONENTE 29 5 29 5 29 5 29 5 29 5 mes emm m Dm m Dm Dm D meas ACCELERANTE POLIMERO POLIMERO SERB 2 m POLIMERO AP m ACQUA ACQUA GRASSO GR 30 GRASSO CONDAT HBW 28 26 21 28 38 kg GRASSO ENERGIA ELETTRICA 7009 7157 7309 6946 6724 kWh PARAMETRO Tabella 6 17A Range individuati per gli anelli n 108 179 187 109 96 165 La Tab 6 18A mostra se sono state presenti delle problematiche che avrebbero potuto inficiare sull efficienza della macchina per gli avanzamenti esaminati e riportata l indicazione della squadra che ha provveduto al montaggio di questi TRASPORTO CONCI IN NO NO NO NO NO NO NO NO NO GALLERIA PRESENZA DI GAS wwe enm nem mn mpm E 98 6 ET AE EI hanno caratterizzato gli avanzamenti esaminati Le tabelle precedenti mettono in evidenza che senza considerare velocit di avanzamento e penetrazione che sono 1 parametri sulla base abbiamo scelto gli anelli sopra analizzati 1 range che differiscono da quelli propost
26. am 2306 id 2470 1 225 2460 159 2612 sm sus 127 00 939 x4 2308 196 2460 ss ssa meiar as se mn 1 99 226 2485 109 2594 42 16 227 2198 168 m4 ss s 99 00 xm se is ___507 sm 1 nso mais 3296 ss as os 230 206 x ss 135 0 a 4024 ee 56 ow ma 252 4054 247 ___525 sae 00 ms _ 198 3461 56 396 00 0 234 3396 198 asm ss se 13 149 3s 2659 se m 00 9 236 2667 155 2822 se s 1m ma x maus 3060 em owo zx mein 2042 sm 1e os 00 95 239_ 2865 156 3023 oo owo na 29 14 199 3095 oo _ 3a os is 35m 1m ow na 3198 199 3573 ser 3636 00 245 ma 195 M s 34 30092 205 3434 so 6201 193 245 3340 199 ass se owo 3489 246 3134 196 3568 s6 m
27. do __ 70 209 1 12 1 221 1 557 1020 08 09 73 280 L7 297 579 121 06 75 316 19 335 57 1022 05 05 00 03 76 301 L8 319 568 10 03 00 02 77 316 20 336 59 970 05 05 00 04 78 585 THO 06 06 00 04 79 291 17 308 556 1057 08 08 02 O04 80 309 19 328 571 920 09 00 02 L 31 308 19 326 575 100 10 Lo 00 _ 05 83 297 L8 315 563 951 10 00 XV 84 280 L7 296 565 939 09 09 00 2903 85 00 00 00 sDVO 00 00 O00 00 86 300 18 318 568 332 10 00 00 1896 87 299 20 318 614 471 14 00 O00 1126 88 263 17 281 619 410 12 00 00 1508 L 89 95 6 ri 22787 72695 979 99 09 1696 90 287 20 307 663 405 12 00 00 __ 1778 91 276 18 295 620 446 13 00 00 1533 92 257 16 274 599 382 00 00 161 93 264 17 281 604 421 13 00 O00 1498 94 258 L6 274 58 481 l4 00 00 14256 95 275 L8 293 599 502 15 00 O00 1586 96 263 L7 279 597 469 14 00 00 143 97 271 17 288 59 453 14 00 00 168 98 267 L7 284 58 448 13 00 00 1561
28. m hr Advance Rate AR mhr 0 0 001 0 003 001 0 03 0 1 0 3 1 3 10 30 100 300 1000 Jn SRF Fi p CLI 20 5 QTBM Figura 5 9 Andamento del in relazione ad AR e PR 37 Il rapporto tra 1l tasso di avanzamento e il tasso di penetrazione e il fattore di utilizzazione U calcolato invertendo la Eq 5 3 AR PR U 5 3 99 Il trend di decelerazione di tutti 1 valori di e AR pu essere espresso anche in formato alternativo Eq 5 4 AR PR 5 4 Dove T il tempo totale in ore e il gradiente negativo entrambi calcolabili dalla figura o dalla formula del Usura dei cutters Il gradiente finale m pu essere modificato dall abrasivit della roccia che si basa su un valore normalizzato del CLI l indice di vita del cutter Valori minori di 20 riducono rapidamente la vita del cutter e valori maggiori di 20 tendono a dargli una vita pi lunga A causa dell influenza supplementare del contenuto di quarzo q 90 e della porosit n 90 che possono accentuare l usura del cutter questi sono inclusi nell equazione seguente per dare una definizione pi precisa al valore di m 51 ritenuto necessario considerare anche la dimensione del tunnel 1 supporti necessari Anche se 1 grandi tunnel possono essere realizzati pi velocemente rispetto ai piccoli tunnel se la roccia in buone condizioni nei tunnel pi grandi possono anche avvenire dei cedimenti se la roccia
29. 16 05 02 16 09 22 16 12 42 16 19 22 16 22 42 16 29 22 16 36 02 16 39 22 16 42 42 2 Grafico 6 33A Velocit di avanzamento mm min realizzato dalla macchina per l anello 110 147 C FENETRAZIONE imm rot PENETRAZIONE MIN Penetrazione il Li E EM Bt Lm n _ _ E E E E __ 14 42 42 _ 14 42 22 gt 14 46 02 15 42 42 14 2924 14 32 42 14 30 02 14 39 22 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 ran a 15 29 22 15 32 42 15 36 02 15 39 22 15 52 42 15 56 02 16 02 42 16 09 22 16 16 02 16 19 22 16 22 42 16 26 02 16 29 22 16 32 42 16 36 02 16 39 22 16 42 42 5 15 46 02 2 Grafico 6 34A Penetrazione mm rot realizzato dalla macchina per l anello n 110 evidente che le performance della macchina per l anello n 110 sono state decisamente superiori rispetto alla media riscontrata per la formazione Argille a Palombini indicata in grafico come valori minimo e massimo per entrambe le grandezze Per la velocit di avanzamento sono stati raggiunti anche valori di 41 mm min mentre per la penetrazione sono stati registrati valori che raggiungono 1 51 mm rot I valori nulli presenti nei grafici sono associati e momentanee situa
30. 174 241 14 255 560 466 14 00 1362 175 226 14 240 58 424 13 00 00 1157 176 261 16 277 S76 494 15 00 00 1261 177 238 14 252 553 458 14 00 00 1267 178 237 14 251 571 457 14 00 00 _ 149 179 260 L7 276 597 455 14 00 00 1226 180 257 16 273 575 484 14 00 00 10934 181 241 15 256 585 444 13 00 00 150 182 237 15 252 583 431 13 00 00 134 183 232 15 246 592 448 13 00 00 1411 184 179 LI 191 601 347 10 00 00 S846 185 239 15 254 577 498 15 00 00 _ 1476 186 281 18 300 605 485 14 00 00 1307 187 239 15 254 596 533 l6 00 O00 1157 188 244 15 260 585 57 15 00 m6 189 233 15 248 596 562 17 00 00 129 190 231 14 245 571 528 16 00 00 141 1 249 1 954 _ 594 4509 15 90 09 19456 4 268 va CONDAT CONSUMO FRESABILITA avanzamento kp HBW kg WRS9 kg TBM kWh mm rot MN 0 21 __2 325 60 59357 133510 012 000 _ 149 330 15387 310744 003 026 004 _ 5 439 8299 11399 18765 019 02 2 034 ____ 6 379 770 6073 23744 005 026 027
31. 20 GRASSO CONDAT W89 kg ENERGIA ELETTRICA kWh 5000 20000 7000 12000 Tabella 6 11 Range individuati per le APA e per le SCB Il commento con cui chiudiamo questo confronto semplice e gi evidenziato in alcuni dei paragrafi precedenti la tratta in cui la TBM ha avuto maggiori problematiche ad avanzare stata quella delle Argille a Palombini in parte perch la prima su cui una macchina di tali dimensioni e caratteristiche veniva testata in parte perch come gi pi volte sottolineato quella in cui erano presenti le maggiori incertezze dal punto di vista geologico e strutturale Mediamente senza contare 1 periodi di prolungato fermo questa TBM riesce a garantire degli avanzamenti significativi per quanto questi non siano sempre ottimizzati dal punto di vista delle tempistiche e dell efficienza complessiva della macchina L esperienza fin qui acquisita e quella che verr acquisita con il procedere dello scavo saranno fondamentali per la realizzazione della Canna Sud per la quale suggeriamo l impiego degli intervalli individuati e segnalati a seguito di questo studio cio derivanti dalle osservazioni in fase di scavo e dalle considerazioni fatte per la Canna Nord 249 7 CONCLUSIONI Lo scopo di questo lavoro di tesi per conseguire la laurea in Ingegneria stato quello di individuare 1 parametri di conduzione della TBM che pi significativamente sono legati alle migliori performance di scavo Il
32. E m lj ei I M inm FI EE mer 5 p a SS i m Eh ERE __ mr Li Fm _a P EC I H I la ps z E gt BEDV a pu pu gt 1 ___ N anello Grafico 6 12 Andamento del livello di avanzamento per la tratta fino ad oggi scavata Il parametro complementare al precedente il Coefficiente di utilizzazione dato dal rapporto tra il tempo di scavo vero e proprio e il tempo totale lavorato per questa grandezza analogamente a quanto visto 1 livello di efficienza il valore ottimale dovrebbe assestarsi attorno al 5090 se le attivit fossero state ottimizzate Grafico 6 13 ci mostra che per entrambe le formazioni il valore oscilla fra il 30 50 90 superando il limite superiore di rado Ci ci consente di osservare che generalmente hanno rappresentato una parte consistente del tempo totale non soltanto le fasi di montaggio del rivestimento ma soprattutto 1 fermi che si sono venuti a verificare 246 Coefficiente di utilizzazione N anelli Grafico 6 13 Andamento del coefficiente di utilizzazione la tratta fino ad oggi scavata Per quanto concerne i consumi ci sembrato pi semplice riportare del
33. L3 I T gt h N anello Grafico 6 7 Andamento della pressione in calotta bar registrate dei sensori per la tratta fino ad oggi scavata Altre due grandezze che ci sembrano interessanti da confrontare sono 1 valori del FIR e del FER Grafico 0 8 0 9 che come gi detto c1 forniscono un indicazione su come stato eseguito il condizionamento Come facile notare fino all anello n 85 1 valori di queste due grandezze presentano dei picchi notevoli molto ad di sopra dei valori preventivati a sottolineare ancora una volta la difficolt che questa macchina ha avuto nell attraversare una formazione che risulta essere anche difficilmente condizionabile L andamento nella tratta arenacea invece risultato coerente con 1 range proposti sia in sede progettuale che derivanti dalla prima elaborazione realizzata presentando minori problematiche sotto questo punto di vista 242 E ih pem E LI a O TZ Anell Grafico 6 8 Andamento del FIR Foam Injection Rate per la tratta fino ad oggi scavata C I O Celia OU m 3 EI F D E N anelli Grafico 6 9 Andamento del FER 1 x Foam Expansion Ratio per la tratta fino ad oggi scavata 24
34. Q 0 100 resistenza a compressione uniassiale del materiale roccioso intatto MPa 5 se l orientazione favorevole con Q 1 0 4 15 indice del punto di carico di un campione di diametro 50 mm MPa unit di peso dell ammasso roccioso in g cm CLI indice di vita dei cutters 68 contenuto di quarzo in termini percentuali Oe stress indotto sul fronte del tunnel nella stessa zona approssimato in MPa ad una profondit approssimata di 100 metri La condizione sfavorevole o favorevole per l orientazione dipende se l angolo che si forma fra la maggiore delle discontinuit e l asse della galleria maggiore o minore di 4549 2 con angolo di attrito del materiale La figure seguenti mostrano l andamento del con 1 valori di AR e di PR il tasso di penetrazione diminuisce con l aumentare del mentre la velocit di avanzamento aumenta fino a valori di 1 e successivamente diminuisce In Fig 5 9 le curve rappresentate fanno riferimento ad orari diversi T con l aumentare del tempo di utilizzo della fresa 11 tasso di avanzamento diminuisce mente le condizioni difficile giusto molto problematico presenti nella parte alta suggeriscono la facilit o meno alla perforazione _RELATIVE DIFFICU LTY or GROUND FOR TBM USE UNSTABLE Collapse severe overbreak gripper problems cutter head seizure squeeze flooding etc Penetration Rate
35. anelli Grafico 6 8A Peso del materiale smarinato comprensivo di acqua nell ambito della formazione APA La pressione di iniezione della miscela di riempimento permette di valutare l affidabilit della riuscita di questo nonch stimare eventuali convergenze aggiuntive dovute alla pressione esterna del terreno e dell acqua Nel nostro caso anzich esaminare la pressione per ogni iniettore abbiamo analizzato la pressione di iniezione della miscela cementizia per le linee superiori 1 4 e 9 12 e per le linee inferiori solo le linee 5 e 8 perch le linee 6 7 sono spente essendo quelle presenti nella parte inferiore della macchina Viene fornito un unico range di valori per la pressione di iniezione della miscela cementizia che come possibile verificare dal Grafico 6 9A non stato quasi mai rispettato in quanto 1 valori oscillano attorno al valore massimo I valori pi alti possono essere associati ad eventuali intasamenti delle linee che successivamente alla fase di scavo dovranno subire una pulizia 123 PRESSIONE LINEE INF PRESSIONE INIEZIONE Pressioni linee iniezione _ _ pprsstoNE INIEZIONE MIN PRESSIONE LINEE SUP LI gt _ DT VM La br EI gt 4 Br re ne L m 3 pm I S
36. che permettono di valutare il carico esercitato dal terreno sullo scudo e rilevare con anticipo il rischio di incaglio della fresa La superficie dello scudo frontale dotata di 19 aperture per la realizzazione di perforazioni di prospezione geognostica inclinate di 10 rispetto all asse dello scudo probe drilling mediante una perforatrice che pu essere installata sulla piastra dell erettore dei conci Durante il normale avanzamento della TBM tali aperture sono debitamente chiuse da flange in modo da evitare l ingresso di acqua o gas all interno dello scudo 6 aperture simili installate sulla paratia che separa la camera di scavo dalla restante parte dello scudo frontale potranno essere eventualmente utilizzate per la realizzazione di perforazioni di prospezione geognostica parallele all asse dello scudo 66 SCUDO DI CODA TAILSKIN Lo scudo di coda dotato di diametro pari a 15 47 m rigidamente collegato mediante saldatura e bullonatura allo scudo frontale la zona all interno della quale sar realizzata l operazione di montaggio dell anello di conci in calcestruzzo mediante l erettore Il bordo posteriore dello scudo di coda equipaggiato con e una fila di piastre metalliche lungo tutta la circonferenze per prevenire il reflusso della miscela bicomponente verso 1 fronte e 4 file di spazzole metalliche le quali appoggiandosi alla superficie di estradosso del penultimo ultimo anello installato cre
37. dei sensori al piede n 8 e n 9 Le problematiche identificate per 1 sensori n 1 e n 11 che avevamo indicato per la tratta precedente sono stati risolti ed infatti l andamento delle pressioni rispecchia ci che ci aspettiamo 214 Pressione in calotta m PRESSIONE 2 00 1 90 1 80 170 1 60 1 50 1 40 21 30 2120 10 51 00 30 90 02 37 54 02 51 14 02 57 54 03 04 34 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 03 37 54 03 54 34 04 01 14 04 04 34 04 07 54 04 11 14 04 14 34 04 21 14 04 34 34 04 41 14 04 47 54 04 54 34 Grafico 6 375 Pressione in calotta bar per l anello n 195 Sensori pressione di terra _ _rr r r r r rrrr _ _ Pr _ D Sensori Li hh 22 p 04 06 08 10 12 14 1 6 Fressione diterra bar Grafico 6 385 Pressioni di terra bar registrate per l anello n 195 La verifica del peso del materiale scavato avviene come precedentemente detto mediante un sistema a due bilance poste sul nastro trasportatore di cui vediamo 1 valori rappresentati nel grafico Grafico 6 395 Per questo anello il peso del materiale asportato si assestato intorno alle 1000 t come previsto mediamente per l intera formazione che ipoteticamente indica che per questo anello non si sono verificati sovrascavi che avrebbero potuto incrementare notevolmente questa grandezza 215 marin BI
38. gt e 5 mi mi gt 2 gt da Da u mi i gt mi gt mi ci u N anelli Grafico 6 145 Dosaggio di accelerante iniettato rispetto al totale della miscela bi componente nell ambito della formazione SCB 192 I valori di picco nel valore totale di miscela bi componente iniettata visibili nel grafico seguente possono essere associati ad eventuali sovrascavi che si sono venuti a formare all introno dello scavo o all eventuale presenza di fratture nel materiale possibilit consistente in quanto le Arenarie tipo Scabiazza presentano elevata fratturazione Totale volume iniettato e volume teorico da iniettare v lis UP i 5 o er Grafico 6 155 Confronto volume totale miscela bi componente iniettata e volume teorico da iniettare nell ambito della formazione SCB Per quanto riguarda 1 consumi necessari al condizionamento del materiale abbiamo deciso di riportare in grafici separati 1 quantitativi di tensioattivo proveniente dal serbatoio 1 e 2 e polimero ad alta pressione dai consumi totali di acqua quella addizionata alla schiuma e quella fornita allo statore 193 NPOLIMERO SERE 1 MPOLIMERO sERB 2 MPOLIMERO AP ____ mi md 1710
39. i RC E i lt lt FRESH ONE DI TERRA PRESSIONE LINEE SUP Grafico 6 295 Confronto fra le pressioni di iniezione della malta la media dei sensori di pressione di terra PRESSIONE LINEE INF nell ambito della SCB 207 6 5 2 Performance ottimali individuate la Formazione delle Arenarie tipo Scabiazza Nella tabella seguente sono riportati gli anelli che per la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza in termini di velocit di avanzamento mm min e penetrazione mm rot al netto dei tempi di fermo hanno presentato le migliori performance SCB ARENARIE TIPO SCABIAZZA PENETRAZIONE VELOCITA DI AVANZAMENTO mm min 95 35 00 93 33 81 94 33 50 211 32 93 97 33 67 32 85 32 01 30 66 31 53 Tabella 6 115 Anelli che hanno presentato le migliori performance nella tratta SCB 2 sl N y I Grafici 6 305 e 6 315 mostrano quali sono gli anelli riportati nella tabella precedente che esamineremo PEHETRAZIONE FENETRAZIONE MAX Penetrazione mm rot Cornia By L9 qs Vs Ps eO km 15 A 5 C A km e e a RUPEE Uu naa vaa rab dE S 5 sid fica un m AT AT A AE a P AD eR un mS mh um um aD La u 4 F Pu Li v Ww WW WW ff w W
40. mo 287 198 asm m 1m ab mas is 3027 euo 835 280 249 28 99 1 69 30 67 5 50 39 29 1 27 0 0 ame 3024 3e 5239 12 o0 59 32s mss ss s o ms ie 2921 so smo 19 o ns us isse see 19 o 3009 1s n2 15 o isal oss iem 353 00 vs _ 25 1668 54 2997 _ perm ssr se sm 1m 260 3611 175 sss ae 5700 1 00 09 gt 2 3028 16 3204 12 _ 264 usse se 8829 im 9 _ 3 3161 3997 s i o 99 266 sss ise 3985 sso si 12 o0 267 3005 196 se sm ie 00 9 268 30 11 196 3406 3o 5366 1m o 1x 3 mai 3447 san 12 00 me me rs 3448 se ss o wes wa 3280 sx 4860 o 99 m ow ow 000 o0 o0 99 2691 145 mos se wm 19 o 195 34 3039 3007 35 eis ow o 3 ms 3624 205 so sem 00
41. nd Da ut mi gt ci mi gt gt mi en en eo u Zea IIS 94 OISS ESO T NERIS ORC N anelli Grafico 6 14A Dosaggio di accelerante iniettato rispetto al totale della miscela bi componente nell ambito della formazione APA I valori di picco nel valore totale di miscela bi componente iniettata visibili nel Grafico 6 15 possono essere associati ad eventuali sovrascavi che si sono venuti a formare all introno dello 127 scavo o all eventuale presenza di fratture nel materiale che andiamo scavare anche se questa seconda possibilit piuttosto remota in questo tipo di formazione caratterizzata pi che altro da microporosit Totale volume iniettato e volume teorico da iniettare pe ____ lt P p un 5 r1 E xd Volumi m pnam IT VOLUMETEORICO N anelli Grafico 6 15A Confronto volume totale miscela bi componente iniettata e volume teorico da iniettare nell ambito della formazione APA Per quanto riguarda 1 consumi necessari al condizionamento del materiale abbiamo deciso di riportare in grafici separati 6 16A e 0 17 1 quantitativi di tensioattivo proveniente dal serbatoio 1 2 e polimero ad al
42. 09 2011 20 24 51 15 34 12 2 34 26 4 00 21 12 35 04 19 09 21 24 09 2011 15 34 13 20 26 04 2 02 43 1 44 18 1 05 01 4 51 50 24 09 2011 20 26 13 3 09 55 1 51 32 1 31 31 3 20 45 6 4341 25 09 2011 22 39 07 18 47 34 1 35 06 1 34 51 16 58 43 20 08 26 29 09 2011 21 39 27 12 00 58 1 25 34 3 21 09 9 35 09 14 21 31 13 09 2011 19 47 01 14 41 17 2 21 05 3 03 23 13 30 25 18 54 16 30 09 2011 12 01 03 18 21 08 1 48 18 3 26 47 1 05 03 6 20 04 14 09 2011 14 41 17 0 54 18 2 04 38 2 56 55 5 11 38 10 13 01 25 09 2011 10 19 05 22 39 06 1 49 45 8 01 35 2 28 54 12 20 00 28 09 2011 18 4743 0 51 55 1 18 32 2 00 21 2 45 28 6 04 12 29 09 2011 0 52 16 16 30 00 1 28 14 3 30 26 10 39 10 15 3743 23 34 i 6 E38 9 45 1 15 15 3 25 09 2011 3 10 02 10 19 03 1 41 36 1 54 19 3 33 12 7 09 01 5 I 257 58 11 10 2011 23 36 04 2 55 46 L2T41 1 32 44 0 19 50 3 19 42 23 60 12 10 2011 6 04144 5 10 44 13554 14055 1949 230600 20 66 14 10 2011 17 0504 20 20 05 13517 _ 10459 03450 31500 21 68 15 102011 0 1203 92334 14626 14621 5 38 51 9 1131 19 69 15 10 2011 92343 132035 13125 13022 0 5508 35652 _ 22 80 17 10
43. 18 321 567 432 13 00 00 1260 150 274 17 291 572 467 14 1289 151 266 16 282 572 437 13 _ 00 00 1345 1532 252 14 267 541 460 14 00 00 139 153 252 15 267 558 452 14 00 00 196 54 15 266 330 a 474 14 00 00 1319 155 248 14 262 538 453 13 00 00 1I06 156 252 14 266 522 499 15 X 00 00 41063 157 284 L7 301 558 450 13 00 O00 __ 170 158 261 15 276 536 464 00 00 1108 159 273 1 7 290 580 493 15 1130 160 254 15 268 554 483 00 1099 161 273 L7 290 570 502 15 00 O00 134 162 281 18 299 600 492 15 00 O00 1133 163 254 16 270 598 499 15 00 00 186 1 4 275 15 290 527 531 16 00 00 124 165 272 16 288 5532 404 12 994 _ 166 240 13 253 520 496 15 00 00 132 167 240 15 255 572 457 14 00 00 188 168 249 15 263 554 456 l4 00 1343 169 236 14 250 573 472 14 00 00 170 239 14 253 572 485 15 00 00 uo 171 279 18 297 597 473 14 00 00 120 172 250 16 266 587 481 14 00 00 125 173 250 L6 265 597 452 14 00 O00 1057
44. 2 Performance ottimali individuate per la Formazione delle Argille a Palombini In Tab 6 11A sono riportati gli anelli che per la formazione delle Argille a Palombini in termini di velocit di avanzamento mm min e penetrazione mm rot al netto dei tempi di fermo hanno presentato le migliori performance APA ARGILLE A PALOMBINI VELOCITA DI ANELLO PENETRAZIONE mm rot AVANZAMENTO mm min 110 31 91 2892 79 28 71 30 56 87 28 31 28 94 109 28 29 28 69 28 11 29 11 Tabella 6 11A Anelli che hanno presentato le migliori performance nella tratta APA 1 m I Grafici 6 30A e 6 31A mostrano quali sono gli anelli riportati nella tabella precedente che esamineremo FEHETRAZIONE MAX Penetrazione mm rot gt PEHETRAZIONE penetrazione mun rot en C e b VIVANO n anello Grafico 40A Indicazione degli anelli che hanno presentato le migliori prestazioni in termini di penetrazione netta 144 Velocit di avanzamento mm min s TM IG m MILL 1 zt iilis m 8 Ts 4 ELOS PLI jum Hus ml 8 1 _ N k t gt a i O SD ss
45. 216 13 229 558 00 06 06 00 28 231 15 246 605 00 07 07 29 302 18 320 56 00 08 08 2 __31 23 7 14 251 547 1044 05 05 00 4 2 03 00 03 00 __ 06 ___06 ___06 __ ___06 __ 08 00 o0 ir 005 C 00 00 00 00 48 273 L7 290 591 1323 08 00 49 281 L7 298 580 1352 08 00 50 262 15 277 540 1361 08 00 51 256 16 272 579 1315 08 06 5 904 41 2961 19015 00 54 286 16 302 538 1242 06 00 55 287 L7 304 548 1219 08 0 1 57 273 20 293 674 923 14 d4 00 1 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 al 1 1 1 __ 00 13 00 00 60 196 10 206 499 746 LO 266 61 29 9 2 0 31 9 6 20 98 8 1 3 0 7 0 0 0 3 62 311 L7 328 529 1044 16 02 00 3 63 297 16 313 519 100 15 07 00 06 64 306 18 324 550 972 17 12 00 03 65 337 20 357 567 955 12 12 00 03 66 285 L7 303 571 973 13 13 00 02 67 317 20 337 589 963 12 12 L 68 298 5939 T3 prego at e
46. 23 Riportiamo di seguito Fig 4 5 lo schema della sezione tipo della Galleria Sparvo realizzata con l ausilio della TBM 43 ui 4 PU naa DA b v d 2 20 SACO via Figura 4 5 Sezione con EPB 23 Gli anelli del rivestimento definitivo sono realizzati con conci in calcestruzzo prefabbricato prodotti nello stabilimento conci posizionato in corrispondenza del Viadotto Molino di Setta Il collegamento dei conci realizzato mediante bulloni in acciaio posti sia lungo 1 lati radiali e longitudinali dei questi per garantire l allineamento dei conci si prevede la realizzazione di connessioni nei getti tipo maschio femmina e l impiego di barre guida In accordo con la mutata tecnologia di scavo ed in riferimento ovviamente alle difficili condizioni geotecniche stato necessario prevedere degli opportuni accorgimenti atti a rendere realizzabile l opera ed in particolare l eliminazione delle piazzole di sosta e la modifica della geometria delle nicchie SOS 51 conferma la presenza di by pass pedonali ad interasse di 300 m e by pass carrabili ad interasse di 900 m La realizzazione dei by pass e delle nicchie avverr previa posa all interno della galleria di telai metallici di supporto dell anello di rivestimento nella fase di taglio dei conci prefabbricati per la realizzazione delle aperture necessarie Per quanto concerne gli imbocc
47. 2351 55 3363 69 3029 93 4409 46 3213 22 3445 20 4782 10 7040 82 4555 44 4371 38 3934 30 3904 97 2465 48 2645 55 3450 62 3743 02 3974 86 4438 11 4263 14 4549 81 3918 78 4356 06 4243 74 4058 07 4065 66 3533 26 4508 17 4419 78 4031 94 3447 92 3452 36 3491 16 3574 70 4287 69 4432 94 4319 97 4091 01 4243 87 3888 88 3904 53 4908 00 4239 17 3877 03 3081 44 3387 89 3852 38 3932 18 4741 20 2529 2 26 2 54 221 2 61 2 19 1 96 2 22 2 97 1 90 1 54 1 66 2 47 1 02 2 08 N 1 78 2 82 1 64 2 24 1 96 1 74 1 56 2 31 2 50 2 48 2 85 3 25 3 41 3 13 3 09 2 97 3 06 3 35 3 06 2 49 3 06 3 13 3 09 2 84 2 93 2 99 3 05 3 25 3324 3 11 2 64 2 60 2 74 2 54 3 70 2077 2 25 1 80 1 74 2 39 2 12 2 20 NININININ 45 45 45 45 W P NEE ZEE WEE UN NE poe EMO NE 25 _ ___26 i 36 EM ENEC __ 45 _ NN MN NE 58 WA NN 272 63 0 66 12 23 4081 88 1 81 64 026 1181 43270 209 65 00 10735 39760 203 66 12 66 370212 _ L85 607 1137 37928 _ 185 L 068 4666 __ 12120 ci 9991020 i 69 023 1651 31936 149 ro 0J8 1731 405LI3 _ 183 71 022 16 4377 44 _ 209 72 032 11433 49056 2375 73 043 1
48. 34 04 31 14 04 37 54 04 41 14 04 47 54 04 54 34 N anello FRESSIONE TERRA PRESSIONE LINEE INIEZIONE SUP FPRESSIONE LINEE INIEZIONE INF Grafico 6 548 Confronto fra le pressioni di iniezione della malta e la media dei sensori di pressione di terra per l anello n 195 Riportiamo adesso 1 range ottenuti per questo anello e per gli altri presi in esame ma di cui non abbiamo riportato l elaborazione confrontati con quelli previsti per la formazione in esame 221 RANGE SCB RANGE 195 RANGE 193 RANGE 194 RANGE 211 PARAMETRO mm min RA IT PENETRAZIONE o 1 0 6 1 0 6 1 0 6 1 AVANZAMENTO PRESSIONE IN CALOTTA bar MATERIALE PRESSIONE BICOMPONENTE 4 bar VOLUME BICOMPONENTE 29 5 29 5 29 5 29 5 29 5 m FIR FER 1 9 cari MALTA m EN ACCELERANTE B m POLIMERO SERB 1 m POLIMERO SERB 0 0 2 m POLIMERO 3 0 0 m ACQUA SCHIUME 3 40 m ACQUA STATORE m ES E 30 2 GRASSO CONDAT HBW kg GRASSO CONDAT W89 kg ENERGIA uL Tabella 6 168 Range individuati per gli anelli n 195 193 194 211 228 RANGE 197 RANGE 204 RANGE 206 RANGE 212 RANGE 205 PARAMETRO AVANZAMENTO mm min RZ Tn o o rn sen pr PENETRAZIONE mm rot PRESSIONE IN MATERIALE PRESSIONE BICOMPONENTE
49. 54 04 41 14 04 51 14 04 54 34 en ocn hh mm ss 9 m Grafico 6 47S Quantitativi di tensioattivo e polimero ad alta pressione iniettato nell ambito dell anello n 195 22 L acqua delle schiume raggiunge un massimo di 51 mentre il consumo dell acqua per lo statore arriva ad un massimo di 106 il primo quantitativo risulta sempre essere circa la met del secondo sottolineando una necessit consistente di liquido per facilitare l estrazione meccanica del materiale mediante la coclea Consumo di acqua COJA SCHIUMA lt lt lt ACQUA STATORE Quantitativi di acqua m LX A LT 02 37 54 02 41 24 02 44 54 02 48 24 02 51 54 02 55 24 02 58 54 03 02 24 03 05 54 03 09 24 03 12 54 03 16 24 03 19 54 03 23 24 03 26 54 03 30 24 03 33 54 03 37 24 40 54 03 44 24 04 05 24 04 08 54 04 12 24 04 15 54 04 19 24 04 22 54 04 26 24 04 29 54 04 33 24 04 36 54 04 40 24 01 47 24 04 50 54 04 54 24 pe pn cC Orario hh rmm 55 Grafico 6 485 Quantitativi di acqua addizionata alle schiume e iniettata nello statore nell ambito dell anello n 195 03 I consumi di grasso sono riportati di seguito singolarmente per ogni tipologia il quantitativo maggiore associato al CONDAT WRS89 impiegato per la tenuta delle spazzole Non sono presenti valori anomali rispetto al consumo medio previsto per la formazione delle A
50. 622 11727 660 265 m STATORE m 0 3 00 03 000 00 01 ot o0 00 2 26 00 26 00 7 00 o0 0 5 26 00 26 006 00 00 00 4 _4 jpg 05 122 420 00 00 00 00 00 n ___00 5 138 05 143 383 00 00 00 6 151 08 189 423 00 07 7 216 11 27 48 00 00 8 103 06 109 586 00 22 22 9 120 05 125 408 00 12 17 10 03 122 268 00 26 26 11 316 07 323 212 00 31 32 12 140 05 145 335 00 0 00 00 00 00 _ 13 197 23 220 1031 00 14 406 59 465 1264 00 00 15 184 11 196 575 00 00 16 280 22 302 74 00 00 dy pd 07 j ChT 576 02 p 1s o 553 00 OL 19 381 22 404 550 00 07 20 404 23 427 53 00 06 21 348 20 368 539 00 __ 00 __ ___00 __ 00 __ 00 00 ___00 __ L 00 1 __ 00 22 328 19 347 547 00 16 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 23 420 26 446 5 00 06 06 05 24 337 20 357 55 00 06 0l L 25 9 11 00 26 346 18 364 492 00 09 09 0l 27
51. 665 573 Lio Lo 906 ____ 46804 524 0 24 4 66 2 51 1 23 3 81 6 14 341 2 99 3 55 279 29 3 07 56 3 32 0 08 3 75 3 95 3 82 3 75 3 45 3 68 4 07 3 29 7 0 03 5 20 2 06 2 25 9 393 20 198 207 1 9600 17913 2 81 30 2 43 4 03 2 47 3 90 2 48 2 84 2 51 2 85 2 75 3 40 2 60 2 74 260 260 277 29 660 11696 33 256 2 58 228 255 6 66 10982 3 03 3 20 0 34 3 42 2 45 2 52 32 34 35 37 257 266 2 83 289 66 X 11038 343 2 43 3 91 2 51 3 88 2 78 2 73 W 5 2 35 237 318 31 60 ____ 14338 3 62 2 59 186 93 4 85 7 2 50 168 77 437 2 52 114 50 _ 3 26 2 56 10440 __ 3 09 gt 45 45 45 45 45 45 45 45 02 02 9 50 51 52 53 54 55 2 54 3 10 2 72 3 04 261 245 364 404 690 SAn 354 2 61 2 58 2 71 2 62 2 50 5 90 2 92 15 55 2 66 14 53 2 90 12 97 241 14 02 58 N N ON 4 gt 263 60 2 04 1 89 3 53 3 01 7 60 491 70 13 77 64 295 347 666 X 54579 1715 66 230 213 372 334 705 55745 1449 68 254 1 247 1 342 348 654 560036 1615 6 2422 236 1 286 291 653 49400 1204 73 _ 268 251 347 960 48883 1719 76 _ 264 255 372 379 758 150788 1603 80 1617 1 1520
52. 8 03 57 54 Pi m p Grafico 6 52S Andamento della fresabilit nell anello n 195 I valori del Livello di avanzamento Livello di efficienza e Coefficiente di utilizzazione sono riportati in Tab 6 155 ANELLO N 195 LIVELLO AVANZAMENTO LIVELLO EFFICIENZA COEFFICIENTE DI UTILIZZAZIONE Tabella 6 155 Livello di avanzamento Livello di efficienza e Coefficiente di Utilizzazione per n 195 Per l anello n 195 le varie attivit si sono svolte tutto sommato in maniera soddisfacente in quanto per la realizzazione del vero e proprio scavo abbiamo impiegato un tempo leggermente inferiore rispetto a quello per il montaggio dell anello come si evince dal Livello di avanzamento 22 e itempi di fermo sono associati praticamente solo al montaggio dell anello come si evince dal valore circa 0 6 del Livello di efficienza il tempo di scavo vero e proprio ha inciso per circa il 41 rispetto al totale come evidenzia 1 Coefficiente di utilizzazione Per il singolo anello abbiamo anche analizzato altri parametri che ci sembravano essere di interesse primo ad essere esaminato il rollio che come precedentemente detto rappresenta la rotazione dello scudo misurata in mm rispetto all avanzamento della macchina misurato in m per quanto concerne la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza si sono riscontrate problematiche sotto questo punto di vista in parte anche perch le arenarie non
53. 86 Parametri operativi TBM Relazione tecnica Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Ottobre 2011 Galleria Sparvo Imbocco Sud Canna Nord da Prog 1 718 86 a Prog 2 168 56 Parametri operativi TBM EPB Relazione tecnica Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Dicembre 2011 Galleria Sparvo Galleria Naturale Galleria in conci prefabbricati Relazione tecnica sui parametri operativi della macchina EPB Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Dicembre 2009 Capitolato speciale d appalto Seconda parte nta scavo con fresa Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Dicembre 2009 Galleria Sparvo Relazione geomeccanica Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Dicembre 2007 Galleria Parte generale Relazione tecnica generale Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Maggio 2010 Galleria Sparvo Relazione geotecnica Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Luglio 2004 Parte generale Geologia Relazione geolo
54. 99 263 16 279 575 444 13 00 00 1524 100 282 L7 299 57 424 12 00 00 1584 00 il __ 00 02 00 02 00 04 __ 00 03 100 00 00 00 DIvo 00 00 00 _ 102 00 00 00 sDVvVO O0 00 00 O00 00 108 282 L8 301 6 425 12 00 173 104 00 00 00 sDvO O0 00 00 O00 00 105 00 00 00 sDvo 00 00 00 O00 00 298 546 499 000 109 736 107 282 L7 299 578 420 12 00 00 1557 108 279 16 296 552 435 13 00 O00 1476 109 273 L7 291 598 460 l4 00 1499 10 277 18 295 605 432 13 00 O00 1334 ui 277 L7 294 590 433 00 00 1579 112 284 L7 301 566 355 11 00 00 143 113 307 19 326 579 349 114 283 L7 301 579 384 00 1383 115 313 19 332 S78 431 13 00 00 1598 16 286 18 305 60 413 12 00 00 1089 117 284 17 301 555 41 13 00 00 __ 1201 18 281 19 299 623 446 13 00 00 1249 19 332 19 350 541 506 15 00 00 1379 1200 278 L7 295 561 410 12 00 O00 1417 12 283 18 301 588 411 12 00 00 0l 122 285 L7 302 570 426 13
55. DI SCAVO consideriamo i parametri di avanzamento della macchina che generalmente vengono monitorati fra 1 quali velocit di avanzamento mm min penetrazione mm rot forza di spinta kN forza di contatto kN e pressione in calotta bar NASTRO TRASPORTATORE consideriamo il peso del materiale da smarinare 1 misurato mediante le 2 bilance posizionate sul nastro eseguendo se necessario un confronto con 1 valore di densit letto e volume di materiale scavato INIEZIONE TERGO DEI CONCI consideriamo 1 quantitativi della malta e dell accelerante iniettati per ciascuna delle 12 linee e le pressioni bar cha hanno caratterizzato le linee superiori 1 4 e 9 12 e quelle inferiori 5 8 eseguiamo un confronto fra i1 volume di miscela bi componente teorica da iniettare e volume effettivamente iniettato CONDIZIONAMENTO DEL MATERIALE prendiamo in esame 1 quantitativi iniettati m di tensioattivo proveniente da 2 serbatoi polimero ad alta pressione e acqua presente nelle schiume e quella direttamente iniettata nello statore 1 valori di FIR e FER e il valore di pressione bar massimo registrato sulle 20 linee di iniezione della miscela condizionante CONSUMO DI GRASSO comprende 11 quantitativo kg di grasso per le spazzole di coda pompato da ognuna delle 3 pompe predisposte a questo e 1 quantitativi kg di grassi impiegati per la lubrificazione delle varie guarnizioni labirinti ed ingranaggi sopra citati ENERGIA ELET
56. Descriviamo adesso come si deciso di impostare l elaborazione Verranno eseguite 2 tipologie di analisi e una complessiva per ogni formazione in cui verr evidenziato l andamento medio di alcuni parametri per verificare se quello che era stato previsto in sede progettuale si concretizzato poi durante lo scavo viceversa ci sono stati dei comportamenti anomali 109 Verr inoltre eseguito un conteggio dei consumi per capire mediamente di cosa ha bisogno la macchina per funzionare nelle argille e nelle arenarie Al termine di questa forniremo un intervallo di valori per i parametri analizzati sottolineando se questi siano analoghi a quanto previsto in sede progettuale una specifica per ogni formazione verranno presi in esame gli anelli che hanno presentato le prestazioni migliori in termini di penetrazione mm rot e velocit di avanzamento mm min verificando se 1 parametri rispecchiano l andamento fornito nella prima parte dell analisi oppure presentano delle diversit significative che possano spiegare una maggiore efficienza Onde meglio identificare ed evidenziare le condizioni che hanno caratterizzato gli anelli migliori verranno anche analizzati gli anelli che al contrario hanno presentato delle prestazioni scadenti I risultati per entrambe le formazioni verranno poi confrontati per identificare le differenze significative che hanno caratterizzato l avanzamento all interno di esse Prima di procedere
57. E f G G mj mel amen iia L1 LI EL L Ll rr ee p N anello Grafico 6 94 Andamento della pressione delle linee di iniezione della miscela cementizia bar superiori ed inferiori nell ambito della formazione APA Gli andamenti del Fattore di Iniezione che indica la diluizione della schiuma all interno del materiale scavato e F E R Fattore di Espansione volume di schiuma che si ottiene da una unit di volume di liquido acqua tensioattivo ci forniscono un indicazione sul condizionamento del materiale Per questi valori sono stati forniti dei range ma del tutto indicativi in quanto fin dalle prime fasi di scavo era stata evidenziata la difficolt di stimare a priori il valore di queste grandezze Infatti come possibile riscontrare nei Grafici 6 10A e 6 11A solo per alcuni anelli il condizionamento stato realizzato come previsto mentre per gli altri i1 FIR FER sono stati caratterizzati da notevoli aumenti dovuti ad una maggiore difficolt nell avanzare all interno della formazione e conseguentemente nel realizzare un condizionamento ottimale In particolare per quanto riguarda il Fattori di Iniezione possibile notare un impennata dei valori durante le fasi iniziali e in prossimit dell anello n 55 fino all anello n 85 a cui corrisponde un prolungato
58. Fig 4 6 riportiamo la Carta geologica d Italia scala 1 1250000 e il particolare dell area fra Bologna e Firenze entro cui si inserisce l opera Variante di Valico CARTA GEOLOGICA D ITALIA Figura 4 6 Carta Geologica d Italia Scala 1 1250000 e Porzione della carta geologica entro cui si inserisce il nostro inquadramento geologico 46 45 4 3 1 Unit tettoniche riconosciute nell area indagata Nell ambito dell area in esame sono state riconosciute le seguenti unit tettoniche Unit Tettonica Liguride ed Epiliguride Unit Tettonica di Monghidoro della quale fanno parte le Formazioni di Monghidoro MOH e di Monte Venere MOV Unit Tettonica Leo della quale fanno parte le formazioni delle Arenarie tipo Scabiazza SCB le Argille Varicolori di Grizzana Morandi AVT la Formazione delle Argille a Palombini e la Formazione delle Ofioliti e Unit Tettoniche Toscane Unit Tettonica Sestola Vidiciatico della quale fanno parte le formazioni di Marne di Marmoreto MMA Formazione delle Brecce Argillose Poligeniche BAP e Formazione dell Abetina Reale FMP 4 3 2 Condizioni geologiche presenti lungo il tracciato La galleria 1 imposta all interno di un versante interessato dalla presenza di numerose frane quiescenti con locali fenomeni di frana attiva anche di notevole estensione ed importanza Frana di Sparvo e frequenti soliflussi Di seguit
59. Ol Olmin 0 0 U min 75 EJ NEU AN o ___ _ ra ra E i THREE RE t i TE OPH F12 Lubrificazione con grasso Shift F12 Figura 4 50 Dall alto verso il basso le schermate di visualizzazione Avanzamento Impianto Schiuma Testa di scavo Dati operativi Mastice di guarnizione di coda Trasporto materiale di scavo e Dati operativi del gruppo di trasmissione 15 Le schermate e 1 relativi parametri della macchina vengono inviati ad un computer posto all esterno della galleria che consente la gestione e l elaborazione dei dati Il programma di gestione dei parametri fornisce 1 seguenti file alcuni dei quali parzialmente elaborati 76 process fornisce il valore di tutti 1 parametri macchina circa 900 di numero ogni 10 secondi per ogni anello di rivestimento che viene montato E quello che potremmo definire il file grezzo della macchina che consente le vere e proprie elaborazioni successive e calculate realizzati direttamente dal software della macchina e sono e averagevalue fornisce il valore medio di ciascuno dei parametri macchina per ogni anello non considerando i momenti di fermo della stessa e minvalue fornisce il valore minimo di ciascuno dei parametri macchina per ogni anello e maxvalue fornisce il valore massimo di ciascuno dei p
60. TBM con il Rock Mass Rating RMR nonostante l ampio uso di questa classifica geomeccanica nella pratica quotidiana Il sistema di classificazione Rock Mass Rating RMR determinato dalla somma dei valori ponderazioni dei parametri di input con somma aritmetica di 100 15 perla resistenza a compressione uniassiale della roccia 20 20 perla spaziatura delle discontinuit e 30 perla condizione delle discontinuit 15 per la condizione delle acque sotterranee Il sistema RMR stato originariamente sviluppato per il calcolo del carico della roccia e la selezione del supporto del tunnel Bieniawski 1973 Pertanto le ponderazioni dei dati sono in buon accordo con il processo di progettazione del tunnel per un assegnata condizione dell ammasso d altro canto il sistema non garantisce valutazioni corrette per scopi diversi 91 Gli studi di Hamidi Sapigni hanno evidenziato che il modello di previsione che si sull indice deriva dall analisi di regressione lineare polinomiale singola multi variabile Prendendo ad esempio lo studio di Hamidi una strategia efficiente per estendere l applicabilit dell RMR o in generale tutte le classifiche alla stima delle prestazioni delle TBM quello di regolare 1i pesi dei parametri di input compatibilmente con differenti applicazioni Tale adeguamento possibile mediante l analisi di regressione multipla e polinomiale al fine di s
61. TEMPO EFFETTIVO SCAVO gg Tabella 6 15 Caratteristiche della formazione delle Arenarie tipo Scabiazza 180 In Allegato B sono riportati 1 dati che ci hanno consentito di realizzare 1 grafici che verranno riportati di seguito necessari per verificare l andamento complessivo realizzato dalla macchina all interno di questa formazione Lo scavo nell Arenaria tipo Scabiazza stata meno problematica rispetto alla precedente specie dal punto di vista dell omogeneit del materiale ma con presenza di gas veicolato dalle fratture frequenti all interno di questa formazione e fenomeni di rollio pi accentuati proprio perch non abbiamo convergenze del materiale attorno allo scavo Come possibile notare da un analisi complessiva delle tempistiche la macchina stata caratterizzata in percentuale da un equa distribuzione dei tempi di avanzamento di costruzione dell anello e fermo Come gi detto non sono stati considerati 1 periodi prolungati di fermo che avrebbero del tutto falsato l analisi che di seguito proponiamo Ripartizione dei tempi SBAVANZAMENTO B COSTRUZIONE ANELLO FERMO Grafico 6 15 Ripartizione delle tempistiche nella formazione SCB Per quanto riguarda l avanzamento valutato in anelli giorno montati si mantenuto abbastanza stabile fra 1 5 e 7 rniducendosi nella parte finale della tratta da noi esaminata In sede progettuale si era parlato di una media di 6 anelli al giorno per quest
62. a Palombini La formazione delle Argille a Palombini si estende per circa 400 metri nella prima porzione della galleria e comprende gli anelli dal n 1 al n 191 Il tempo totale impiegato per lo scavo di questa tratta senza considerare 1 prolungati periodi di fermo pari a 79 giorni inizio dello scavo in data 26 Agosto 2011 e passaggio di formazione realizzato il 12 Gennaio 2012 rr 4 Figura 6 3 Formazione delle Argille a Palombini APA per la quale stata realizzata l analisi 29 La Tab 6 1A riassume le caratteristiche appena citate APA ARGILLE A PALOMBINI LUNGHEZZA TRATTA m NUMERO ANELLI n TEMPO EFFETTIVO DI SCAVO gg Tabella 6 1 Caratteristiche della formazione delle Argille a Palombini In Allegato A sono riportati 1 dati che ci hanno consentito di realizzare 1 grafici che verranno riportati di seguito necessari per verificare l andamento complessivo realizzato dalla macchina all interno di questa formazione La formazione delle Argille a Palombini ha presentato diverse problematiche durante lo scavo non solo perch la prima che la macchina si trovata a dover affrontare e sulla quale doveva essere testata ma anche perch come pi volte ripetuto strutturalmente molto complessa Come possibile notare da un analisi complessiva delle tempistiche la macchina stata caratterizzata da notevoli momenti di fermo dovuti in parte a problematiche legate al materiale 115 che si
63. ad aumentare si evince che sto impiegando pi tempo per la realizzazione del vero e proprio scavo a discapito del tempo che impiego per montare 244 Viceversa se il valore diminuisce impiego un tempo maggiore 1 montaggio del rivestimento che salvo problematiche all erettore malfunzionamenti specifici fortemente dipendente dalle capacit dell erettorista e il secondo tanto pi il valore basso tanto pi significa che rispetto al tempo totale di ogni avanzamento i tempi di fermo incidono poco Per tempi di fermo torniamo a ribadire intendiamo effettivamente tutti quei momenti in cui la macchina non sta avanzando quindi non soltanto in presenza di malfunzionamenti e problematiche varie ma anche il montaggio del rivestimento Il Livello di avanzamento presenta generalmente valori pi alti per la tratta delle Argille a Palombini ma mediamente per entrambe le formazioni un valore che si assesta attorno al valore 1 sintomo che stato necessario pi tempo per lo scavo piuttosto che per il montaggio del rivestimento Livello di avanzamento e ES DD D m lt se E _ gt nun pe INI fi _____ _ in E mm Eee L ee
64. al metodo di funzionamento Herrenknecht S 574 Galleria Sparvo In Italia 1 tratto dell autostrada fra Bologna e Firenze quello maggiormente utilizzato e dunque in fase di allargamento 19 Una parte del progetto della Variante di Valico consiste nella realizzazione del Tunnel fra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Tale galleria consiste in due canne parallele con le seguenti caratteristiche e Diametro di 15 m che ha stabilito 1 nuovo record in termini di scavo meccanizzato e lunghezza 2 5 km due corsie di percorrenza per le automobili e una di emergenza I 5 km di gallerie ci si aspetta diano luogo a materiale sciolto e possibili emissioni di gris verranno realizzate per assicurarsi un alto livello di sicurezza e velocit nella perforazione mediante una Earth Pressure Balance TBM con diametro di 15 55 metri realizzata da Herrenknecht Lo scavo iniziato vicino Firenze lavorando in direzione Nord nel 2011 l apertura della nuova tratta prevista per la fine del 2013 Questa opera rappresenta una significativa riduzione di tempo di viaggio per pi di 90000 veicoli al giorno fra Bologna e Firenze Herrenknecht S 317 e S 318 Shanghai Chanej1ang Underground Motorwa Figura 3 2 TBM Herrenknecht 5 317 e S 318 impiegate per la realizzazione della Galleria Shanghai Changjiang 49 In coincidenza con il World Expo 2010 a Shangai sono state aperte al traffico 2 gallerie
65. caso studiato quello della realizzazione della Galleria Sparvo inserita nel progetto Variante Autostradale di Valico VAV I diversi numerosi parametri rilevati in fase di scavo sono stati esaminati per individuare il rapporto tra i valori e la variabilit delle caratteristiche di scalabilit dell ammasso roccioso Tale analisi ha permesso di verificare gli scostamenti tra le previsioni di progetto e l andamento reale dello scavo Gli inevitabili scostamenti sono peraltro da attribuire principalmente all assenza di esperienze di scavo con macchine di tali dimensioni in formazioni complesse quali quelle attraversate alla galleria Sparvo La complessit oltre che di carattere geostrutturale dovuta anche alla la presenza di metano La verifica sperimentale condotta durante il lavoro di tesi degli intervalli di valori da adottare per i parametri penetrazione forza di spinta pressione in calotta FIR e FER pressione della miscela a due componenti indicati in fase di progetto ha reso evidente la ineluttabile difficolt di corretta previsione e la necessit di continui aggiustamenti durante l avanzamento Fra 1 consumi registrati quelli per il condizionamento del marino sono direttamente legati al livello di difficolt di scavo L analisi dei rendimenti di scavo ha messo in evidenza il peso dei malfunzionamenti legati al nastro trasportatore alla fornitura e al trasporto dei segmenti per il rivestimento definiti
66. ci sia continuit nella fase di approvvigionamento dei segmenti all interno della galleria erettore dei conci segment erector posizionato in corrispondenza del ponte tra lo scudo della fresa e 11 primo carro del back up e in grado di operare all interno dello scudo di laddove si realizza il montaggio degli anelli di conci prefabbricati direzionato dall erettorista quindi il suo funzionamento non dettato solo dal suo corretto funzionamento ma anche dal fattore umano e segment feeder e segment crane posizionati sotto il back up della TBM permettono lo scarico dei conci dai veicoli MSV e il loro trasporto fino all erettore dei conci devono essere sempre perfettamente funzionanti per garantire la continuit nelle operazioni Va ad influenzare nell efficienza della macchina la produzione giornaliera dei segmenti per 1 rivestimento definitivo nonch il trasporto di questi dalla fabbrica conci al piazzale antistante l imbocco della galleria Eventuale presenza del gas metano fattore di cui tenere di conto in quanto lo scavo eseguito in terreni grisutosi Se viene rilevata la presenza di metano scattano tutte quelle procedure necessarie per mettere in sicurezza 1 lavoratori solo nel momento in cui queste prevedono l arresto della macchina possiamo dire che vanno ad inficiarne l efficacia Eventuali venute di acqua nell ambito di questo scavo stata preventivata la presenza di acqua e quindi la possibilit che
67. da scavare come delle condizioni idrostatiche esistenti in sito come quota della falda rispetto alla quota della calotta del tunnel gradienti idraulici di filtrazione dell acqua permeabilit del terreno ecc Sotto l azione combinata della spinta di avanzamento dello scudo fornita dai cilindri di spinta thrust cylinders e della rotazione della testa di scavo il terreno viene asportato dal fronte e fluisce nella camera di scavo attraverso le aperture della testa da dove viene poi estratto mediante coclea screw conveyor posizionata nella parte inferiore della paratia Il materiale scavato pu svolgere la funzione di sostegno nella camera di scavo solo se dotato di buone caratteristiche di deformabilit plastica se necessario ottenute integrando il materiale stesso con eventuali additivi come bentonite e schiume iniettati nel terreno attraverso opportuni ugelli localizzati sulla testa di scavo e nella paratia della camera Il materiale estratto dalla coclea scaricato poi su una serie di nastri che lo portano fuori dalla galleria nastro trasportatore primario e secondario cutting conveyor M wn 7 Figura 4 20 Spaccato di una macchina TBM 14 Durante le normali operazioni di avanzamento la camera di scavo completamente riempita dal materiale plasticizzato tale situazione detta Modalit Chiusa che si ritenuta necessaria per
68. del nastro trasportatore 16 17 Lungo il nastro primario sono presenti due bilance che permettono di misurare in modo continuo il peso del materiale estratto mentre una terza posizionata in prossimit della discarica provvisoria consentendo una ulteriore verifica del materiale estratto Montaggio dei conci sar condotto secondo le seguenti fasi e sistema di guida VMT della fresa tenendo in conto della posizione di montaggio degli anelli precedenti e della traiettoria della TBM calcola in modo automatico la posizione di montaggio ottimale dell ultimo anello che ne garantisce il centraggio all interno dello scudo di coda della TBM indicando il numero del gruppo di cilindri di spinta da 1 a 19 in corrispondenza del quale deve essere installato il concio chiave e L Operatore della fresa comunica all erettorista la posizione di montaggio calcolata dal sistema VMT Associati al montaggio dei conci possiamo citare e i veicoli MSV Multi Service Vehicle per l approvvigionamento dei conci necessario che 1 veicoli siano sempre efficienti e funzionanti in quanto al termine della fase di 104 avanzamento della macchina 1 segmenti necessari la costruzione dell anello devono essere gi stati trasportati in prossimit della coda del back up per essere poi predisposti sul segment feeder e il carro ponte consente il caricamento dei conci sopra 1 veicoli MSV e deve funzionare sempre perfettamente affinch
69. della formazione APA Un altro parametro che riteniamo di grande importanza la forza di spinta o anche detta forza di avanzamento che rappresenta la forza che i martinetti riescono complessivamente sviluppare consente alla macchina di e avanzare trascinandosi dietro il peso del back up e vincere gli attriti fra scudo e terreno e gli attriti derivanti dalle spazzole con il contorno di scavo e sostenere il fronte e consentire al contempo lo scavo vero e proprio Tanto maggiore tanto pi la macchina avanzer velocemente e solitamente dipendente della resistenza del materiale in quanto vero che deve aumentare in corrispondenza di una formazione pi dura ma anche vero che in questa condizione il fronte si auto sostiene Per la formazione in esame caratterizzata da scarsa resistenza e instabilit del fronte andamento quello riportato di seguito Grafico 6 5A nella parte antecedente all anello n 85 bench la forza di spinta fosse considerevole non si sono raggiunte prestazioni ottimali a differenza della seconda porzione delle Argille a Palombini in cui con un corrispettivo valore pi basso sono stati raggiunti dei valori significativi di avanzamento Causa di tutto questo il materiale complesso ed instabile che caratterizza questa formazione che ha comportato impaccamenti 119 sulla testa e problematiche allo nella prima parte Il range fornito in sede progettuale poich piut
70. di percorrenza dell autostrada attuale per circa 20 km con numerose modifiche di tracciato in variante e nel rifacimento dello svincolo di Sasso Marconi tratta La Quercia Barberino consiste nell aggiunta di una nuova autostrada Variante a quella attuale che subir un ampliamento I Clienti potranno cos scegliere se percorrere la nuova autostrada o quella esistente E stato aggiunto in corso d opera un ultimo tratto denominato Lotto 0 di 4 1 chilometri tra Sasso Marconi e Casalecchio di Reno alle porte di Bologna anch esso interessato dall ampliamento a tre corsie di percorrenza oltre alla posa di barriere fonoassorbenti Della totalit dell opera solo 48 km riguardano la Variante propriamente detta un tracciato completamente nuovo di due corsie per senso di marcia pi quella di emergenza Il tracciato che attraversa 2 regioni 6 Comuni in Emilia Romagna e 2 Comuni in Toscana si compone di 45 opere principali di cui 23 viadotti per uno sviluppo totale di 10 4 km 22 gallerie per un totale di 29 27 km 39 TRINCEE RILEVATI 3320 VIADOTTI 1890 GALLERIE 4976 Figura 4 1 Percentuale delle opere principali realizzate nella VAV 53 La Fig 4 2 mostra il progetto complessivo della Variante di Valico Appenninica con l indicazione dei lotti presenti 10 km 19 4 km EMILIA ROMAGNA 7 5 km Tracciato attuale Ampliamento E Nuovo tracciato
71. di evitare la subsidenza e lavorare in condizioni geologiche problematiche Sono state impiegate 2 scudi EPB identici Herrenknecht 5 387 e 5 388 ciascuno con diametro di 6 77 metri per la sezione settentrionale della Linea B futura Linea B1 e scudo EPB Herrenknecht S 544 di diametro 9 79 m stata necessaria per la realizzazione dello scavo della sezione fra la Stazione Conca D Oro e il Piazzale Ionio di lunghezza pari a 1 109 km Seli Passante ferroviario del Nodo di Firenze Alta Velocit Figura 3 19 TBM Seli impiegata per la realizzazione del passante ferroviario del Nodo di Firenze 45 La ferrovia ad alta velocit Bologna Firenze una linea ferroviaria di propriet statale che collega la citt di Bologna a quella di Firenze dotata degli standard ferroviari dell Alta Velocit AV e dell Alta capacit AC per la maggior parte del suo percorso Fa parte dell Asse ferroviario 1 della Rete ferroviaria convenzionale trans europea TEN T e va ad affiancare e rinforzare la Direttissima Bologna Firenze lunga 78 5 chilometri e per 73 3 km si concretizza in gallerie Per la realizzazione delle gallerie naturali del passante AV di Firenze previsto l impiego di una macchina da scavo meccanizzato integrale scudata di tipo EPB realizzata dalla Seli e soprannominata Monnalisa di diametro pari a 9 40 metri e lunghezza 200 metri Le due gallerie di diametro interno di 8 30 m e spessore del
72. di questi avanzamenti si sono presentati anche problemi di rollio che possono aver influito sulle prestazioni realizzate in ultimo necessario evidenziare che queste cattive prestazioni non sono imputabili ad una sola squadra ma sono stati equamente distribuiti fra quelle presenti 167 RANGE APA RANGE 22 RANGE 79 RANGE 21 RANGE 86 PARAMETRO AVANZAMENTO 15 25 mm min ro DINT mex s rper mm rot PRESSIONE IN 16 2 bar PRESSIONE BICOMPONENTE bar VOLUME BICOMPONENTE m E CI mo ACCELERANTE esa 2 2 POLIMERO SERB e 2 Poo POLIMERO SERB 2 9 POLIMERO i 0 5 m ACQUA SCHIUME 30 130 106 33 m ACQUA STATORE 170 m GRASSO GR 30 mag a s GRASSO CONDAT NE GRASSO CONDAT W839 kg ENERGIA ELETTRICA 5000 20000 19690 15136 kWh rose ow Tabella 6 21A Range individuati per gli anelli n 22 79 21 86 168 RANGE 55 RANGE 142 RANGE 26 RANGE 137 RANGE 34 PARAMETRO AVANZAMENTO mm min mm rot PRESSIONE IN CALOTTA bar MATERIALE SMARINATO ton 1000 800900 900 ETE 1000 1000 PRESSIONE BICOMPONENTE bar VOLUME BICOMPONENTE m FIR FER 1 x SEDERE SELE I m 1 POLIMERO SERB i 2 m
73. e Lembo Fazio 2005 la maggior parte delle equazioni utilizzano direttamente i sistemi di classificazione degli ammassi come variabile principale del metodo 60 Empirical TBM performance prediction models based rock mass classifications Correlations TBM performance prediction References PR 0 0059 5 1 59 Cassinelli et al 1982 PR 572597 0 047RSR 3 15 Innaurato et al 1991 5 Barton 2000 8900 de x DIGMA SP 250 035 Cc Ribacchi and Lembo Fazio 2005 0 422RMEg 11 61 Bieniawski et al 2007b 0 222BRMRK 2 755 Hassanpour et al 2009 FP 3 273020 0865 Hassanpour et al 2009 FPI 11 718000 Hassanpour et al 2009 penetration rate rock material uniaxial compressive strength P specific penetration Cem rock mass uniaxial compressive strength average rate of advance field penetration index fe Je da and SRF are original parameters of Q system is oriented RQD in tunneling direction SIGMA rock mass strength average cutter load cutter index quartz content and average biaxial stress on tunnel face Figura 5 1 Modelli empirici di predizione delle performance delle TBM basati sulle classifiche tecniche 38 I risultati ottenuti da questi metodi di previsione sono stati molto simili la qualit dell ammasso roccioso nelle sue condizion
74. eseguir prima lo scavo della canna Nord e poi una volta terminatolo verr girata per realizzare in verso contrario la canna Sud e quindi essere definitivamente smontata sul piazzale antistante l imbocco Sud Il tracciato della galleria Fig 4 4 prevede in direzione nord 2 curve a sinistra e 1 a destra e le caratteristiche progettuali sono riportate in Tab 4 1 Badia Nuova a Figura 4 4 Tracciato della Galleria Sparvo 23 42 Tabella 4 1 Caratteristiche progettuali della Galleria Sparvo 23 La lunghezza delle carreggiate conteggiando anche l imbocco risulta essere 2563 m per la Canna Nord e 2600 m per la Canna Sud Dovendo realizzare ora una sezione circolare a fronte della policentrica associata allo scavo in tradizionale stato necessario modificare la sezione di scavo Le Tab 4 2 e 4 3 riportano le caratteristiche della nuova sezione e quelle del rivestimento definitivo realizzato in conci prefabbricati di cui forniremo maggiori dettagli pi avanti CARATTERISTICHE SEZIONE Diametro di scavo 15 615 m Diametro intradosso 13 6 m Diametro estradosso 15 RIVESTIMENTO Raggio interno 6 8 Numero conci per anello 9 1 Raggio esterno 75m Sezione con rivestimento 149 6 m dpi 176 7 m P Sezione testa di scavo 191 5 Sezione senza rivestimento Tabella 4 2 4 3 Caratteristiche progettuali della sezione e del rivestimento definitivo impiegate nella Galleria Sparvo
75. fasi di avanzamento si fatto uso del serbatoio 2 per poi non impiegarlo pi successivamente all anello n 85 L acqua addizionata alle schiume quella che viene miscelata assieme al tensioattivo e al polimero ad alta pressione e iniettata direttamente in testa mentre l acqua dello statore viene iniettata in camera di scavo per agevolare l estrazione del materiale attraverso la coclea i quantitativi delle 2 grandezze sono decisamente diversi come si evince dal grafico L acqua delle schiume fatta eccezione per la tratta dall anello n 30 al n 85 si assesta attorno a valori compresi fra 35 50 l acqua fornita allo statore durante le prime fasi dell avanzamento era associata ad un quantitativo del tutto irrisorio successivamente si 129 deciso di farne un uso cospicuo agevolare l estrazione meccanica del materiale raggiungendo dei valori compresi fra 120 170 Acqua schiume e statore ACQUA eT mpm Fa csi m gt _ m 1 c gt e 100 00 90 00 80 00 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 10 00 0 00 El em re n Tue v VA Li E P He Hw l 1 ED N anello Grafico 6 17A Quantitativi di acqua addizionata alle schiume e iniettata nello stator
76. giorno Herrenknecht S 164 Lefortovo Tunnel s P g S M Figura 3 9 TBM Herrenknecht S 164 impiegata per la realizzazione del Lefortovo Tunnel 49 La terza circonvallazione di Moscaha necessitato di un tunnel di dimensioni e scala fino ad allora inimmaginabili in Russia per vedere il suo completamento un diametro esterno di oltre 14 metri stato necessario per consentire al traffico stradale di percorrere due ponti uno sopra Paltro In una scala di tempi molto stretti dalla partenza della perforazione all apertura del tunnel si sono dovute affrontare diverse problematiche e presenza degli edifici nel centro citt 26 il Fiume Jausa sotto il quale la galleria doveva passare con le elevate pressioni che esso ha comportato le condizioni geologiche difficili La soluzione per questo progetto unico nel suo genere ha comportato la realizzazione da parte di Herrenkcnecht di una macchina altrettanto unica con un diametro di 14 20 metri la TBM era a quel tempo la pi grande Mixshield al mondo e presentava inoltre diverse innovazioni dischi taglienti accessibili in condizioni atmosferiche e taglierina centrale attiva fino a 600 metri davanti alla testa tagliente migliorando lo scavo in terreni estremamente coesivi e sistema sismico di sondaggio SSP Grazie ad un team di grande esperienza e una macchina di ottima tecnologia il progetto ha ottenuto un gran successo 2 2 km
77. hanno un comportamento restringente rispetto allo scavo favorendo cosi una consistente oscillazione dello scudo Il Grafico 6 535 mostra come nell ambito dell anello n 195 presenza di queste problematiche non si siano riscontrate altro motivo per cui questo avanzamento aver presentato delle prestazioni migliori rispetto agli altri E E E Rollio 04 04134 Bn n 1 14 N anello Grafico 6 53S Andamento del rollio mm m per l anello n 195 226 Il confronto seguente necessario per verificare che le pressioni mantenute nelle linee di iniezione della malta sono state sufficienti per eseguire correttamente il riempimento a tergo dei conci Possiamo verificare Grafico 6 545 che lo scostamento di 1 bar previsto stato ampiamente rispettato fatta eccezione per la prima fase di scavo in quanto le linee delle malte iniziano ad iniettare successivamente alla realizzazione di 10 cm di avanzamento motivo per 1 quale le pressioni di iniezione risultano essere pi basse di quella dei sensori di testa e per quei momenti in cui le queste hanno raggiunto dei valori di pressione molto elevati causa intasamenti Confronto pressioni linee iniezione malta e media pressioni di terra e in S quum A N 02 37 54 02 44 34 02 51 14 02 57 54 03 01 14 03 14 34 03 17 54 03 24 34 03 31 14 03 41 14 03 44 34 03 57 54 04 04 34 04 07 54 04 14 34 04 21 14 04 24
78. i lavori di completamento dell opera richiederanno altri due anni di lavoro Mitsubishi Yingbinsan Road Tunnel in Shanghai Figura 3 8 TBM Mitsubishi impiegata per la realizzazione del Yingbinsan Road Tunnel 51 25 29 ottobre 2009 dopo 29 mesi di lavoro non stop stato completato un altro tunnel facente parte del Honggiao transport hub Yingbin Sanlu Tunnel Project che congiunge il Terminal 1 con il 2 dell aeroporto di Hongqiao Il tunnel di lunghezza pari a 2 6 km di cui 1 86 km scavati con l ausilio di una TBM EPB della Mitsubishi del diametro di 14 27 metri diventato un importante passaggio per migliorare e incrementare le arterie della rete superficiale realizzando anche un accesso supplementare del traffico al di l di Honggiao Il tunnel attraversa 1 Qixin Road Viaduct BeiHeJin Creek la corsia dei taxi la carreggiata delle macchine le condotte di carburante dell aeroporto la linea ferroviaria 101 la pista dell aeroporto e edifici sensibili nonch cimeli storici sono stati affrontati diversi problemi tecnici durante l attraversamento di queste strutture come l avviamento dello scavo l attraversamento di formazioni geologiche complesse realizzare le curve del tracciato ecc Il lavoro stato realizzato con grande precisione e rapidit attraversando le strutture presenti nel tracciato con distanze millimetriche e raggiungendo un tempo di avanzamento pari a 9 anelli di rivestimento montati al
79. in the centre plate Figura 6 4 Layout degli utensili sulla testa con indicazione di quelli sostituiti 14 Riportiamo di seguito il totale dei consumi che hanno caratterizzato la formazione delle Argille a Palombini distinguendo la tratta dall anello n 1 al n 85 la tratta dall anello n 86 al n 191 e il totale per quanto riguarda liquidi condizionanti miscela bi componente grassi bentonite ed energia elettrica 134 LIQUIDO CONDIZIONANTE APA POLIMERO POLIMERO POLIMERO ACQUA ACQUA 1 m 2 m AP m SCHIUME STATORE m m TOTALE 10719 13573 62 03 52 42 6110 33 31 77 86 191 13607 001 000 4608 37 13541 00 MISCELA ENERGIA BICOMPONENTE APA MALTA ACCELERANTE APA EST 3 kWh m m 30 3 TOTALE 4915 TOTALE 2812201 2207 28 135 40 1848512 13 86 191 2707 32 165 89 86 191 963689 23 APA CONDAT GR 30 CONDAT HBW kg CONDAT WR89 CONDAT HBW EP2 kg kg kg TOTALE 5865 56 9339 65 110581 00 86 191 3053 18 4026 72 54843 44 Tabella 6 4A 6 5A 6 6A 6 7A 6 8 Indicazione dei consumi per la tratta 1 85 la tratta 86 191 e l intera tratta delle APA I valori registrati dalla macchina precedentemente esposti nei grafici e 1 valori previsti in sede progettuale sono stati confrontati ottenendo cosi dei range per 1 parametri considerati per la formazione delle Argille a Palombini che riportiamo in Tab 6 9A Tal valori verranno impiegati nella seconda parte dell elaborazione quando anal
80. l anello n 195 sono state decisamente superiori rispetto alla media della formazione Arenarie tipo Scabiazza indicata come valori minimo e massimo per entrambe le grandezze Per la velocit di avanzamento sono stati raggiunti anche valori di 42 mm min mentre per la penetrazione sono stati registrati valori che raggiungono 1 39 mm rot I valori nulli presenti nei grafici sono associati momentanee situazioni in cui stato necessario arrestare la macchina una di queste a causa di problematiche legate al nastro alla fase di montaggio del rivestimento Analizzando 1 grafici seguenti vedremo di individuare la causa di queste prestazioni ottimali sia in termini di parametri di avanzamento sia eventualmente anche con riscontri sui consumi L andamento della forza di spinta rispetto a quanto osservato per l intera formazione rimane leggermente superiore all intervallo proposto in precedenza raggiungendo come valore massimo 82000 kN circa 212 Anche in questo grafico Grafico 6 35S possiamo notare che successivamente alla fase di avanzamento la forza di spinta si mantiene entro un intervallo di valori di 45000 55000 kN durante tutta la fase di montaggio dell anello necessario per sostenere 1 fronte Gli abbassamenti che possiamo rilevare nel grafico sono associati ai momenti di fermo della macchina in cui necessario spingere solo per garantire la stabilit del fronte e non per avanzare e per 1 quali il valore si
81. la quale pur esercitando in calotta una pressione di sostegno pari a quella di progetto determina una differenza di pressione con il fronte sempre pi grande mano a mano che si scende verso l arco rovescio Questa differenza di pressione pu generare l estrusione della parte bassa del fronte con un conseguente aumento delle perdite di volume Il processo di condizionamento viene identificato dei seguenti parametri F E R Foam Expansion Ratio Fattore di Espansione che indica il volume di schiuma che si ottiene da una unit di volume di liquido acqua tensioattivo Per esempio F E R pari a 1 5 vuol dire che da 1 litro di liquido si producono 5 litri di schiuma FIR Foam Injection Rate Fattore di Iniezione indica la diluizione della schiuma all interno del materiale scavato Per esempio dire F LR 50 vuol dire che in 100 m di materiale scavato vengono iniettati 50 m di schiuma Bentonite impiegata con la funzione di lubrificante per la coclea stabilizzazione del fronte d attacco lubrificazione della camicia dello scudo e contro le possibili venute di acqua in galleria stata annoverata fra i consumi ma il suo impiego stato del tutto irrisorio riporteremo quindi solo 11 quantitativo finale per ciascuna delle formazioni in esame Energia elettrica che mette in funzione i 50 motori idraulici della macchina e consente l azionamento di tutte le componenti elettriche della TBM 6 2 Struttura dell analisi
82. lo scavo della formazione delle Arenarie tipo Scabiazza caratterizzata da maggiore omogeneit resistenza e stabilit del fronte come si evince dall andamento della forza di contatto ha fatto registrare prestazioni pi soddisfacenti per l intera tratta analizzata Le problematiche maggiori sono legate al rollio accentuato in questa formazione perch caratterizzata da minori fenomeni di convergenza all intorno del contorno di scavo e alla fatturazione dell ammasso roccioso che talvolta ha determinato un pi elevato consumo della miscela bi componente e la veicolazione del metano che stato rilevato ed ha ostacolato 1 due interventi di sostituzione degli utensili risultato di questa tesi fornisce utili indicazioni sulle modalit con cui sviluppare l elaborazione dei dati relativi ai parametri di macchina finalizzata a prevedere il comportamento della TBM in queste formazioni complesse Nel caso studiato l analisi complessiva e quella dei dati corrispondenti agli avanzamenti migliori peggiori sono state eseguite considerando valori al netto dei tempi di fermo ma si ritiene che possa essere significativo considerare anche i valori lordi prendendo in considerazione anche 1 tempi di fermo e la fase di montaggio del rivestimento Maggiore importanza andrebbe data alle problematiche legate al rollio mettendole in relazione alle caratteristiche di ciascuna delle formazioni attraversate 251 8 BIBLIOGRAFIA Monografie 1 Chiarel
83. periodo di fermo Fattore di Espansione invece rimasto sempre al di sotto dei valori limite proposti fatta eccezione come visto per il FIR della tratta dall anello n 55 all anello n 85 Forniremo pi avanti dei range per questi due parametri sottolineando per che il condizionamento non pu essere stabilito con certezza a monte dello scavo di una certa 124 formazione in quanto come evidenziato pi volte non sappiamo che cosa andremo a e come il terreno si comporter una volta attraversato dalla TBM Ili 2 ENNL di dd di di dd i dd i di dd dd COS CS OOV TO CO ATO 00 00 Nox C o4 MLA N anelli SISSE Grafico 6 10A Andamento del FIR 96 Foam Injection Rate nell ambito della formazione APA ne dd dd de di i ii O I I o G E Pun un Do O0
84. presentate delle complicazioni dovute alle caratteristiche molto complesse della formazione e le problematiche legate al nastro trasportatore hanno inciso in maniera consistente sull avanzamento a differenza del trasporto dei conci che ha avuto un influenza minore e e stato rilevato metano in 2 sole occasioni e per entrambe tale rilievo non ha comportato ulteriori fermi della macchina Il confronto successivo con la tratta arenacea evidenzier come la complessit di questa formazione abbia inciso sulle prestazioni della macchina Per la successiva tratta di Argille a Palombini che verr attraversata in prossimit dell uscita della Canna Nord e per la Canna Sud consigliamo quindi di seguire 1 range proposti in conseguenza dell analisi complessiva in quanto la specifica ha evidenziato che con i medesimi intervalli possono essere raggiunte prestazioni elevate in termini di velocit di avanzamento e penetrazione nette se non si verificano malfunzionamenti o complicazioni con 1 materiale che stiamo andando a scavare Inoltre consigliabile tenere sotto osservazione parametri quali pressioni al fronte forza di spinta e forza di contatto che potrebbero essere indicative per prevedere varie problematiche anche di natura significativa 173 6 4 Passaggio di formazione da APA a SCB Il passaggio di formazione previsto per l anello 192 e verificatosi per l anello n 191 stato constatato mediante diverse
85. quantitativo maggiore di grasso consumato associato al CONDAT WRS89 impiegato per sigillare le 3 camere che le di spazzole di coda creano renderle cosi impermeabili al passaggio di metano mentre per le altre tipologie il consumo si assestato su un ordine di grandezza inferiore Annoverata fra 1 consumi troviamo anche l energia elettrica spesa per azionare tutte le componenti della macchina Il Grafico 6 228 ne riporta l andamento medio in quanto non consideriamo i picchi di partenza che talvolta si sono verificati e che per correttezza riportiamo in tabella dato che in un analisi economica dovrebbero essere conteggiati Q un lt Q 24 lt a T Q Q 2 lt gt Z lt 2972627 39 2996469 61 3065888 45 3282264 16 3330330 75 3382240 16 3498031 94 3734907 48 4012640 44 Tabella 6 28 Anelli per i quali si sono verificai 1 picchi di elettricit in partenza 197 Energia elettrica 40000 0 38000 0 36000 0 34000 0 32000 0 30000 0 28000 0 26000 0 4 24000 0 5 22000 0 E 20000 0 18000 0 5 16000 0 mu _ Ni 4 i i AV CVV lt gt 3s Grafico 6 228 Consumo di energia elettrica nell ambito della formazione SCB Per quanto concerne il consumo degli utensili per quanto riguarda la
86. rivestimento di 0 40 m sviluppano complessivamente circa 9 95 km di lunghezza Le due canne verranno scavate a partire 34 dall imbocco sud di Campo di Marte fino allo sbocco nord di Rifredi mantenendo una distanza tra gli assi di circa 19 3 m tranne agli imbocchi dove la distanza di circa 16 5 m per Campo di Marte e 11 5 m per Rifredi Il tracciato prevede due curve la prima con raggio pari a 480 m e la seconda con raggio pari a 305 m Le due canne saranno collegate trasversalmente da cunicoli di bypass disposti ogni 450 m circa I lavori sono iniziati nel Luglio 2011 mentre il termine dei lavori previsto per il 2014 Lovat Passante ferroviario del Nodo di Bologna Alta Velocit Figura 3 20 TBM Lovat impiegate per la realizzazione del passante ferroviario del Nodo di Bologna 45 Il 31 Maggio 2006 stato abbattuto l ultimo diaframma delle gallerie della linea di alta velocit che attraversano Bologna presso 1 Camerone Salesiani a 23 m di profondit dove sono uscite all aperto le due grandi frese al lavoro dall estate 2003 Le due gallerie parallele lunghe circa 6 km ciascuna e gi complete del rivestimento congiungono l area dove in costruzione la futura stazione AV di Bologna con la linea AV verso Firenze nella zona di San Ruffillo Costruite in tre anni le gallerie sono state realizzate con l impiego di due grandi frese Lovat lunghe 195 m ciascuna e con diametro di scavo di 9 40 m Le frese EP
87. rpm mm min bar t t i id DL 888 a 2 0 _ 00 O00 ssa OO 14 1 53095 22390 666 _ 353 34 5 12 1 56103 2380 105 544 006 6 657 6 14 55478 2427660 109 000 005 _ 6100 02 __7 12 170202 2597 109 000 002 _ 850 894 8 16 53752 2659 108 518 002 59 60 _ 7 029505 21529 4509 2987 E 0 820 3000 Das di 26 Posta li io T0904 7 N o 15 608 __21 gt 74433 28154 124 000 116 885 899 2 74910 3253 660 129 94 94 ii ose le od 9080 39 18 7797 35185 105 000 153 870 88 40 20 76124 35896 06 550 142 998 49308 46 20 173629 34463 106 550 146 992 985 E 125 L8 Ls 48 17 78735 37707 107 47 145 104 964 3999 508 i 06 129 966 55 14 74283 41531 107 034 120 106 909 56 18 80303 38656 108 066 219 1115 103 260 59 19 70285 35468 1 13 9 1 91 985 929 60 __19 77522 4143 109 000 L8 73 63 64 17 74675 3454 099 256 220 1120 1065 65
88. seppur in maniera limitata SCB Arenarie tipo Scabiazza Figura 4 17 Strati torbiditici arenaceo pelitici entro le Arenarie di tipo Scabiazza 41 56 Questa formazione presenta delle caratteristiche omogenee rispetto alle Argille a Palombini e quindi anche di semplice caratterizzazione Si presenta come un arenaria fratturata in cui facile che siano presenti sacche di metano che proprio veicolate dalle fratture presenti riescono a muoversi dal basso verso l alto e raggiungere la porzione interessata dallo scavo Anche per questa formazione sono stati eseguiti dei sondaggi di cui quelli che hanno propriamente interessato l Arenaria sono 7 Poich 1 materiale come gi detto presenta omogeneit nella struttura la caratterizzazione ha una sua valenza I materiali qui considerati sono costituiti prevalentemente da limi sabbiosi argillosi talvolta inglobanti clasti in percentuale variabile 1 campioni sottoposti a prove di laboratorio sono caratterizzati da un contenuto di materiale fine superiore al 5090 e da tali prove sono state dedotte le seguenti caratteristiche il limite liquido LL compreso tra 30 59 valore medio 42 6 il limite plastico LP compreso tra 18 24 valore medio 20 6 e presenta un andamento pressoch costante con la profondit il contenuto d acqua naturale W risulta compreso tra 7 111 346 valore medio 9 0 l indice di plasticit IP varia tra 12 37
89. sono stati perforati mediante scavo meccanizzato in 15 mesi La stessa macchina stata impiegata successivamente per altri 2 progetti Herrenknecht S 108 Trude R hre Elbtunnel Hamburg Figura 3 10 TBM Herrenknecht 5 108 impiegata per la realizzazione del R hre Elbtunnel Hamburg 49 Dal 1990 1 gi presenti 3 tunnel della citt di Elba non erano in grado di far fronte al volume di traffico nella citt anseatica stato necessario lo scavo di una quarta galleria per ridurre la congestione del traffico E stato realizzato mediante scavo meccanizzato in modo da evitare l interruzione della navigazione sul Fiume Elba Ci ha richiesto di lavorare in sicurezza in situazioni geologiche estremamente diverse sotto alte pressioni fino anche a 5 5 bar e con strati di copertura tra 7 e 13 metri 27 I cittadini di Amburgo hanno soprannominato la Herrenknecht Mixshield la migliore macchina attrezzata per svolgere questo compito Trude in fondo al Fiume Elba Lo scavo della galleria stato completato in soli 2 anni e Herrenknecht S 250 Silberwald Tunnel Figura 3 11 TBM Herrenknecht 5 250 impiegata per la realizzazione del Silberwald Tunnel 49 Questo progetto ha coinvolto la costruzione di una galleria al di sotto della zona protetta conosciuta con il nome di il bosco d argento a nord ovest di Mosca sulle del fiume Moskva con l obiettivo di facilitare 1 flusso del tr
90. stato modificato la pressione di iniezione della malta un parametro di difficile gestione e per il quale mediamente si sono raggiunti valori superiori ai previsti il condizionamento stato eseguito come previsto per quanto riguarda il F I R vale a dire la diluzione del materiale nella schiuma mentre per il Fattore di Espansione F E R il quantitativo di schiuma che si forma a partire da un unit di volume liquido si sono osservati dei valori pi bassi Analizzando invece gli avanzamenti con le migliori peggiori performance se ne dedotto che per gli anelli migliori 1 range che difficilmente sono stati rispettati sono stati forza di spinta che talvolta risultata maggiore proprio per quegli avanzamenti in cui abbiamo raggiunto le prestazioni migliori e la pressione di iniezione della malta per gli anelli peggiori 1 range che difficilmente sono stati rispettati sono stati la forza di spinta la pressione in calotta la pressione di iniezione della malta 1 volumi iniettati di miscela bi componente e i parametri di condizionamento i consumi rimangono entro la media per gli anelli considerati migliori mentre per gli anelli caratterizzati da performance peggiori sono presenti dei valori anomali dall analisi effettuata le tempistiche che garantiscono avanzamenti soddisfacenti sono comprese fra le 2 3 ore comprensive di fase di scavo e fase di montaggio del rivestimento che non si sono mai verificate per gli
91. superiori al valore teorico stimato e dai rilevamenti di metano Inoltre e le problematiche legate al nastro trasportatore hanno inciso in maniera consistente sull avanzamento a differenza del trasporto dei conci che ha avuto un influenza minore e stato rilevato metano in 2 sole occasioni e per entrambe tale rilievo stato associato all ingresso in camera di scavo Per la tratta successiva di Arenarie di tipo Scabiazza che verr attraversata successivamente alle Brecce Argillose Poligeniche e per la Canna Sud consigliamo di seguire 1 range proposti nell analisi complessiva della formazione in quanto l analisi specifica ha evidenziato che con 1 medesimi intervalli fatta eccezione per la forza di spinta che pu essere aumentata allo scopo possono essere raggiunte prestazioni elevate in termini di velocit di avanzamento e penetrazione Cos come per le Argille a Palombini suggeriamo di tenere sotto osservazione i parametri forza di spinta forza di contatto e pressioni in calotta onde prevenire problematiche anche di rilievo 236 6 6 Confronto fra le prestazioni nelle Argille Palombini e nelle Arenarie tipo Scabiazza In questo paragrafo vogliamo brevemente identificare le differenze che si sono presentate nell ambito dello scavo nella formazione delle Argille a Palombini e delle Arenarie tipo Scabiazza analizzate singolarmente nei paragrafi precedenti Riproponiamo alcuni dei grafici delle analisi p
92. tempo totale impiegato per lo scavo di questi 2 metri pari a 2 ore e 16 minuti come riportato in Tab 6 12A ANELLO N 110 LUNGHEZZA m TEMPO TOTALE IMPIEGATO min 136 Tabella 6 12A Caratteristiche dell anello n 110 146 Da un analisi complessiva delle tempistiche la macchina stata caratterizzata da ridotti momenti di fermo non imputabili a problematiche specifiche mentre prevalentemente si realizzato l avanzamento e il montaggio vero e proprio del rivestimento Ripartizione dei tempi mAVANZAMENTO B COSTRUZIONE ANELLO FERMO Grafico 6 32A Ripartizione delle tempistiche per l anello n 110 Riportiamo adesso le due grandezze che ci hanno consentito di evidenziare questo anello come uno di quelli in cui si sono realizzate le prestazioni migliori velocit di avanzamento e penetrazione Velocit di avanzamento AVANZAMENTO mm min AVANZAMENTO MIN AVANZAMENTO 3 i Te E Ri 3 cre o r___ O O 3 _____ Velocita di avanz amento mm min 14 466028 14 39 22 0 14 42 42 EFT T 14 49 22 15 42 42 pem 14 29 22 aa 14 32 42 14 36 02 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 15 29 22 15 32 42 15 36 02 15 39 27 15 52 42 15 56 02 16 02 42
93. tipo Robbins 6 12 frese Jarva anche queste essenzialmente riassumibili in due elementi uno di contrasto stazionario rappresentato dalla parte centrale della macchina denominato kelly costituito da una struttura rigida con due coppie di grippers ed uno di lavoro traslante costituito essenzialmente dalla testa fresante dall alloggiamento del cuscinetto principale dalla trave di contrasto della coppia dal sistema di motorizzazione e dal convogliatore a nastro FRESANTE SUPPORTO TESTA i NASTRO FRESA DOPPIO SISTEMA DI GRIPPERS CILINDRI OI SPINTA FT eee a isi a Hi RETE C UR T Hd is Led E GRIPPER CARRIER ALGERO PRINCIPALE MOTORI PRINCIPALI DI AZIONAMENTO ESA Figura 2 8 Schema di TBM di tipo Jarva 6 TBM a singolo scudo Queste TBM sono in grado di fornire automaticamente il supporto laterale al tunnel durante la fase di scavo Il ciclo di lavoro discontinuo e comprende a avanzamento per una lunghezza pari alla corsa effettiva dei pistoni di spinta b realizzazione del nuovo ancoraggio usando i pistoni di spinta longitudinali agenti contro gli anelli del rivestimento e posa di un nuovo anello di rivestimento C nuovo avanzamento I componenti principali della macchina comprendono e testa di scavo e lo scudo protettivo monolitico o articolato che pu essere cilindrico o a leggera
94. traino back up costituito da una struttura atta a ricevere ed avvicendare 1 mezzi di sgombero del detrito generalmente vagonetti approvvigionare la zona di lavoro dei materiali necessari elementi di armatura parti di ricambio etc e ricevere attrezzature che consentano di predisporre particolari operazioni riguardo alle opere di sostegno per es proiezione del calcestruzzo spruzzato 2 2 Le varie classificazioni possibili Dall epoca dei primi pioneristici tentativi vari costruttori meccanici si sono cimentati in questa sfida introducendo nel mercato differenti tipi di macchine ognuno dei quali meglio si adattava alle diverse condizioni geologiche dei tracciati da scavare o alle pi diverse condizioni progettuali Vi sono diversi schemi a livello mondiale per la classificazione delle macchine di scavo di gallerie ma chiaro che una semplice classificazione non offrire da sola criteri per la scelta della migliore macchina Le classifiche disponibili e maggiormente utilizzate per le TBM che prendono in esame diverse caratteristiche e che cambiano a seconda della zona del Mondo cui ci si trova sono le seguenti AFTES French Association of Tunnels and Underground Space che distingue le TBM sulla base del supporto immediate support che fornisce la macchina al fronte e nessuno periferico peripheral e periferico e frontale peripheral and frontal CATEGOR
95. valore medio 22 0 sul piano di Casagrande 1 campioni analizzati si collocano nel campo delle Argille inorganiche a medio alta plasticit argille limose indice di attivit compreso tra 0 57 1 69 valore medio 1 17 il peso specifico naturale per la frazione limoso sabbioso ghiaiosa compreso tra 21 0 24 3 kN m valore medio 23 KN m il peso specifico secco compreso tra 19 6 22 7 kN m valore medio 21 2 kN m il peso specifico naturale dei campioni litoidi pari a circa 24 8 kN m il peso specifico secco e pari a circa 23 8 kN m la permeabilit generalmente compresa fra 9 2 10 fra 1 2 10 m s solo in alcuni sondaggi ad una profondit compresa fra 23 30m si osservano valori pi elevati ma comunque inferiori a 6 110 m s Questa formazione meno permeabile e pi resistente presenta meno problematiche durante lo scavo sebbene necessiti di una costante aggiunta di acqua a causa della sua secchezza necessaria per agevolare l estrazione del materiale attraverso la coclea e una maggiore spinta per le caratteristiche di resistenza sopra citate 57 Brecce Argillose Poligeniche Figura 4 18 Eesmpio di Brecce Argillose 41 Con questa denominazione vengono indicati tutti quei depositi derivati da colate miste di fango e detrito ad alta densit in ambiente marino profondo Sono brecce sedimentarie a matrice prevalentemente argillosa grigie o nerastre su superf
96. verificare quale squadra lo ha montato per l anello in esame lo scavo e la costruzione del rivestimento definitivo ad opera della squadra associata al pilota P5 che in percentuale quella che riuscita a montare 1l maggior numero di anelli per la tratta delle Argille a Palombini Fra 1 parametri elaborati troviamo la fresabilit che si assesta fra 1 valori 0 5 0 7 ben al di sopra dell andamento medio all interno della formazione Argille a Palombini a sottolineare che per questo avanzamento la macchina non ha avuto problematiche a procedere e in aggiunta con grande efficienza 160 E CN MONTAGGIO ANELLO e e 5 z E Lf x 14 _ 15 42 42 15 46 02 14 42 42 14 46 02 14 49 22 14 29 22 14 32 42 14 36 02 14 39 22 14 52 42 14 56 02 14 50 25 15 02 42 15 290 15 26 02 p 1529 72 E 2 E gt 15 36 02 1 15 39 22 15 49 22 15 52 42 16 32 42 16 36 02 16 39 22 16 42 42 Grafico 6 52A Andamento della fresabilit nell anello n 110 I valori del Livello di avanzamento Livello di efficienza e Coefficiente di utilizzazione sono riportati in Tab 6 15A ANELLO N 110 LIVELLO AVANZAMENTO 1 05 LIVELLO EFFICIENZA 0 56 COEFFICIENTE DI UTILIZZAZIONE 44 Tabella 6 15A Livello di
97. 0 074 96700 96300 232 15 51 1991 018 090 88100 87500 236 17 65004 2362 069 060 90800 90800 237 15 1 66515 21087 098 _ 0 60 97900 99600 242 20 53385 2711 053 _ 060 88100 92200 244 ___17 d 55533 2805 062 _ 069 93300 97200 255 24 573793 27438 069 05 86300 91200 267 22 52665 26056 545 0 88800 90400 272 o 00 00 00 00 217 276 24 50364 20848 0 26 0 79 905 00 885 00 27 287 17 49798 25435 009 085 84600 85200 290 PRESSIONE LINEE PRESSIONE N MALTA SUP 1 4 E 9 CONDIZIONAMENTO FIR FER 1225 MALTA INF 5 8 bar bar 192 6 98 193 7 06 194 7 13 195 7 12 196 6 48 197 198 6 79 199 6 54 0 6 75 6 79 6 12 7 04 6 89 7 24 5 19 6 23 6 62 6 02 6 72 6 25 6 51 _____ 66 1 594 69 10819 663 6 33 6 44 6 70 6 92 __ 474 490 66 10948 679 7 17 6 84 6 85 6 45 6 03 5 09 5 64 6 33 6 45 231 6 46 232 6 35 233 6 46 234 6 55 235 7 10 236 6 86 237 278 238 5 31 4 02 6 16 117 34 7 10 240 531 477 6 ____ 11658 696 248 28 451 617 1146 696 254 320 0 6 1201 69 258 2919 39L I 636 0 1449 699 27 X00 00 X 00 000 2 72 74 71 112 97 153 95 130 71 118 66 97 66 94 63 106 91 113
98. 0 O0 pP io 0 00 00 00 _ __ _ 0022 0 00 00 00 0 __ 0 2000 881 106 23 6802 8237 099 038 155 10I9 9 107 25 61247 7685 100 100 157 1010 996 108 __ 29 X 66662 8968 1 099 161 177 1044 __ __ 1014 110 32 64061 900 1035 037 164 _ 986 960 1220 21 69307 958 103 050 170 990 M 261 125 21 72654 6912 1 08 0 48 1 95 1142 1154 143 gt 63064 9250 105 000 155 1133 1090 144 22 65898 11275 108 118 152 100 990 1531 21 66218 10738 105 009 158 1207 1168 153 2 67151 12305 104 000 157 1185 129 160 19 67287 10781 121 096 162 1247 239 622 184 26 76349 493 102 069 167 82 85 874 262 191 21 96316 10450 1 02 1 53 1 54 86 877 DENSITA DENSITA ii PRESSIONE PRESSIONE BILANCIA 1 BILANCIA 2 SUP 14E9 19 HINEE MALTA CONDIZIONAMENTO FIR t m t m b INF 5 8 bar bar 000 056 00 985 18 65 0 15 001 1 037 000 293 22 65 1 16 28 65 2 65 226 25 9 79 218 222 00 3 14 _ 405 210 201 000 N N N 3 76 066 239 J 34633 8 83 3 48 10 11 12 13 14 15 16 17 3 06 0 46 3 30 1 79 4 76 2 12 2 82 3 14 5 39 3 87 3 85 4 90 4 34 6 76
99. 0 PSLP EO r Pr 50 12 50 E E 0 21 15 50 75 12 50 3 g r EO 1 60 LEO PS LOEO FE FO EI 71 10 50 T pe LG ZO E tE PG ZO FUIS ZO _ LLL DI ZIA TJI pc ret poco lt 0o wu lt C co xb C3 p cn cx c 6 24 9 DJU3UIE ZIIE AV Orario hh mm ss Grafico 6 335 Velocit di avanzamento mm min realizzato dalla macchina per l anello n 195 211 DENETRAZIONE QGnm rot PENETRAZIONE MIN Penetrazione _ _ ER E E b E E 3 3 E lt iiir o DL Lil ll lm Fenetrazione mm rot _ I 1 i i 1 3 lt c 03 04 34 02 37 54 02 41 14 03 07 54 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 03 37 54 03 41 14 m E 02 44 34 02 51 14 02 54 34 02 57 54 03 01 14 03 44 34 03 47 54 04 04 34 04 07 54 04 17 54 04 21 14 04 24 34 04 31 14 04 34 34 04 41 14 04 44 34 04 54 34 Grafico 6 345 Penetrazione mm rot realizzato dalla macchina per l anello n 195 E evidente che le performance della macchina per
100. 01 109 36 104 78 117 78 114 77 2 3 4 5 6 7 8 4 119 38 114 09 m m 76 m 1 m 2 m AP m 58 50 61 19 19 19 19 19 19 9 m o uo 26 sm s 19 o wo o om ow ow 279 199 24 37 1 42 25 79 5 32 41 09 1 22 0 0 selia 2512 as 18 00 9 L3 sers 2548 4654 19 o so 202 127 2509 3e 15 o se m m3 re sm 3e 19 o 5 3 mes 10 2495 sa o 95 205 sae 15 2481 3e 46 o 95 _ 206 2340 17 2477 3s sam 00 sa 207 6 so x 15 o 3 sss ne sor se C 1 sse 5660 10 00 _ 210 2097 124 mam ss 00 _ 09 09 gt oN 2 P 215 2467 19 2626 ___529 3 0 _ 34 2059 124 mar se 1 0 ow 95 us 2210 197 zr 586 sum is o0 so e 2138 125 2009 sa 5296 1 0 4 wr os 21 50 sa sss 39 ww 2356 146 250 5026 93 maris 2505 sa 5866 1s oo xx meia 2400 sm 5220 12 os 00 9955 zm 25 18 sso 1m 000
101. 10 secondi fino al termine del montaggio dell anello in esame I parametri elaborati prenderanno in considerazione la fresabilit e 1 parametro rollio che rappresenta la rotazione dello scudo misurata in mm rispetto all avanzamento della macchina misurato in m Generalmente un valore che si cerca di contenere e qualora raggiunga valori superiori a 7 e inferiori a 7 la macchina viene arrestata per tentare di ridurre questo fenomeno I valori negativi rappresentano una la rotazione antioraria dello scudo e quindi una rotazione della testa mentre la rotazione oraria dello scudo cio antioraria della testa rappresentata da valori positivi Ci fornisce indicazioni sull eventuale presenza di problematiche nell avanzamento e se sia stato necessario da parte del pilota prendere degli accorgimenti in merito Livello di avanzamento livello di efficienza e coefficiente di utilizzazione verranno solamente tabellati perch nel caso di un unico anello forniscono un unico valore Per ognuna delle formazioni saranno analizzati 9 anelli migliori peggiori mettendo a confronto i risultati ottenuti in questa parte dell elaborazione con quelli dell analisi complessiva e verificando o meno se questi presentano 1 medesimo andamento oppure sono presenti delle anomalie che possano spiegare la loro eccezionalit 114 6 3 Analisi della formazione delle Argille a Palombini 6 3 1 Range individuati per la Formazione delle Argille
102. 1456 288036 167 169 000 1530 259787 LT 172 05 1440 213850 090 173 00 X 226586 1 099 178 1527 27900 _ 107 18 006 1545 291 _ 117 274 N ALLEGATO B ARENARIE TIPO SCABIAZZA Totale Arenarie tipo Scabiazza ANELLI DATA INIZIO FINE AVANZAMENTO FERMO TOTALE ANELLO mm min 2 c 202 203 204 205 206 207 208 2 2 Q Ne N N 223 224 225 226 227 2 2 242 243 244 245 246 247 N I 2 N 5 248 22 01 2012 06 31 52 13 29 33 01 08 46 04 07 13 01 41 45 06 57 40 30 249 254 27 255 28 256 28 257 25 258 25 259 26 260 17 261 20 262 18 263 2 22 2 4 2 2 2 268 260 2 271 272 28 01 2012 0 00 00 S e S S 273 2 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 19 19 290 FORZA FORZA PRESSIONE N ED QE SPINTA CONTATTO E ES kN kN bar 192 27 78930 21331 025 099 94500 93800 193 194 195 196 197 198 199 26 7504 1732 190 069 86900 86300 200 202 203 204 205 206 207 209 276 210 29 69815 20406 0 46 0 85 866 00 855 00 212 31 65290 18275 099 090 89500 88700 220 29 62509 20981 161 066 86600 86100 224 25 69218 2065 00
103. 150 consolidamenti al fronte e circa 90 al contorno con iniezioni in pressione di miscele cementizie Il risultato emerso nelle simulazioni che l avanzamento sarebbe stato molto lento 41 Da qui la scelta di utilizzare una macchina TBM che ha comportato il ritardo di circa un anno dell avvio dello scavo perch va progettata e costruita appositamente ma garantisce tempi di produzione decisamente migliori e molti meno problemi durante l avanzamento Scegliere di puntare su una TBM stato cosi semplice come sembrerebbe perch nei lavori della Variante non si sono mai utilizzate macchine di questo tipo sia per l esperienza negativa con i cunicoli pilota quattro cunicoli esplorativi realizzati a partire dal 1997 e fermati poi nel 1999 proprio a causa di numerose venute di gas anche di carattere eccezionale che rendevano pericoloso l avanzamento specie ai fronti pi lontani ma soprattutto per l impossibilit di rendere in assetto antideflagrante una TBM cosa che invece chiedeva la formazione da scavare La TBM impiegata nella Galleria Sparvo permetter la realizzazione dell opera nella massima sicurezza anche in questo senso in quanto dotata di opportune caratteristiche che la rendono idonea ai contesti sopracitati Per quanto concerne l organizzazione del cantiere lo scavo verr eseguito per entrambe le gallerie mediante un unica macchina Essa sar montata sul piazzale antistante l imbocco Sud ed
104. 19 75270 37460 099 308 204 1019 944 66 21 78578 38064 099 038 217 __ 1003 934 2T 3049 39126 099 098 232 1020 946 68 18 68828 3004 100 631 222 108 69 22 70497 33220 100 098 21 93 940 73 16 81746 41459 099 023 209 1004 951 74 18 8005 40450 099 297 208 1059 1013 75 17 81682 4288 099 304 214 988 952 76 18 7849 41314 099 201 215 109 1007 78 17 1 76803 40685 099 374 209 102 100 79992 4H066 099 0 4918 5862 80 18 62453 242760 099 006 215 878 83 8 17 81840 38073 099 10 217 100 951 82 17 81765 413532 099 324 212 1004 985 83 20 71750 3304 099 162 224 953 93 099 060 TC E 8 _ 00 00 000 _ __ Fossili 464 7 14654 A 3 005 155 21362 0 89 67613 9030 1 104 040 155 100 956 90 22 58436 5 102 203 188 139 1327 94 23 59564 5889 100 069 156 95 951 96 28 64127 1011 104 087 162 _ 966 956 98 25 65852 8628 106 005 99 976 99 23 63886 8253 102 073 157 1014 1008 10 0 _ O00 00 0
105. 2 16 42 42 15 49 22 a zn Grafico 6 42 Andamento del FIR per l anello n 110 154 e pu FER FERMIN FER E 4 ____ I MI b 12 _ FASE MONTAGGIO 1 ANELLO a 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 14 29 22 Ha 14 38 52 14 32 32 14 35 42 14 42 02 14 45 12 14 48 22 14 51 32 14 54 42 14 51152 15 01 02 15 04 12 15 07 22 15 10 32 15 13 42 15 16 52 15 20 02 15 23 12 15 26 22 15 29 32 15 32 42 15 35 52 15 39 02 15 42 12 15 45 22 16 04 22 16 07 32 16 23 22 16 26 32 16 42 22 Orario hh Grafico 6 43A Andamento del FER per n 110 I grafici seguenti riportano invece i consumi che hanno caratterizzato lo nell avanzamento n 110 I primi 6 44A e 6 45A riguardano il consumo di malta e di accelerante per le iniezioni a tergo dei conci Il dosaggio di accelerante rispetto al totale iniettato pari al 696 in media rispetto a quanto preventivato e il volume teorico di miscela da iniettare pari a 29 5 m calcolato con la 6 5 stato rispettato in quanto il volume totale iniettato stato 29 46 di poco superiore al valore teorico sintomo che non ci sono stati richiami di malta da cavit o geometrie particolari all intorno dello scavo Da sottolineare che la miscela bi componente iniettata du
106. 2011 214742 13624 15110 10207 _ 0 5527 34841 _ 17 85 00000 0 0000 00000 0000 00000 00000 0 86 18122011 00 50 38 13 05 06 02 12 38 060320 _ 75 59 01 84 14 28 15 89 22 122011 02 32 03 06 42 34 01 50 46 1 _ 02 10 33 ___ 00 09 10 04 10 30 90 22 122011 06 42 37 14 58 48 01 30 26 _ 01 46 02 _ 04 59 49 08 16 00 __ 23 96 23 122011 10 31 33 13 15 46 01071 _ 01 17 04 00 19 38 02 44 12 29 98 23 12 2011 16 29 11 19 21 22 _ 01 11 21 _ 01 04 04 00 36 54 02 52 11 26 99 23 122011 19 21 23 22 35 04 _ 012626 01 27 13 0020 04 03 13 40 23 100 23 122011 22 35 08 18 59 21 01 20 46 090728 09 56 03 20 24 13 0 101 O 00000 0 0000 00000 00000 0 00 00 00000 O0 102 0 00000 00000 00000 00000 0 00 00 00000 O0 104 0 00000 00000 00000 00000 ___ 0 00 00 00000 105 0 00000 00000 00000 00000 ___ 0 00 00 00000 amp O0 2 8 124 28 12 2011 15 56 57 21 16 39 01 41 03 01 38 11 02 00 37 05 19 41 20 2 9 190 12 01 2012 12 41 02 16 17 54 01 08 06 01 05 39 01 23 05 03 36 52 29 12 01 2012 16 18 02 19 26 33 01 13 16 01 46 22 00 08 52 03 08 30 FORZA DI NUMERO PRESSIONE N PENETRAZIONE CONTATTO GIRI TESTA ROLLIO CALOTTA BILANCIA 1 BILANCIA 2 mm rot
107. 22 Dimensione massima realizzata da ciascuna delle maggiori case produttrici Hitachi Zosen Corporation Technology and Business Innovator Uetliberg Tunnel The Niagara Tunnel Project 38 4 GALLERIA SPARVO 4 1 Il progetto della Variante di Valico Il tratto appenninico dell Autostrada del Sole Al che va da Bologna a Firenze lungo complessivamente 65 chilometri tra gli svincoli di Sasso Marconi e Calenzano con un dislivello di oltre 650 m il valico appenninico a quota 726 s l m La sua costruzione risale ai primi anni 60 ed ormai totalmente inadeguato a sopportare il traffico giornaliero che abitualmente vi transita Dal 2001 quindi sono stati avviati 1 tanto attesi lavori di potenziamento di questo importante tratto autostradale Per Variante di Valico Appenninico si intende la tratta da Bologna a Firenze dell Autostrada AI Milano Napoli che si innesta sull A14 ramo Casalecchio e a Firenze Nord con la 11 Firenze Pisa La soluzione progettuale individuata di elevata difficolt tecnica 1 lavori si svolgono infatti in uno dei territori morfologicamente e geologicamente pi complessi d Europa per la presenza di gas e formazioni geologiche instabili negli scavi in sotterraneo L opera si sviluppa per circa 66 km articolandosi in due macro tratte di seguito descritte tratta Sasso Marconi La Quercia l intervento consistito nell ampliamento a 3 corsie
108. 290 501878 229 74 009 12 32 44497 221 __ 00 000 00 00 __ HE WE ue oct i 80 p E 82 Li EE __84__ 8 00 1204 514077 268 947 11204 i 939977 130 88 015 13 64 384232 184 89 004 140 238208 170 00 1246 259705 102 91 020 1299 307725 125 92 017 140 2375320 _ 076 93 997 2989555 94 014 1398 258600 092 2295 040 1309 2575600 LIO 96 012 1372 22085 100 97 007 1328 266950 127 98 ona 1340 249782 Lll 9 1374 27475 L05 10 1 000 10 000 000 64 65 67 70 71 72 73 75 76 77 78 79 81 82 83 84 85 87 88 91 92 93 94 95 97 ____0 00 ____ 00 000 __000 J 2000 104 00 00 000 _ 000 10 1 000 000 00 000 __ 117 1272 256017 LIO 125 X 006 1394 320030 157 2 N 3 128 0 25 12 66 3908 30 1 55 14 006 1357 X 278688 098 12 009 1437 2301500 14 161 000 1322 _ 298504 149 0 05 000 J 1419 249417 103 164 1321 270816 099 1608 000
109. 3 La fresabilit definita come velocit di penetrazione mm giro della testa che la TBM riesce a sviluppare in rapporto alla spinta indica la difficolt che la macchina ha avuto nell avanzare all interno della formazione in relazione al tipo di scavo eseguito e ci fornisce delle indicazioni in pi in merito al comportamento della macchina nelle due formazioni risultata pi bassa nell ambito delle Argille a Palombini in cui le problematiche sono state notevoli mentre sebbene le arenarie siano caratterizzate da resistenza maggiore cresciuta successivamente al passaggio di formazione in quanto lo scavo non ha presentato pi problematiche considerevoli Fresabilit m Em e Gi c z FF gt 6T E6CT6C Ss N anello Grafico 6 10 Andamento della fresabilit per la tratta fino ad oggi scavata Di seguito sono graficati Grafico 6 11 6 12 il Livello di sistematicit dell avanzamento rappresentato dal rapporto tra il tempo di scavo e di posa dell anello di rivestimento e il Livello di efficienza del sistema rappresentato dal rapporto tra fermi e ciclo di avanzamento Ricordiamo che il primo tanto pi questo ha un valore vicino ad 1 pi significa che tempo di scavo tempo di posa dell anello coincidono che significa ottimizzazione delle attivit principali che caratterizzano ogni step di avanzamento per quello che riguarda questa particolare macchina Se 1 valore tende
110. 31 N 281 N 237 AVANZAMENTO hh mm ss 02 23 29 01 40 55 01 35 28 01 40 03 01 44 47 MONTAGGIO n Sa s oe ANELLO hh mm ss 01 28 30 08 06 33 01 37 57 01 08 42 01 10 21 hh mm ss 04 48 34 02 32 34 00 08 25 00 33 08 01 15 04 TOTALE hh mm ss 08 40 01 12 19 50 03 21 51 03 21 31 04 10 11 TEMPISTICHE N 234 N 232 N 289 N 288 AVANZAMENTO hh mm ss 01 27 27 01 28 18 01 38 56 01 41 49 MONTAGGIO iot ANELLO hh mm ss 00 56 36 00 52 24 00 58 12 01 09 36 FERMO hh mm ss 01 33 32 00 40 01 00 58 50 02 11 44 TOTALE hh mm ss 03 57 32 03 00 41 03 35 31 05 02 50 Tabella 6 245 6 255 Tempistiche relative agli avanzamenti esaminati 234 6 5 3 Conclusioni la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza Per quanto concerne il confronto con i valori di progetto per la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza la velocit di avanzamento risultata maggiore rispetto a quanto mediamente previsto nella prima parte di questa formazione raggiungendo anche valori di 35 mm min la penetrazione ha raggiunto valori superiori al 30 mm rot indicato come limite superiore anche se mediamente si mantenuta pi bassa mediamente la forza di spinta si assestata su valori pi bassi rispetto ai preventivati anche se ha raggiunto valori dell ordine degli 80000 la pressione in calotta ha raggiunto valori leggermente superiori a quelli indicati motivo per il quale intervallo di valori
111. 47 54 p 02 57 54 03 01 14 03 04 34 03 07 54 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 03 37 54 03 41 14 m p 2 m 02 44 34 02 51 14 02 54 34 03 44 34 03 47 54 04 01 14 04 07 54 04 11 14 04 17 54 04 21 14 04 27 54 04 31 14 04 37 54 04 41 14 04 47 54 04 54 34 Grafico 6 428 Andamento del FIR per l anello n 195 218 i 1 ili ___ TT It u tet_00_d_ 41_cct_ _ An E NN a BE p EN mE p NN uH p 02 37 54 02 41 14 02 44 34 02 47 54 02 51 14 02 54 34 02 57 54 03 01 14 03 04 34 03 07 54 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 03 41 14 03 44 34 03 47 54 04 01 14 04 04 34 04 11 14 04 14 34 04 17 54 04 21 14 04 27 54 04 31 14 04 37 54 04 44 34 04 47 54 04 54 34 DI Orario hh mm 55 Grafico 6 435 Andamento del FER per l anello n 195 I grafici seguenti riportano invece 1 consumi che hanno caratterizzato lo scavo nell avanzamento n 195 I primi grafici 6 445 6 455 riguardano il consumo di malta e accelerante per le iniezioni a tergo dei conci Il dosaggio di accelerante rispetto al totale iniettato pari al 6 in media rispetto a quanto preventivato e il volume teorico di miscela da iniettare pari a 29 5 m stato rispettato in quanto il volume totale iniettato stato 27 6 m di poco
112. 50 PRESSIONE CALOTTA PRESSIONE Pressione in calotta _ iii l 4A 4A WITU N y em im k ER MONTAGGIO ANELLO qms 5 BL a E pi Uu Uu T t 1429 22 14 32 32 14 35 42 14 51 32 14 54 42 15 10 32 15 13 42 15 51 42 15 54 52 16 10 42 16 13 52 16 29 42 16 32152 16 42 22 Grafico 6 37A Pressione in calotta bar per n 110 Pressioni di terra Sensori e M ds 00 00 02 04 06 031 0 1 2 1 4 1 6 1 8 4 0 24 2628 3032235 Fressioni diterra bar Grafico 6 38A Pressioni di terra bar registrate per l anello n 110 La verifica del peso del materiale scavato avviene come precedentemente detto mediante un sistema a due bilance poste sul nastro trasportatore di cui vediamo 1 valori rappresentati nel Grafici 6 39A Per questo anello il peso del materiale asportato si assestato intorno alle 1000 t come previsto mediamente per l intera formazione che ipoteticamente indica che per questo anello non si sono verificati sovrascavi che avrebbero potuto incrementare notevolmente questa grandezza 151 BILANCIA 1 ton BILANCIA 2 ton Peso materiale smarinato _ _ rs 1300 00 1200 00 1100 00 1000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 FASE MONTAGGIO ANELLO 1 e pi e
113. 6 415 Indicazione dei punti di iniezione della malta e andamento medio della pressione bar per ciascuna di esse per l anello n 195 E c 2 f E f 1 Gli andamenti del Fattore di Iniezione e F E R Fattore di Espansione ci forniscono un indicazione sul condizionamento del materiale realizzato per l anello n 195 Come precedentemente detto una delle motivazioni per cui si sono raggiunte delle prestazioni ottimali 1 condizionamento del material che favorisce e facilita la riuscita dello scavo I range forniti nell analisi complessiva risultano abbastanza calzanti per quest anello vale a dire che il condizionamento stato realizzato correttamente rispetto a quanto previsto fatta eccezione per alcuni picchi presenti per il FIR nella fase iniziale di spinta 217 Per il FIR generalmente 1 picchi si verificano prima del fermo della macchina e una volta verificatosi il valore scende a zero in quanto non ho estrazione di materiale a cui questo parametro direttamente associato Per il FER 1 picchi si verificano prima del fermo della macchina ma non necessariamente 11 valore va a zero durante lo stop essendo legato al volume di schiuma che si genera a partire da una unit di liquido specie se il fermo di breve durata il valore tende ad abbassarsi ma azzerarsi FRMIN FIRMAX xi ii ___ 02 37 54 02 41 14 02
114. 6 5 3 Conclusioni la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza 235 6 6 Confronto fra le prestazioni nelle Argille a Palombini e nelle Arenarie tipo SCIDIIZZ 237 Te CONCLUSIONI acari 250 o BIBLIOGRA lle 252 ALLEGATO A ARGILLE PALOMBINI 257 ALLEGATO ARENARIE TIPO SCABIAZZA mmm 275 1 INTRODUZIONE L obiettivo di un processo produttivo di un attivit di una macchina il raggiungimento della massima prestazione al minor costo possibile Analogamente si dire per la realizzazione di un opera di ingegneria per la quale in sede progettuale fondamentale poter stimare costi e pianificare le attivit tanto se questa prevede l impiego di tecnologie innovative di cui non si conosce a pieno le potenzialit Nella maggior parte dei casi la formulazione di una stima puntuale delle risorse necessarie alla realizzazione dell opera esaminata risulta poco accurata in quanto alcuni parametri risultano incerti o non disponibili L incertezza che accompagna la loro determinazione risulta massima quando l opera realizzata in sotterraneo vista l impossibilit di conoscere punto per punto le caratteristiche del terreno interessato dalle lavorazioni e incrementata maggiormente se il contesto entro cui ci si va ad inserire caratterizzato da caoticit e problematiche connesse alla presenza
115. ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSIT DI BOLOGNA FACOLT DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA PER L AMBIENTE E IL TERRITORIO DICAM TESI DI LAUREA In Ingegneria Mineraria M RELAZIONE TRA PRESTAZIONI DI TBM EPB DI GRANDE DIAMETRO IN AMMASSI COMPLESSI E PARAMETRI STRUTTURALI E MECCANICI CRITICITA E APPROCCI RISOLUTIVI CANDIDATO RELATORE Viola Patriarchi Prof Ing Paolo Berry Anno Accademico 2010 2011 Sessione III lo TNEIRODUPZIONE gt 4 11 X Organizzazione del testo 5 2 TUNNEL BORING MACHINE 6 21 Cenni sulla costruzione delle TBM 7 2 3 Le varie classificazioni possibili 8 23 Levarie tipologie di TBM NU 11 2 3 1 TBM per lo scavo in ammassi 081 11 2 3 2 TBM per lo scavo in terreni sciolti 15 35 EBNENEEL MONDO 19 3 1 Grandi dimensioni nel Mondo sse 19 52 bateenoloPia areale 28 3 3 Legrandi TBM in 22 3 4 I grandi progetti per il 36 3 5 Le case produttrici e i loro record ii 37 di LA GALCERIA SPEAR VO 39 41 Il progetto della Variante di Valico 39 4 2 Il nodo della Galleria Sparvo Inquadramento generale
116. Arenarie tipo Scabiazza sono un materiale pi gestibile e meno complicato dal punto di vista del condizionamento Tutto sommato abbiamo deciso di mantenere il range per il FIR bench talvolta le registrazioni siano discordanti perch l andamento medio risulta abbastanza coerente mentre quello del FER sar leggermente aggiustato 189 RS Sp 6 2 a 2 P 29 26 5 2 2 2 2 2 2 6 N anelli Grafico 6 105 Andamento del FIR Foam Injection Rate nell ambito della formazione SCB LEWIS PER 7 N anelli Grafico 6 118 Andamento del FER 1 x Foam Expansion Ratio nell ambito della formazione SCB I grafici seguenti riportano invece 1 consumi che hanno caratterizzato lo scavo nella formazione delle Arenarie tipo Scabiazza 190 I primi grafici Grafico 6 14S 0 135 0 125 esaminano il consumo di miscela bicomponente che viene iniettata a tergo dei conci caratterizzata in prevalenza da malta e con un dosaggio medio del 6 590 di accelerante Il volume teorico di miscela da iniettare ricordiamo essere a 29 5 m Eq 5 6 Grafico 6 12S Quanttativo di malta iniettata nell ambito della formazione SCB 191 D dat pi d 4 DI I c4 I3 322 7 IN anelli Grafico 6 13S Quanttativo di accelerante iniettato nell ambito della formazione SCB
117. B a scudo meccanico hanno consentito avanzamenti medi giornalieri di 10 12 m con punte di 36 m dieci volte superiori a quelli possibili con l uso dei tradizionali sistemi di scavo e rivestimento Per garantire la sicurezza durante la realizzazione dei tunnel ogni 500 m sono stati costruiti dei cunicoli di comunicazione tra le due gallerie e per la sicurezza in esercizio sono in realizzazione ulteriori cunicoli ogni 250 m 35 Le gallerie San Nuova stazione AV costituiscono il primo tratto del tracciato di attraversamento urbano dell alta velocit a Bologna questo attraversa per 17 8 km la citt da sud ad ovest sviluppandosi per il 60 in sotterranea Dopo aver percorso nelle due gallerie parallele 6 km dal quartiere Savena San Ruffillo alla nuova stazione AV in corrispondenza della stazione centrale la linea prosegue verso Milano uscendo allo scoperto in corrispondenza dei Prati di Caprara Herrenknecht Metrobus di Brescia CEN 4 Figura 3 21 TBM Herrenknecht impiegata per la realizzazione dei Tunnel del Metrobus di Brescia 49 A fine di ridurre 1 traffico su strada la citt di Brescia nel nord Italia ha programmato un sistema di trasporto completamente automatico che percorre 13 km e intervallato con 17 stazioni un piccolo sistema pendolare di trasporto su doppio senso di marcia di cui 6 km del percorso dovrebbero essere realizzati in sotterraneo sotto la citt Per questo t
118. ED EPILIGURI UNITA TETTONICHE TOSCANE Detrito Formazione diMo nghidoro Es Deposito alluvionale Formazione diMo nghidoro intensamente Arg a Palembini APA Argillose niche Arenarie tipo Scabiazza SCB Unita argilloso calcarea AVC frattura ta Corpo di frana attivo Formazione di Montevenere MOV O fio liti OF I SIMBOLOGIA GEOLOGICA Faglia Corpo di frana quiescente a cinematismo ca 7 complesso Formazione diMo ntevenere intensamente fratturata MOV P nsi Sovrascormento Sondaggio geognostico Figura 4 9 Profilo Longitudinale Canna Nord Porzione finale e Legenda geologica 29 48 le progressive 34 050 e 3 115 circa verranno attraversate le arenarie della Formazione di Monte Venere intensamente fratturate Alla progressiva 32 675 carr Nord e 3 720 carr Sud un contatto per faglia porta la galleria dalle Argille a Palombini alla Formazione di Monte Venere ancora molto fratturata fino a circa 20 25 m dall imbocco nord dove sono presenti i terreni di copertura relativi a corpi di frana quiescente impostati su un versante mediamente acclive 4 3 3 Campagne geognostiche eseguite Le diverse fasi della progettazione della galleria Sparvo hanno comportato l esecuzione di numerose indagini geotecniche Per quanto riguarda 1 sondaggi eseguiti nella zona interessata dal progetto della galleria Sparvo si possono elencare 8 d
119. FICIENZA nella quale rientrano condizionamento del materiale funzionamento del nastro trasportatore produzione e trasporto dei conci presenza di gas metano eventuali venute di acqua manutenzione ordinaria e straordinaria in quanto quando queste voci non comportano problematiche per l avanzamento della macchina le prestazioni ottimali o 101 meno ottenute sono legate esclusivamente alla conduzione della che verr considerata sotto la voce fattore umano e CONSUMI sotto questa voce consideriamo gli utensili di scavo 1 grassi gli oli la malta l energia elettrica e gli agenti condizionanti La Tab 6 1 riporta sinteticamente quali voci saranno prese in esame nell analisi MODELLO DI OTTIMIZZAZIONE DELLE PERFORMANCE DELLA TBM PARAMETRI TECNICI PARAMETRI PRESTAZIONALI UTENSILI GRASSI MALTA PARAMETRI file CONSUMI ENERGIA ELETTRICA MECCANICI macchina POLIMERI CONDIZIONAMENTO BENTONITE NASTRO TRASPORTATORE CONCI PARAMETRI APA EFFICIENZA EVENTUALI VENUTE DI ACQUA GEOMECCANICI SCB FATTORE UMANO EFFICIENZA SQUADRA MANUTENZIONE E SOSTITUZIONE UTENSILI Tabella 6 1 Impostazione del modello di ottimizzazione che verr realizzato di seguito I paragrafi successivi forniscono brevemente il significato che ciascuna voce riportata nella tabella precedente possiede ai fini dell analisi che ci prefiggiamo di realizzare 6 1 Parametri di input dell analisi 6 1 1 Parametri meccanici I p
120. GRASSI NOME FUNZIONAMENTO IMPIEGO sigillante e impermeabilizzante per il CONDAT WR89 riempimento delle spazzole dello scudo di coda della fresa CONDAT HBW sigillante per la guarnizione a labirinto del guarnizioni e cuscinetto principale della testa labirinti della testa CONDAT GR30 EP2 Lubrificazione per guarnizioni del gruppo di trasmissione cuscinetto e coclea Tabella 6 3 Funzione e impiego dei grassi nella macchina 107 Oli di lubrificazione fra 1 quali elenchiamo lo SHELL OMALA F460 in Tab 6 4 riportiamo la funzione e dove viene impiegato tale olio NOME FUNZIONAMENTO IMPIEGO SHELL OMALA F460 Olio per ingranaggi Tabella 6 4 Funzione e impiego degli oli nella macchina La valutazione del consumo di questo olio non stata eseguita a causa di mancanza di informazioni circa la sua sostituzione che avviene quando si rilevano delle impurit all interno dei serbatioi Miscela bicomponente da iniettare a tergo dei conci una miscela formata da acqua cemento e accelerante La sua iniezione inizia dopo 10 cm di avanzamento effettuati e termina 10 cm dalla fine dello scavo Riportiamo in Tab 6 5 6 6 e 6 7 derivanti direttamente dalle schede tecniche delle sostanze le caratteristiche di ciascun componente della miscela bicomponente MALTA COMPONENTE A ACCELERANTE COMPONENTE B UE PROPRIETA VALORI PROPRIETA VALORI PROPRIETA VALORI Densit 1 3 um Densit 14 tm Topo gt 20s geli
121. GRIPPERS ERETTORE PREFABBRICATI MOTORI_PRINCIPALI DI CILINDRI IDRAULICI DI AZIONAMENTO FRESA SPINTA PRINCIPALE Figura 2 10 Schema di TBM a doppio scudo 6 2 3 2 TBM per lo scavo in terreni sciolti Questa tipologia di macchine si caratterizzano perch la camera della testa di scavo isolata dalla parte posteriore della TBM mediante un diaframma all interno del quale si mantiene una pressione di confinamento garantita dallo stesso materiale scavato che si accumula all interno di essa in modo da sostenere il fronte dello scavo e o bilanciare la pressione idrostatica del flusso dell acqua di falda Il fronte viene scavato da una testa fresante che ruota all interno della camera di scavo La macchina spinta in avanti da pistoni che fanno contrasto sul rivestimento precedentemente posizionato tramite un erettore all interno della coda della TBM Le macchine di scavo in terreni sciolti possono essere suddivise in 3 categorie principali e Slurry o fluid support machines Hydroshield Compressed air Air pressure TBM EPB Earth Pressure Balance 15 Slurry o Fluid support machines Hydroshield Queste TBM sono state sviluppate recentemente per sopperire ad alcune esigenze tecniche in termini di sicurezza e di stabilit del terreno e scavo sopra e sotto falda in terreni non coesivi e evitare l uso di aria compressa e rendere minimo il disturbo sull ambiente circostante Sono caratterizzate da una testa di
122. Il capitolo 7 riporta le conclusioni del presente studio 2 TUNNEL BORING MACHINE La realizzazione di tunnel tramite la tecnica dello scavo meccanizzato ha avuto a partire dalla seconda met dell Ottocento degli sviluppi importantissimi ed in maniera pi marcata negli ultimi trent anni durante 1 quali le frese a piene sezione note come TBM sono state impiegate con successo per lo scavo di rocce dure e terreni sciolti nelle pi disparate condizioni geomeccaniche consentendo di realizzare opere in sotterraneo in condizioni ritenute impossibili qualche decennio fa Dalla seconda met dell Ottocento fino alla prima del Novecento si utilizzarono TBM con teste fresanti equipaggiate da utensili striscianti drag cutter tools noti come picchi che consentirono di ottenere buoni indici di produttivit se applicate in terreni teneri e carbone ma mostrarono ancora pesanti limiti se utilizzate per lo scavo di rocce dure Nel 1956 grazie all intuizione di James Robbins di equipaggiare la testa fresante con utensili a disco rotanti disc cutter tools si raggiunsero produzioni invidiabili anche su rocce dure come riscontrato durante la realizzazione del tunnel fognario a Toronto in cui si raggiunse un avanzamento giornaliero di 34 m Alla fine degli anni Settanta e agli inizi degli Ottanta diverse universit e centri di ricerca scientifica sia negli Stati Uniti che in Europa portarono avanti degli studi finalizzati alla comprensione della fisic
123. LANCIA 1 ton BILANCIA 2 ton Peso materiale smarinato _ gt gon 1500 00 1400 00 1300 00 1200 00 1100 00 1000 00 200 00 800 00 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 0 00 MONTAGGIO ANELLO Bilancia 1 e bilancia 2 t O _________ O ST O N Da 02 37 54 02 41 24 02 44 54 02 48 24 02 51 54 02 55 24 02 58 54 03 02 24 03 05 54 03 09 24 03 12 54 03 16 24 03 19 54 03 23 24 03 26 54 03 30 24 03 33 54 03 37 24 03 40 54 03 44 24 03 47 54 03 54 54 04 01 54 04 05 24 04 08 54 04 12 24 04 15 54 04 22 54 04 29 54 04 33 24 04 36 54 04 40 24 04 43 54 04 47 24 04 50 54 04 54 24 m 2 Grafico 6 395 Peso del materiale smarinato comprensivo di acqua per l anello n 195 La pressione di iniezione della miscela bicomponente si assesta attorno al limite massimo proposto nell analisi complessiva presentando solo nella fase di inizio scavo valori inferiori in quanto la malta viene iniettata solo dopo aver scavato 10 cm in avanzamento I valori di picco che si presentano complessivamente nell andamento invece sono imputabili ad una chiusura del flusso avvenuti in corrispondenza dei fermi della macchina L abbassamento drastico che rileviamo dal Grafico 6 405 dovuto alla fase di montaggio dell anello durante 1 quale non viene iniettata la malta Riportiamo anche l andamento medio delle pressioni per ciascuna delle 12 linee di iniez
124. NELLO 5000 00 0 00 A 5 f G e mj 2 z 14 29 22 14 32 42 14 42 42 14 46 02 14 56 02 14 59 22 15 09 22 15 12 42 15 22 42 15 26 02 15 52 42 16 02 42 16 06 02 16 16 02 16 29 22 16 32 42 16 42 42 jm Grafico 6 35A Forza di spinta KN della macchina per l anello n 110 La forza di contatto come detto rappresenta la vera e propria forza necessaria allo scavo cio quella di cui hanno bisogno gli utensili per disgregare il materiale con cui sono a contatto e poich una grandezza caratterizzata da forti oscillazioni anche nell ambito di uno stesso avanzamento non sempre di facile interpretazione Aggiungiamo che malgrado tutto forse anche il solo parametro che fra 1 molti c1 fornisce un indicazione diretta della formazione che stiamo scavando L andamento analogo a quello della forza di spinta essendone direttamente legato perch quota parte 1 valori pi bassi sono relativi ai momenti di fermo della macchina in cui gli utensili non devono scavare e mediamente rispecchia 1 valori che si sono presentati nell ambito della tratta delle Argille a Palombini che va dall anello n 86 all anello n 191 Osserviamo oltretutto che il valore massimo rimane al di sotto del valore impostato come preallarme 30000 kN Tale grandezza non arriva allo zero in quanto vi rientra anche l attrito testa fronte che anche quando la macchina ferma rimane presente
125. POLIMERO AP m AME m s v m ACQUA STATORE m m GRASSO GR 30 imag 5 a w GRASSO CONDAT 37 67 HBW kg GRASSO CONDAT ENERGIA ELETTRICA 9062 15037 8433 16892 kWh Tabella 6 22A Range individuati per gli anelli n 55 142 26 137 34 La Tab 6 23A mostra se si sono presentate delle problematiche che avrebbero potuto inficiare sull efficienza della macchina in generale la maggior parte dei fermi stata imputata a malfunzionamenti del nastro pulizia delle linee della schiuma e delle malte estensione dell impianto di ventilazione e malfunzionamento del sistema di trasporto dei conci 169 La presenza di metano indicato in tabella associata all ingresso in camera di scavo verifiche e sostituzione di eventuali sensori difettosi quindi in situazioni in cui la macchina era gi ferma ANELLO METANO Tabella 6 23A Problematiche che hanno caratterizzato gli avanzamenti esaminati TIPO DI PROBLEMA NASTRO TRASPORTATORE PRODUZIONE TRASPORTO CONCI IN GALLERIA PRESENZA DI GAS Riportiamo di seguito Tab 6 24A 6 25A anche le tempistiche che hanno caratterizzato gli anelli precedentemente analizzati evidenziando che la maggior parte di questi ha superato abbondantemente le 3 ore considerate un tempo ragionevole per lo scavo e il montaggio del rivestimento segnale che per questi avanzamenti si sono presentate delle problematiche che hanno inficiato sulle prestazio
126. TRICA consideriamo il consumo di energia elettrica kWh In Tab 6 9 riportiamo l indicazione del valore considerato per ognuna delle grandezze sopra indicate PARAMETRI ANALIZZATI PARAMETRI TESTA DI SCAVO Tabella 6 9 Indicazione dei file da cui sono stati estrapolati i valori di ciascun parametro 111 Sono stati calcolati ulteriori parametri fra 1 quali Rapporto tra il tempo di scavo e di posa dell anello di rivestimento permette di condurre valutazioni sul livello di sistematicit dell avanzamento TEMPO SCAVO LIVELLO DI AVANZAMENTO TEMPO POSA ANELLO 6 1 Rapporto tra fermi montaggio dell anello e veri e proprio fermi e ciclo di avanzamento permette di evidenziare 11 livello di efficienza del sistema e consente effettivamente di valutare quanto effettivamente abbiamo scavato rispetto al tempo totale relativo un anello TEMPO FERMO LIVELLO DI EFFICIENZA TEMPO TOTALE 6 2 Inoltre fra 1 parametri maggiormente utilizzati per verificare l andamento di una TBM sono senz altro presenti Avanzamento giornaliero m giorno o anelli giorno 1 computo dei metri di galleria scavati non in riferimento al tempo effettivo di scavo ma durante una intera giornata lavorativa Non misura quindi la prestazione pura dello scavo ma l efficienza complessiva del ciclo produttivo Se conosco il numero di anelli montati giornalmente necessariamente conosco anche i metri di galleria scavati in una giornata lavor
127. W f WP ff f w Grafico 6 305 Indicazione degli anelli che hanno presentato le migliori prestazioni in termini di penetrazione netta 208 Velocit di avanzamento mm min R Velocit di avanzame imum dank m m Grafico 6 315 Indicazione degli anelli che hanno presentato le migliori prestazioni in termini di avanzamento netto Riportiamo anche la dislocazione degli anelli analizzati nell ambito della tratta Arenarie tipo Scabiazza nella Fig 6 125 o Figura 6 12 Posizione degli anelli migliori analizzati nell ambito della formazione SCB 29 Per ragioni di spazio non riporteremo l analisi eseguita per ciascuno degli anelli sopra elencati ma a titolo esemplificativo riporteremo quella dell anello n 195 perch caratterizzato dai valori migliori di tutta la tratta Per gli altri ci limiteremo a riportare 1 risultati in termini di range ottenuti e relativo commento 209 ANELLO N 195 L anello n 195 si trova circa all inizio della tratta in esame e la sua posizione indicata nella Fig 6 13 BOLOGNA Figura 6 13 Posizione dell anello n 195 nell ambito della formazione SCB 29
128. Y in line cutter hydraulic impact breaker Tunnel reaming machine PERIPHERAL Open face shield TEM PERIPHERAL AND FRONTAL Closed face shield mixed face shield open mode and earth pressure balance full face For microtunnellers diameter no greater than 1200 mm refer to the work of the ISTT open mode and slurry confinement gt full face Machines used in pipe jacking and pipe ramming are included in these groups earth pressure balance and slurry full face Figura 2 2 Classificazione della French Association of Tunnels and Underground Space 13 e DAUB German Committee for Underground Construction che fa la seguente distinzione TBM senza scudo without Shield TBM S con scudo with Shield TM Tunnelling Machines SM Shielded Machines TBM Tunnel Boring Machines Shielded Machines with Part Heading Shielded Machines Full face TBM TBM S TBM without Shield TBM with Shield SM T1 Face without support SM VI Face without support SM T2 Face with partial SM VI Face with mechanical support support SM T3 Face with compressed 8M V3 Face with compressed air application air application amp MI T Face with fluid amp MI V Face with fluid support support 8SM V5 Face with earth pressure balance support Figura 2 3 Classificazione della German Committee for Underground Construction 13 JSCE Japan Socie
129. ZAMENTO hh mm ss mm ss 01 03 45 01 08 58 01 08 18 01 07 31 MONTAGGIO hh mm ss 01 58 21 02 27 55 01 47 51 01 17 04 FERMO hh mm ss 00 56 46 00 01 19 00 33 09 00 19 38 TOTALE hh mm ss 03 58 51 03 38 12 05 29 17 02 44 12 Tabella 6 19 6 20 Tempistiche relative agli avanzamenti esaminati Riportiamo anche gli anelli che hanno presentato delle performance a nostro avviso scadenti e relativi intervalli per 1 parametri esaminati salta subito all occhio che molti range non corrispondono a quanto previsto mediamente per la formazione in esame sia per quanto riguarda 1 parametri di avanzamento della TBM sia per quanto riguarda i consumi Possiamo motivare questo comportamento come segue e gli anelli n 21 22 26 34 sono immediatamente successivi ai primissimi che abbiamo preventivamente deciso di non esaminare in quanto avrebbero alterato l intera analisi perci possibile che questi risentano ancora delle fasi iniziali dello scavo in cui il materiale non era caratterizzato dalle sole Argille a Palombini e la macchina era in fase di rodaggio e anello n 86 il primo dopo un lungo periodo di fermo quindi probabile che risentisse delle problematiche legate alla ripartenza della macchina e per gli altri anelli possiamo associare queste scadenti prestazioni a problemi nell avanzamento problemi meccanici e di manutenzione evidenziati anche dalle tempistiche elevate che li hanno caratterizzati per alcuni
130. a se il valore si assesta attorno allo 0 5 significa che 1 tempi di fermo che incidono sono solo quelli relativi al montaggio dei conci Mediamente per la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza i fermi incidono per circa il 0590 vale a dire pi della met del tempo totale impiegato per lo scavo della tratta fin qui esaminata 204 Livello di efficienza mnm I T mm T mu 7 gt UA T Grafico 6 275 Andamento del livello di avanzamento nell ambito della SCB Il parametro complementare al precedente Coefficiente di utilizzazione dato dal rapporto tra il tempo di scavo vero e proprio e il tempo totale lavorato per questa grandezza analogamente a quanto visto per il livello di efficienza considerando la nostra macchina e le tempistiche medie che la caratterizzano il valore ottimale circa 5090 in quanto in assenza di fermi prolungati e montaggio dell anello senza problematiche la fase di avanzamento incide per la met nel tempo totale associato a ciascuno step Il Grafico 6 285 ci mostra che per le Arenarie tipo Scabiazza tale parametro si assesta attorno al 30 5090 sottolineando che non sempre vengono ottimizzate le tempistiche di scavo montaggio dell anello come evidenziato dal Grafico 6 265 205 Coefficiente di utilizzazione LLL mmm 6 gt
131. a delle linee della malta e dell accelerante previsto che avvenga dopo ogni fase di scavo per evitare fenomeni di intasamento che come visibile dal Grafico 6 95 sono piuttosto frequenti 188 PRESSIONE LINEE INF PRESSIONE INIEZIONE MAX PRESSIONE INIEZIONE MIN PRESSIONE LINEE SUP Pressioni linee iniezione 6 80 6 40 col el Ma Aa aso A JV Ui V fA AL INT 3 60 330 2 80 240 2 00 1 60 1 20 0 80 0 40 pi 54 f G G mj t Grafico 6 98 Andamento della pressione delle linee di iniezione della miscela cementizia bar superiori ed inferiori nell ambito della formazione SCB Gli andamenti del Fattore di Iniezione che indica la diluizione della schiuma all interno del materiale scavato e F E R Fattore di Espansione volume di schiuma che si ottiene da una unit di volume di liquido acqua tensioattivo ci forniscono un indicazione sul condizionamento del materiale Come detto anche per la formazione delle Argille a Palombini per queste grandezze sono stati forniti dei range del tutto indicativi in sede di progetto in quanto evidente la difficolt di stimarli a priori necessario per sottolineare come si pu notare dai grafici che il numero dei picchi e il valore che li caratterizza decisamente minore rispetto a quanto verificato per le argille indicazione che le
132. a di interazione tra utensili rotanti e roccia cercando di spiegarne 1 vantaggi del loro impiego sulle TBM consentendo di definire dei primitivi metodi predittivi sulle prestazioni di queste ultime per lo scavo di rocce dure Analogamente le frese a piena sezione in terreni sciolti ebbero il loro principio con il famoso scudo di Brunei e Barlow Le spinte esercitate su dei conci prefabbricati posizionati all interno dello scudo e le aperture realizzate nella parte frontale dello stesso per controllare il fluire del materiale di scavo consentirono di sottopassare il Tamigi in poco pi di un anno nel 1864 Questa macchina pu essere considerata il predecessore del sistema EPB Earth Pressure Balance e del sistema Slurry Shield di iniziale concezione europea poi sviluppatasi in particolar modo in Giappone o AL 4 0 oi nr A 5 Figura 2 1 Scudo di perforazione usato per lo scavo del tunnel sotto il Tamigi 1864 9 2 1 Cenni sulla costruzione delle TBM Una fresa a piena sezione TBM costituita da tre parti essenziali una testa rotante sulla quale sono collocati gli utensili d abbattimento aventi la funzione di disaggregare la roccia e un sistema di propulsione e guida destinato a spingere innanzi la testa ed a far progredire la macchina un apparato di sgombero atto a liberare il fronte dai detriti ed avviarli ai mezzi di trasporto L
133. a parte 1 valori pi bassi sono relativi ai momenti di fermo della macchina precedentemente motivati 213 Mediamente si assesta su valori pi bassi rispetto a quelli che si sono presentati nell ambito della tratta delle Arenarie tipo Scabiazza sottolineando che per questo anello l avanzamento risultato pi semplice a causa di un materiale meno resistente ma anche meno stabile Forza di contatto c hu e e mj x 02 37 54 02 41 24 02 44 54 02 48 24 02 51 54 02 55 24 03 02 24 03 09 24 03 16 24 03 19 54 03 23 24 03 26 54 03 30 24 03 33 54 TET A eM m 5 py pn eo 03 54 54 04 01 54 04 08 54 04 15 54 04 22 54 04 26 24 04 29 54 04 33 24 04 36 54 04 40 24 04 43 54 04 47 24 04 50 54 04 54 24 rario hh mun 55 Grafico 6 368 Andamento della forza di contatto kN per l anello n 195 L andamento della pressione in camera di scavo misurata in bar come visibile dal Grafico 6 37S ha mantenuto tutto sommato l andamento previsto per l intera formazione con valori mediamente elevati anche nella fase di montaggio dell anello I problemi di insanabilit risultano quindi trovare conferma anche in questo andamento Riportiamo anche l andamento delle pressioni per gli altri sensori Grafico 6 38S 1 sensore in calotta n 3 quello che presenta il valore pi basso e mano a mano la pressione sale giungendo al valore massimo in prossimit
134. a testa dotata di moto rotatorio comandata da motori elettrici posti nella zona posteriore della macchina con sistemi elettromeccanici o idraulici di riduzione della velocit e su di essa sono collocati dischi e denti che permettono di attaccare e distaccare la roccia compatta e la roccia degradata o 1 terreni Gli organi di propulsione e contrasto sono costituiti da una o pi coppie di piastre le quali vengono spinte dai rispettivi martinetti idraulici facenti parte del corpo della macchina contro le pareti della galleria che ovviamente risulta di sezione circolare Altri cilindri appoggiandosi sulla struttura cos ancorata sulle pareti mandano innanzi la testa durante un intera corsa d abbattimento L apparato di sgombero costituito da due serie di organi posti in zone differenti tazze disposte sulla periferia della testa atte ad asportare il detrito dal fronte un trasportatore ad alette raschianti che riceve il detrito proveniente dalle tazze di carico e attraversando il corpo della macchina lo rovescia sui mezzi di sgombero vagonetti o nastri trasportatori Il corpo centrale la coda della macchina contengono oltre ai motori 1 servizi accessori come trasformatori serbatoio del fluido idraulico pompe dispositivi d illuminazione cabina di guida compressori ventilatori e anche gli organi di messa in opera dei sostegni e del rivestimento definitivo erettore dei conci Alla macchina segue un
135. a un fitto reticolo di fratturazione che individua una tessitura a piccole scaglie iso orientate formate da limo ed argilla legati per diagenesi e nella scala di qualche metro la struttura appare caotica con la presenza di inclusi lapidei caratterizzato quindi da un assetto privo di ordine sedimentario cui blocchi litoidi di diverse formazioni sono immersi e legati da una matrice argillitica in cui si notano laminazioni molto fitte L ammasso pu quindi essere visto come un sistema giuntato in cui le scaglie costituiscono la matrice solida mentre le superfici delle scaglie rappresentano le discontinuit 53 comportamento globale del sistema dunque condizionato sia dalle caratteristiche della matrice in termini assoluti modeste che da quelle delle discontinuit Le caratteristiche di resistenza e deformabilit dell ammasso potranno variare da quelle che sono le caratteristiche proprie della matrice a quelle delle discontinuit in funzione del percorso di sollecitazione e delle condizioni al contorno La Fig 4 13 mostra come la struttura di un terreno argilloso complesso varia in funzione sia delle deformazioni di origine tettonica a cui stato sottoposto sia della percentuale della frazione litoide presente mentre la Fig 4 14 mostra lo schema di classificazione delle formazioni strutturalmente complesse proposto da Esu 1977 PERCENT OF LAPIDEOUS COMPONENT de agi eie mente fissili pi
136. affico stradale e della metropolitana I tunnel sono stati programmati su 2 piani il piano superiore doveva ospitare una strada a 3 corsie di percorrenza mentre quello inferiore riservato alla Linea Metropolitana Strogino Dopo aver terminato la prima galleria nel 2005 15 250 stata ristrutturata modificata rinominata Elisaveta Dopo il suo riposizionamento la macchina ritornata in sotterraneo nell autunno dello stesso anno pronta per la sfida della seconda parte del tunnel La Mixshield ha sfondato la sua destinazione prima del previsto 12 Ottobre 2006 3 2 La tecnologia EPB Poich pi avanti ci interesseremo in particolar modo alla tecnologia EPB Earth Pressure Balance questo paragrafo si concentra sui progetti realizzati mediante l impiego di TBM che utilizzano questo metodo di scavo nel Mondo Riportiamo ovviamente quelli significativi dal punto di vista delle dimensioni del diametro della macchina utilizzata 28 Herrenknecht EPB S 574 Galleria Sparvo Precedentemente descritta e di cui avremo successivamente modo di approfondire Herrenknecht EPB S 300 M 30 Higway in Madrid Precedentemente descritta Mitsubishi M 30 Higway in Madrid Precedentemente descritta Mitsubishi Yingbinsan Road Tunnel in Shanghai Precedentemente descritta Herrenknecht EPB S 452 Tunnel L negholz e Tunnel B ttenber Figura 3 12 TBM Herrenknecht EPB S 452 impiegata per la realizzazion
137. afico 6 2 Avanzamento in anelli giorno per la tratta fino ad oggi scavata 237 I grafici che riportiamo di seguito sono quelli che ci hanno consentito di stabilire dove erano state raggiunte delle performance migliori peggiori velocit di avanzamento e penetrazione entrambe al netto dei tempi di fermo La velocit di avanzamento Grafico 6 3 ha avuto un impennata successivamente all anello n 85 successivo ai problemi di forti pressioni al fronte assestandosi su valori quasi doppi rispetto ai precedenti nella tratta delle arenarie Bench le argille siano caratterizzate da una resistenza minore rispetto alla formazione successiva 1 grafico ci mostra come per le arenarie la velocit di avanzamento sia stata migliore ad evidenziare che una formazione pi omogenea e stabile anche se pi dura agevola lo scavo piuttosto che una complessa ma soffice Velocita di avanzamento 5 y ta m ail qm 5 V __ e k e 2 pu c p N anello Grafico 6 3 Velocit di avanzamento mm min realizzato dalla macchina per la tratta fino ad oggi scavata La penetrazione Grafico 6 4 mostra risultati analoghi valori pi alti successivamente all anello n 85 e nella tratta delle Arenarie tipo Scabiazza per 1 quali possono essere fatte le medesime cons
138. ale indipendenti l uno dall altro che sono alimentati singolarmente da un proprio ventilatore elettrico sistema e stato progettato e dimensionato in corrispondenza della geometria della galleria per assicurare che la velocit d aria sulla TBM e lungo la galleria durante le fasi di avanzamento sia sempre maggiore di 0 5 m s Le cassette di ventilazione installate sul carro permettono un prolungamento durante l avanzamento nella galleria e collegano le condotte nella galleria con il sistema di ventilazione della TBM La macchina progettata per attraversare formazioni in cui ho presenza di metano in totale sicurezza prevedendo la suddivisione in volumi dipendenti dalla potenziale presenza del gas e il potenziale innesco di miscele esplosive su cui per non ci dilungheremo ulteriormente Il sistema di ventilazione della TBM formato da due condotti indipendenti installati rispettivamente sul lato sinistro e sul lato destro del sistema back up stato strutturato in modo che ogni zona venga alimentata con la quantit di aria necessaria a ridurre la probabilit di formazione di un atmosfera potenzialmente esplosiva e ad assicurare un continuo ricambio d aria Ci richiede in ogni caso una struttura di conci assemblata a regola d arte e assolutamente ermetica CONDOTTA DI VENTILAZIONE DI DESTRA CONDOTTA DI VENTILAZIONE DI SINISTRA Figura 4 48 4 49 Vista dei ventilatori posti all esterno e posizionamento delle
139. almeno di 1 bar affinch si possa essere certi di aver realizzato un corretto back filling Inoltre una pressione maggiore consente che mentre si inietta materiale venga spazzato via dando la possibilit alla malta di penetrare nelle fessure e riempire in maniera ottimale il gap anulare Sono stati realizzati dei grafici che riportano l andamento complessivo di tutte queste grandezze e per avere una visione zoomata ne sono stati realizzati altrettanti ogni 10 anelli vale a dire 20 metri Mediante un confronto con 1 valori previsti in sede progettuale abbiamo verificato per 1 parametri che ci sono indispensabili per fornire le indicazioni prestazionali della macchina per ciascuna formazione che questi fossero coerenti con quello riscontrato durante l avanzamento anche mediante l ausilio dei grafici che forniscono sicuramente una visuale pi chiara dell andamento In particolare abbiamo identificato dei range medi per ciascuna formazione per 1 seguenti parametri e velocit di avanzamento mm min e penetrazione mm rot e forza di spinta e pressione in calotta bar e materiale smarinato t e pressione 1131 componente bar e volume iniezione 1131 componente m FIR 70 e FER 1 x e consumi di malta A m accelerante B m polimero serb 1 m polimero serb 2 m polimero ap m acqua schiume m acqua statore m grasso Condat GR 30 EP2 kg grasso Condat HBW kg grasso Con
140. amento delle linee 152 Pressioni linee iniezione PRESSIONE LINEE INF PRESSIONE LINEE SUP PRESSIONE MAX PRESSIONE MIN 6 00 5 60 5 20 4 80 440 24 00 53 60 Bi 33 20 82 80 Be 2 00 FASE 81 60 VONT 7 1 20 amp 0 80 ANELLO 0 40 0 00 14 29 22 14 32 32 14 35 42 14 38 52 14 42 02 14 45 12 14 48 22 14 51 32 14 54 42 14 57 52 15 01 02 15 04 12 15 07 22 15 10 32 15 13 42 15 16 52 15 20 02 15 23 12 15 26 22 15 29 32 15 45 22 15 48 32 15 51 42 15 54 52 15 58 02 16 01 12 16 04 22 16 07 32 16 10 42 16 13 52 16 17 02 16 20 12 16 23122 16 26 32 16 29 42 16 32 52 16 36 02 16 39 12 16 42 22 Grafico 6 40 Andamento della pressione delle linee di iniezione della malta bar inferiori e superiori per l anello n 110 Pressione delle linee di iniezione LIHEA12 LIHEA11 LIHEA10U LIHEA9 LINEA amp LINEA LIHEA6 LIHEA5 eun d 0 0 0 20 4 0 60 81 01 21 41 6 1 82 02 22 42 6 283 032 34 3 6 3 8 4 0 Fressione di iniezione bar e e E E 2 E E f f 1 Grafico 6 41A Indicazione dei punti di iniezione della malta e andamento medio della pressione bar per ciascuna di esse per l anello n 110 Gli andamenti del F LR Fattore di Iniezione e F E R Fattore di Espansione ci forniscono un indicazione sul condizionamento del materiale rea
141. ano 3 camere indipendenti all interno delle quali viene iniettato 1 grasso sigillante e impermeabilizzante dello scudo di coda atto a prevenire l ingresso di acqua o gas all interno dello scudo e del tunnel in fase di avanzamento 7 TE T uh Mes Figura 4 32 Schema delle 4 file di spazzole che formano le 3 camere del grasso 15 67 Le iniezioni di grasso sono realizzate da 19 gruppi di 3 punti di iniezione ciascuno uno per ogni camera tra le spazzole opportunamente distribuiti lungo la circonferenza dello scudo di coda e alimentati da 3 linee di iniezione indipendenti Infine la camicia di acciaio dello scudo di coda ospita 12 linee opportunamente distribuite lungo la circonferenza per le iniezioni di miscela bicomponente di intasamento dello spazio anulare tra l estradosso dell anello e il terreno Ogni linea alimenta due punti di iniezione uno principale e uno di riserva in modo da permettere il funzionamento anche in caso di blocco del punto di iniezione principale deviando l iniezione sul punto di riserva EN Be 471 Ti i gt t 2 D x lt m i y 0m o ES o NN P 1 A E C M M 7 ei jac gt gt C INIEZIONE GRASSO 2 INIEZIONE MALTA Figura 4 33 Punti di iniezione del grasso delle spazzole e della malta bi componente 15 Ogni punto di iniezione del g
142. arametri macchina per ogni anello e startvalure fornisce il valore iniziale di ciascuno dei parametri macchina per ogni anello e endvalue fornisce il valore finale di ciascuno dei parametri macchina per ogni anello Per poter elaborare 1 parametri all interno dei file sopraelencati poich questi sono identificati da un codice alfanumerico di 9 cifre necessario disporre di un elenco che associ ad ogni codice il significato di ciascun parametro tale elenco verr denominato File Index Le societ Herrenknecht costruttore della TBM e Spea che supervisiona l esecuzione dei lavori sulla base di questi file realizzano per ogni anello montato un report riportando 1 parametri di maggiore importanza per visionare l andamento complessivo della macchina Riportiamo a titolo esemplificativo una porzione dei report realizzati da Herrenknecht e Spea per l anello in Fig 4 51 Awanzamento 24 Galleria Sparvo LOTTO SUD ingeg neria Galleria Sparvo Canna Nord getto no 5 57 o Report di Avanzamento autostrade Uropea nizio ine Anello n 24 pps d 40 f 73 840 2 260 xoa o tes 11 447 MN Coppia rar 447 er asa rega 25 ta bar unta 17 ceva Y me 3 44 rotapcee es 13 qe Pesos naue es m Puac Gel e
143. arametri meccanici che verranno analizzati sono estrapolati direttamente dai file in output della macchina process e calculate e prendono in esame diversi macroaspetti della conduzione della macchina e tempistiche 102 avanzamento e estrazione del materiale e iniezione a tergo del rivestimento e condizionamento del materiale consumo di grasso ed energia elettrica presenza di gas metano 6 1 2 Parametri geomeccanici I parametri geomeccanici a cui faremo riferimento sono quelli di cui abbiamo gi discusso nella sezione di inquadramento geologico della zona di intervento Le formazioni che prenderemo in esame sono le Argille a Palombini APA e la Scabiazza SCB in quanto nell ambito di questa tesi per questioni di tempo non arriveremo ad attraversare la formazione delle Brecce Argillose Poligeniche e la formazione di Montevenere Come gi lungamente discusso in precedenza per le Argille a Palombini non ha senso far riferimento ai parametri estrapolati dalle analisi di laboratorio poich questi ci forniscono un idea solo puntuale delle caratteristiche della formazione e pertanto per un omogeneit di analisi evidenzieremo solo le criticit e le problematiche riscontrate durante l avanzamento considerando marginalmente 1 parametri geomeccanici 6 1 3 Efficienza Per efficienza si intende la capacit di raggiungere un determinato obiettivo con la minima allocazione possibile di r
144. are gli 8 52 km di tunnel nell Agosto 2003 il quarto Herrenknecht EPB 5 442 ha iniziato a lavorare nell Aprile del 2009 e possiede un diametro di 12 06 m Sia la S 221 che la S 442 hanno gi scavato quasi 10 km di funnel della nuova linea metropolitana fino ad oggi 3 3 Le grandi TBM in Italia Attualmente l Italia pu vantare il record per l impiego nel progetto Variante di Valico della pi grande TBM mai costruita la EPB Herrenknecht 5 574 Martina Record ancora per poco perch altri 2 progetti che saranno brevemente analizzati in uno dei paragrafi suguenti sono in fase di realizzazione nel mondo Riportiamo adesso un elenco delle grandi Tunnel Boring Machine che sono state impiegate nel tempo nei progetti italiani Herrenknecht S 251 Valsugana Trento Nord Figura 3 16 TBM Herrenknecht S 251 impiegata nel tratto Valsugana Trento Nord 49 32 Non sono soltanto le principali citt e grandi centri commerciali a trovarsi di fronte ad un collasso del sistema del traffico urbano lontano dalle grandi metropoli le piccole citt e localit soffrono sotto l impatto del traffico del rumore e dei gas di scarico Condizioni simili sono vissute intorno alla citt di Trento ai piedi del quale la strada statale SS 47 convoglia il traffico verso est sulla A 22 Per alleviare queste localit in particolare dal traffico sempre pi pressante la provincia Autonoma di Trento ha deciso di realizzare un
145. assestato entro l intervallo indicato pocanzi Questo andamento sottolinea che per questo anello stato necessario spingere di pi riuscire a garantire delle prestazioni ottimali in avanzamento ed in particolare consentire la stabilit del fronte FORZA DI SPINTA kN FORZA SPINTA Forza di spinta 7 FORZADI SPINTA MAX 100000 00 95 000 00 90000 00 85000 00 80000 00 15000 00 10000 00 65000 00 60000 00 55000 00 50000 00 45000 00 40000 00 35000 00 30000 00 25000 00 20000 00 15000 00 10000 00 5000 00 0 00 4 i H A f e p 2 z gt 4 gt CD 02 37 54 02 41 24 02 58 54 03 02 24 03 09 24 03 16 24 03 19 54 03 23 24 03 26 54 03 30 24 05394 a py pn eo 02 44 54 02 51 54 04 05 24 04 08 54 04 12 24 04 15 54 04 22 54 04 26 24 04 29 54 04 33 24 04 36 54 04 47 24 04 50 54 04 54 24 rario hh mumn ss Grafico 6 355 Forza di spinta della macchina per l anello n 195 La forza di contatto che ricordiamo rappresenta la vera e propria forza di scavo da fornire agli utensili affinch riescano disgregare il materiale una grandezza che presenta forti oscillazioni ma il parametro che fra i molti ci fornisce un indicazione diretta del materiale che stiamo scavando L andamento analogo a quello della forza di spinta essendone direttamente legata perch quot
146. ate e con le modalit indicate in Tab 6 3A 133 SOSTITUZIONE UTENSILI APA DATA dal 25 11 2011 al 18 12 2011 NUMERO CUTTER SINGOLI NUMERO CUTTER DOPPI NUMERO DI RIPPER Tabella 6 3A Modalit con cui si svolta la sostituzione degli utensili nelle APA L operazione di sostituzione degli utensili non ha comportato perdita di tempo nell avanzamento della macchina perch stata eseguita nel lasso di tempo in cui la TBM era ferma per le verifiche di cui sopra abbiamo parlato La Fig 6 4 riporta l ubicazione degli utensili che sono stati sostituiti perch usurati ARM2 ARM24 85 86 ARM3 Da 34 ARM23 83 61 62 Je ARM4 24 55 56 25 22 31 22 23 32 M 9 TX AR 80 82 8 24 73174 ARM21 EM 39 40 7 NY 99 0 19 56 87 59 60 43 44 34 32 41 1 52 31 38 11 23124 ARM20 ARMO Eram 9 19 20 5931 282624 2119 Te 115067 7 ue EST 1715 43 pei 47148 7172 25 26 76 78 ARM 42 1 1 3 19 76 78 33 34 71 72 47H 4575 9 10 1244 23 13 14 1618502223 2725 8 1748 7 262 3129 9 83 ARM8 E 21 22 4 032 ARMs 1 37138 57 58 6 29730 727771155766 2344 V 39 40 15 53154 79 81 24 1 EEI ARM17 Esa 26 45 46 A 2 80 82 30 49 50 21 32 23 31 10 69 70 25 55 56 26 16 RI 61 62 28 armii 87 31 SEG pui ARMIS 86 85 T MA Layout drawing about the position of all damaged ARM13 cutters 23 double discs and 2 single discs and damaged rippers 2
147. ativa Coefficiente di utilizzazione CU 90 dato dal rapporto tra il tempo di produzione e 1 tempo totale lavorato Per tempo di produzione si intende il tempo di scavo effettivo durante il quale la TBM attacca il fronte di scavo tempo totale lavorato invece la somma dei tempi di turno lavorati TEMPO SCAVO 6 3 TEMPO TOTALE Fresabilit mm giro MN comunemente l indice principale della capacit di una TBM di fresare una determinata roccia ed individuato dalla velocit di penetrazione mm per giro della testa che la TBM riesce a sviluppare in rapporto alla spinta come si evince dalla formula seguente ma nel caso in esame rappresenta pi genericamente la difficolt ad avanzare in un certo tipo di terreno in relazione al tipo di scelta progettuale fatta in termini di tipologia di macchina condizionamento del materiale e forza di spinta impressa _ PENETRAZIONE SPINTA confronto fra pressione di iniezione della malta e media dei sensori di pressione di terra in 6 4 camera di scavo per riuscire ad iniettare la malta all interno dell intercapedine rivestimento terreno necessaria una pressione tale da vincere le eventuali convergenze di 112 un materiale debole a cui corrispondono delle pressioni in camera notevoli a loro volta sintomo di forze di spinta elevate per il sostegno del fronte La pressione di iniezione della malta deve quindi superare quella delle pressioni di terra
148. avanzamenti pi scadenti la squadra che ha montato il maggior numero di anelli fra i quali la maggior parte di quelli considerati migliori in termini prestazionali quella associata al pilota P5 che anche 235 quella che in percentuale ha lavorato un numero inferiore di ore rispetto alle altre mentre quella che ne ha montati 1 numero minore quella associata al pilota P3 e gli anelli migliori raramente si sono riscontrate problematiche con il nastro trasportatore mentre pi frequentemente quelle annesse al trasporto dei segmenti del rivestimento per quanto riguarda gli anelli peggiori si sono verificati fermi e problematiche sia a causa del nastro sia a causa del trasporto dei conci in galleria sia per la presenza di gas ingresso in camera per la sostituzione degli utensili sia per ulteriori malfunzionamenti e manutenzioni Da queste considerazioni si evince che per la formazione delle tipo Scabiazza e pressioni in calotta a seguito di un buon condizionamento buona stabilit e omogeneit del materiale si sono mantenute piuttosto basse e le problematiche maggiori per l avanzamento si sono riscontrate a causa del fenomeno del rollio accentuato in questa formazione perch caratterizzata da minori fenomeni di convergenza attorno al contorno di scavo e fatturazione significativa che caratterizza questo materiale stata evidenziata dai consumi significativi di miscela bi componente
149. avanzamento Livello di efficienza e Coefficiente di Utilizzazione per l anello n 110 Per l anello n 110 le varie attivit si sono svolte in maniera ottimale in quanto e tempo di scavo e tempo di montaggio dell anello sono praticamente uguali come si evince dal livello di avanzamento e itempi di fermo sono associati praticamente solo al montaggio dell anello come si evince dal valore circa 0 5 del livello di efficienza il tempo di scavo vero e proprio ha inciso per circa il 45 rispetto al totale come evidenzia 1l coefficiente di utilizzazione Per il singolo anello abbiamo anche analizzato altri parametri che ci sembravano essere di interesse 161 Il primo ad essere esaminato il rollio che come precedentemente detto rappresenta la rotazione dello scudo misurata in mm rispetto all avanzamento della macchina misurato in m per quanto concerne la formazione delle Argille a Palombini non si sono riscontrate problematiche sotto questo punto di vista in parte anche perch le argile hanno un comportamento restringente rispetto allo scavo impedendo cosi una consistente oscillazione dello scudo Il Grafico 6 53A mostra come ci siano state delle oscillazioni nell ambito dell anello n 110 anche di una certa ampiezza ma ci mostra anche come si interviene qualora queste si manifestino le oscillazioni se ben guardiamo sono in corrispondenza dei momenti di fermo della macchina in quanto se le rotazioni dello s
150. avata Il caso che abbiamo esaminato infatti poich prevede l impiego di un unica TBM per lo scavo di 2 tratte parallele e simili dal punto di vista geologico ci consente un analisi incrociata dei dati vale a dire le informazioni che riusciamo ad estrapolare per la Canna Nord e relative formazioni possono essere applicate alle medesime formazioni per la stessa canna e per la Canna Sud Quindi sulla base dei dati provenienti dalla fase di avanzamento della macchina verificheremo dapprima se ci che era stato previsto in sede progettuale quello che si riscontrato durante lo scavo o meno e di seguito identificheremo degli intervalli per i parametri di funzionamento di questa e sui relativi consumi andando a cercare relazioni significative con le caratteristiche di ciascuna formazione attraversata che potranno essere impiegati poi per la realizzazione delle tratte nelle stesse condizioni geomeccaniche e per la seconda canna 100 6 REALIZZAZIONE DEL MODELLO DI OTTIMIZZAZIONE DELLE PERFORMANCE Il capitolo precedente ci ha consentito di analizzare 1 metodi di previsione delle performance di un macchina TBM comunemente utilizzati al giorno d oggi Abbiamo messo in evidenza le criticit limiti di queste metodologie in particolare per la mancanza dei parametri necessari nel processo di previsione e quindi anche l impossibilit ad essere applicate nel caso in esame Premesso questo l analisi seguente avr com
151. aveva inizialmente lo scopo di valutare la fresabilit della roccia considerando gli aspetti rilevanti per le caratteristiche della roccia e per la performance della TBM come l orientamento dell asse del tunnel rispetto alle discontinuit pi importanti e al Drilling Rate Index DRI Allo stesso modo per includere gli altri fattori successivamente considerati occorre introdurre il concetto di ARA reale che tiene in considerazione 1 Influenza dell equipaggio della TBM Crew Efficiency Factor nella costruzione dei tunnel appare evidente come la qualificazione e l esperienza dell equipaggio della TBM che manovrano la macchina tutti 1 giorni abbiano un importante influenza sulle performance ottenute Effectiveness of the crew handling TBM Crew Factor and terrain Fe Less than efficient Efficient Very efficient Tabella 5 4 Influenza dell equipaggio 32 95 Tale fattore stato introdotto a partire dall esperienza acquisita durante la costruzione dei tunnel di Guadarrama Spagna lunghi 28 km e scavati da quattro TBM e dalla proposta di Remo Grandori Si considera Fg 07 Fei Feo Frs 5 11 Dove Fg rappresenta l esperienza dell appaltatore Fe rappresenta la qualifica della squadra Fg rappresenta la risoluzione delle dispute sono opportunamente tabellati come di seguito Qualifications af the Tabella 5 5 5 6 5 7 Fattori relativi all esperienza dell appaltatore alla quali
152. avo e la costruzione del rivestimento definitivo ad opera della squadra associata al pilota P5 che in percentuale quella che riuscita a montare il maggior numero di anelli per la tratta delle Arenarie tipo Scabiazza Fra 1 parametri elaborati troviamo fresabilit che si assesta fra 1 valori 0 4 0 6 al di sopra dell andamento medio all interno della formazione Arenarie tipo Scabiazza a sottolineare che per questo avanzamento la macchina non ha avuto problematiche a procedere e in aggiunta con grande efficienza Facendo un breve confronto con la formazione argillosa precedentemente esaminata il valore della fresabilit risulta essere pi basso in quanto come 224 gi pi volte ripetuto caratterizzata da una maggiore resistenza e di conseguenza riesco a perforarla con minor facilit Fresabilita IN x A AE ence taret m e Us p e LT LL E 3 04 34 __ ____________ 02 47 54 02 37 54 02 41 14 02 44 34 02 51 14 02 54 34 02 57 54 03 01 14 03 07 54 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 03 37 54 L 03 41 14 2 03 44 34 E 03 47 54 03 51 14 04 01 14 04 04 34 04 07 54 04 11 14 04 14 34 04 17 54 04 21 14 04 24 34 04 27 54 04 31 14 04 34 34 04 37 54 04 41 14 04 44 34 04 47 54 04 51 14 04 54 34 2 03 54 34
153. azione che vengono utilizzati per la stima delle prestazioni si fa riferimento alla relazione NTH completa Johannessen et al 1988 5 3 2 Metodo CSM Earth Mechanics Institute of Colorado School of Mines L Earth Mechanics Institute EMI Colorado School of Mines ha sviluppato un insieme di modelli di previsione delle prestazione e di previsione del costo per le TBM sulla base di oltre 20 anni di analisi teorica test di laboratorio e analisi di dati di campo Le tecniche di previsione delle prestazioni utilizzate dall EMI rientrano in tre categorie generali basate su dati geologici disponibili e campioni di roccia rappresentativi delle formazioni che devono essere perforate come discusso brevemente qui di seguito Modelli teorico empirici CSM ha sviluppato un modello teorico empirico per predire la perforabilit di un tunnel Il modello continuamente aggiornato e migliorato grazie a dati di campo che diventano mano 85 mano disponibili il confronto Questo approccio di predizione fa uso di determinate propriet della roccia e informazioni geologiche provenienti dai documenti di geotecnica dei progetti di scavo con TBM proposti o misurati su campioni di carote ricevuti dal luogo di lavoro Le propriet comunemente misurate come input nel modello teorico empirico includono e laresistenza a compressione uniassiale e laresistenzaa trazione brasiliana e propriet elastiche insieme alla densit Se son
154. bar VOLUME BICOMPONENTE DI m LI eI FER putpeeptepigg ACCELERANTE B m POLIMERO SERB 1 m im 2 m Bir NN CN m m ACQUA STATORE m 16 2 kg GRASSO CONDAT HBW kg GRASSO CONDAT 89 kg ENERGIA Tabella 6 178 Range individuati per gli anelli n 197 204 206 212 205 229 La Tab 6 185 mostra per gli avanzamenti esaminati se sono state presenti delle problematiche che avrebbero potuto inficiare sull efficienza della macchina e riporta l indicazione della squadra che ha provveduto al montaggio dell anello TRASPORTO GALLERIA III METANO Tabella E 185 BE EG hanno caratterizzato gli avanzamenti esaminati Le tabelle precedenti mettono in evidenza che senza considerare velocit di avanzamento e penetrazione che sono 1 parametri sulla base abbiamo scelto gli anelli sopra analizzati 1 range di valori che differiscono da quelli proposti per la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza sono e forza di spinta generalmente risultata superiore rispetto a quanto preventivato in corrispondenza dei primi anelli della tratta arenacea e pressione di iniezione della miscela bicomponente tutti gli anelli si discostano dall intervallo di valori proposti presentando sia il limite inferiore che il limite superiore incrementato Inoltre vogliamo evidenziare che gli anelli con le migliori performance sono stati completati fatta eccezione per il
155. batoio 2 e polimero ad alta pressione dai consumi totali di acqua quella addizionata alla schiuma e quella fornita allo statore 156 Per questo anello non stato necessario impiegare il polimero ad alta pressione che come precedentemente detto ha la funzione di disgregante a differenza del polimero proveniente dai serbatoi 1 e 2 che rappresenta le vere e proprie schiume E stato utilizzato solo il polimero proveniente dal serbatoio 1 poich quello proveniente dal numero 2 stato necessario come riscontrabile dal Grafico 6 46 Percentuale liquidi 0 0 B ACQUA m3 BPOLIMERO 1 m3 BPOLIMERO 2 m3 BPOLIMERO AP m3 Grafico 6 46 Ripartizione dei quantitativi di liquidi per il condizionamento dell anello 110 Condizionamento del materiale FPOLIMERO AP POLIMERO SERE 1 140 1 30 1 20 1 10 1 00 C oc ci Cm 14 35 42 14 38 52 14 42 02 14 45 12 14 48 22 14 51 32 14 54 42 14 57 52 15 01 02 15 04 12 15 07 22 15 10 32 15 13 42 15 16 52 15 20 02 15 23 12 O 15 26 22 15 29 32 15 32 42 15 35 52 15 35 02 15 42 12 15 54 52 15 58 02 16 13 52 16 17 02 16 36 02 16 39 12 16 42 22 Grafico 6 47 Quantitativi di tensioattivo e polimero ad alta pressione iniettato nell ambito n 110 157 3 L acqua delle schiume raggiunge un massimo di 43 m
156. ce non viene utilizzato nella versione attuale del modello di previsione NTH Il metodo per la valutazione dell usura dei cutter si valuta con un valore di abrasione AVS ed definito utilizzando un campione di cutter in acciaio nel test di abrasione precedentemente citato invece di quello realizzato con metallo duro Basato sulle prove di laboratorio il cosiddetto indice di vita del cutter CLI definito come segue Johannessen et al 1988 0 3847 CLI 13 84 FE 5 1 Nella Fig 5 6 seguente sono riportati 1 risultati dei valori del DRI e del BWI di circa 200 campioni di roccia differenti principalmente norvegesi 84 LEGEND e Weak rocks with no or little quortz shale phyllite etc Medium strong ond brittle rocks with 10 30 2 gronite gneiss etc little quartz gabbro etc o Strong rocks with no a Strong hord rocks with high quartz content quortzite etc 60 BIT WEAR INDEX BWI 5 20 DRILLING RATE INDEX Figura 5 6 Valori del DRI e del BWI di circa 200 campioni di roccia differenti 40 Come si pu vedere i risultati riportano un ampia variet in termini di perforabilit della roccia VI tuttavia molto chiaramente una correlazione tra DRI BWI e categorie di roccia Per una descrizione pi dettagliata del modello di previsione NTH per rocce dure e 1 vari grafici di progettazione e correl
157. che era stato fornito in sede progettuale con l eccezione di alcuni picchi che raggiungono valori di 1 6 bar mantenendosi mediamente bassa sottolineando ancora una buona stabilit del materiale Per questo parametro proporremo un aggiustamento del range in relazione a quello che abbiamo appena verificato graficamente Grafico 6 7S 186 PRESSIONE IN CALOTTA PRESSIONEIN CALOTTA FREESSIONEIN CALOTTA MIN Pressione in calotta 1 60 1 50 i 1 30 1 20 1 10 1 00 0 90 0 80 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 10 0 00 p 5 e 2 e c f A m Ue i Grafico 6 75 Andamento della pressione in calotta bar nell ambito della formazione SCB A partire dal volume di materiale scavato durante ogni step di avanzamento pu essere valutato l eventuale prodursi di sovrascavi o vuoti al contorno del profilo di scavo cosi da predisporre 11 corretto quantitativo di malta cementizia per le iniezioni a tergo del rivestimento La verifica del peso del materiale scavato avviene come precedentemente detto mediante un sistema a due bilance poste sul nastro trasportatore pi l ausilio di una terza bilancia posta nella parte esterna del nastro in prossimit della discarica provvisoria che nell ambito di questa analisi non impiegheremo Il Grafico 6 85 mostra il peso massimo di materiale smarinato per ogni anello presente nella tratta da noi analizzata della formazione d
158. chi pericolosi A condizione che le operazioni di scavo e montaggio del rivestimento non vengano ostruiti dall acquisizione dei dati previsioni di questo genere senza bisogno di perforazioni sono molto richieste D altra parte conoscere le condizioni del terreno davanti alla testa rende lo scavo pi rapido con conseguenti elevati tassi di produzione e contribuisce a proteggere il personale e l apparecchiatura 175 Figura 6 8 Interfaccia del BEAM in cabina 48 Bench possegga delle ottime potenzialit come ogni strumento che fornisce una misura indiretta necessita di essere associato ad una buona conoscenza delle caratteristiche del terreno roccia che andiamo a perforare in mancanza di queste l interpretazione dei dati sarebbe difficile se non addirittura impossibile in quanto la registrazione di un picco o di una variazione di uno dei 2 parametri potrebbe essere associata ad un passaggio di formazione cosi come alla presenza di una frattura magari riempita di acqua Senza la conoscenza della geologia che ci aspettiamo di incontrare non saremmo in grado di interpretare le informazioni che il BEAM ci fornisce Nel caso in esame questo strumento risultato efficace nel riconoscere 1 passaggio di formazione da Argille a Palombini ad Arenarie tipo Scabiazza in quanto in prossimit di tale transizione si possono rilevare delle variazioni nei parametri come messo bene in evidenza dalla Fig 6 9 Il profilo ge
159. come se la macchina avesse scavato di continuo e non considerassimo 1 montaggio dell anello In questo modo possibile individuare quali problematiche in effetti sono associate al tipo di materiale che stiamo perforando I Grafici 6 3A e 6 4A riportano l andamento dei parametri che esprimono le prestazioni raggiunte dalla macchina in questa formazione penetrazione mm rot e velocit di avanzamento mm min grandezze gi citate nell ambito delle previsione delle performance di TBM e posseggono un andamento simile in quanto fra esse legate mediante il numero di giri effettuato dalla testa rpm Nel caso della penetrazione sono stati riportati anche 1 valori minimo e massimo previsti in fase progettuale che consentono visivamente di capire se le performance della macchina nelle Argille a Palombini sono state soddisfacenti o meno in corrispondenza dei primi anelli il valore rimasto al di sotto delle previsioni per poi crescere in prossimit dell anello n 24 e assestarsi entro il range proposto fatta eccezione per alcuni picchi in cui si sono raggiunti valori molto elevati Oltre l anello n 170 tali picchi si sono intensificati sottolineando un miglioramento netto e deciso delle prestazioni della TBM 117 Analoghe considerazioni possono essere fatte per la velocit di avanzamento per cui era stato indicato solo un valore medio corrispondente a 18 mm min In entrambi 1 grafici sono presenti dei valori nulli in prossimit deg
160. con le seguenti caratteristiche 7 47 km lunghezza e 3 corsie di percorrenza Le gallerie collegano il distretto di Pudong con l isola di Changxing 1 quali abitanti dovevano contare sull utilizzo del traghetto per raggiungere l isola principale Da quando lo Yangtze 20 diventato una delle rotte navali pi trafficate della Cina era vitale che 1 lavori di costruzioni non disgregassero il normale traffico marittimo Per questa ragione stato deciso di realizzare una galleria profonda sotto il fiume mediante scavo meccanizzato Le TBM di diametro 15 43 metri hanno lavorato sotto Shangai alla profondit di 65 metri e massima pressione dell acqua di 6 5 bar Il progetto su scala colossale e circa 1500 persone sono state impiegate nel cantiere 2 7 milioni di metri cubi di terra sono stati rimossi e approssimativamente sono stati installati 7500 anelli di rivestimento Le gigantesche TBM hanno cominciato a lavorare il 28 Maggio 2008 ed hanno ultimato 1 lavori 3 mesi dopo con 10 12 mesi di anticipo rispetto a quanto programmato 1 5 Settembre 2008 Queste 2 gallerie sono una pietra miliare nello scavo meccanizzato Herrenknecht S 300 M 30 Higway in Madrid Figura 3 3 TBM Herrenknecht 5 300 impiegata per la realizzazione delle gallerie dell autostrada M 30 49 La nuova strada urbana M 30 era stata programmata dal 2007 per alleviare il traffico congestionante di Madrid La costruzione comportava la rea
161. con una spiegazione pi dettagliata delle analisi di cui sopra detto facciamo una precisazione sulle unit di misura che verranno impiegate si far riferimento a quelle impostate in macchina e quindi non necessariamente quelle del Sistema internazionale come ad esempio le pressioni vengono fornite in bar e conl indicazione anello intendiamo sempre 2 metri di avanzamento 6 2 1 Analisi complessiva per ogni formazione In questa parte dell analisi verificheremo l andamento e 1 consumi medi della macchina durante l attraversamento di ciascuna delle formazioni interessata dallo scavo confrontando tale andamento con la previsione fatta in sede progettuale Torniamo a sottolineare che poich le formazioni delle BAP Brecce Argillose Poligeniche e MOV Formazione di Montevenere non sono state intercettate al termine dell elaborazione di questa tesi verranno prese in esame solo le APA Argille a Palombini e la SCB tipo Scabiazza I parametri che sono stati esaminati sono 1 seguenti e TEMPISTICHE si riportano i tempi necessari allo svolgimento delle singole attivit previste come tempo di inizio e di fine di avanzamento e di fermo di montaggio dell anello vero e proprio e totale in questa analisi non sono stati considerati i prolungati 110 periodi di fermo per rotture o malfunzionamenti in quanto avrebbero falsato in maniera significativa l analisi che ci proponiamo di fare TESTA
162. condotte nella sezione della galleria 15 74 4 4 5 Parametri macchina Tutti 1 valori rilevati mediante 1 sensori dislocati su tutta la macchina vengono visualizzati graficamente su schermo all interno della cabina di comando I singoli contenuti della schermata sono divisi in gruppi funzionali specifici e l operatore pu selezionare le singole schermate di visualizzazione per mezzo dei tasti funzionali della tastiera da a F8 L uso avviene tramite comando a men con mouse o tastiera I dati rilevati sono visualizzati in digitale Le schermate visibili e selezionabili dalla cabina di comando sono e Fl Avanzamento F2 Impianto schiuma e F3 Testa di scavo e 4 Dati operativi tecnica di processo F5 Mastice della guarnizione della coda F6 Errori F7 Trasporto del materiale di scavo dati operativi TBM e F8 Dati operativi gruppo di trasmissione Lire y 1 8 gt 1890 obe Ober 0000kNm I EE IT mose 00 f0 0Wmin OI 0 0 min Linea3 E ER o min 0 0 Vmin E Olmin 0 0Wmin Ol Olmin Olmin 0 0 l min Lo min 00 0 oi oimn OWmin 0 0 0I 0 0 min cone j 0 0bar OWmin 0 0Wmin Ol 0 0 imin 0 0 Olmin 0 0Umin
163. considerazioni e strumenti e l impiego del BEAM Bore Tunnelling Electrical Ahead Monitoring e osservazione diretta dalla tramoggia e dei nastri e indiretta mediante le telecamere del materiale trasportato dai mezzi di smarino della macchina in particolare della granulometria del marino e andamento della forza di contatto che rappresenta la vera e propria forza necessaria allo scavo quella di cui hanno bisogno gli utensili per disgregare il materiale con cui sono a contatto BEAM una tecnica di previsione delle formazioni presenti elettrica non intrusiva che opera in continuo durante la perforazione di un tunnel con TBM E basato sull emissione di una debole corrente elettrica alternata che permette il monitoraggio di un prisma di roccia fino a una profondit massima di circa 3 diametri in avanti rispetto al fronte several listener PC s steering cabin etc A1 outer ring and enclosing remote access electrode shield cutter head distance to ground change conductivity distribution SS BEAM OP Unit inside 0 inner electrodes insulated roller bits B return electrode insu r Figura 6 7 Schema di funzionamento del BEAM 5 Le componenti principali del sistema di indagine sono e l unit di misura collocata nella cabina dell operatore della TBM e strumenti di scavo speciali adattati che sono utilizzati come elettrodi 174 L unit collegata al sistema di guida e riceve
164. cudo giungono a valori considerevoli necessario in primis evitare che ci sia un rovesciamento della TBM fermando l avanzamento e successivamente invertire la rotazione per riportare lo scudo in posizione corretta Mediante questo grafico abbiamo motivato 1 tempi di fermo subiti da questo anello Rollio Can ih i IA hes ne D D D D D D D D D 5 E z Orario mun 55 Grafico 6 5 Andamento del rollio mm m per l anello n 110 Il confronto seguente necessario per verificare che le pressioni mantenute nelle linee di iniezione della malta sono state sufficienti per eseguire correttamente il riempimento a tergo dei conci 162 Possiamo verificare che lo scostamento di 1 bar previsto rispetto al valore medio delle pressioni di terra stato tutto sommato rispettato fatta eccezione per la prima fase di scavo in quanto le linee delle malte iniziano ad iniettare successivamente alla realizzazione di 10 cm di avanzamento motivo per il quale le pressioni di iniezione risultano essere pi basse di quelle dei sensori di terra Il picco finale prima dell abbassamento drastico nella fase di montaggio ricordiamo essere dovuto alla chiusura del flusso della malta Confronto pressioni linee iniezione malta e media pressioni di terra M e
165. dal rapporto tra il tempo di scavo e di posa dell anello di rivestimento 1 livello di efficienza del sistema rappresentato dal rapporto tra i fermi montaggio dell anello e veri e proprio fermi e ciclo di avanzamento Per il primo tanto pi questo ha un valore vicino ad 1 pi significa che tempo di scavo e tempo di posa dell anello coincidono vale a dire ottimizzazione delle attivit principali che caratterizzano ogni step di avanzamento Se il valore tende ad aumentare si evince che sto impiegando pi tempo per la realizzazione del vero e proprio scavo a discapito del tempo che impiego per montare l anello Viceversa se il valore diminuisce impiego un tempo maggiore per il montaggio del rivestimento che salvo problematiche all erettore o malfunzionamenti specifici fortemente dipendente dalle capacit dell erettorista Il livello di avanzamento fluttua attorno al valore 1 ma possiamo dire che mediamente per la tratta delle Argille Palombini per una buona met stato impiegato pi tempo per l avanzamento e per l altra per il montaggio del rivestimento I valori pi alti per questa grandezza sono comunque riscontrabili nella prima porzione e in particolare immediatamente prima dell anello n 85 139 Livello di avanzamento Bee ii e se T ML amp O ___ lt _ i D
166. dat WR89 kg energia elettrica kWh Tali range ci serviranno nella seconda parte della nostra elaborazione in quanto saranno confrontati con 1 quelli identificati gli anelli ritenuti 1 migliori peggiori per ciascuna formazione in termini prestazionali 113 6 2 2 Analisi specifica per ogni formazione In questa fase dell analisi eseguiremo 1 verifica delle performance raggiunte dalla macchina in quelli che a parere nostro sulla base dei valori di penetrazione mm rot e velocit di avanzamento mm min sono gli anelli migliori di ciascuna formazione attraversata Le grandezze penetrazione e velocit di avanzamento derivano direttamente dal file average della macchina vale a dire al netto dei tempi di fermo dovuti sia al montaggio dell anello sia a momentanei stop della macchina prendiamo in esame questo tipo di grandezza per verificare in effetti se la macchina non si fosse mai fermata che prestazioni avremmo raggiunto Saranno anche brevemente analizzati onde meglio mettere in evidenza le migliori performance raggiunte gli anelli che sono stati caratterizzati invece da peggiori valori di velocit di avanzamento e penetrazione sempre al netto dei tempi di fermo L analisi verr svolta analogamente alla precedente considerando 1 medesimi parametri ma i risultati saranno riferiti ad un unico avanzamento 1 dati derivano direttamente dal file process della macchina vale a dire per ogni parametro ho un valore ogni
167. della TBM costituito da 4 carri e collegato allo scudo mediante 2 cilindri idraulici posti ai due lati del ponte di collegamento tra 11 back up e lo scudo I carri che corrono su carrelli gommati appoggiati direttamente sugli anelli installati ospitano tutti gli impianti e le attrezzature necessarie per il funzionamento della TBM e cabina di controllo e motori elettrici pompe idrauliche e trasformatori e compressori e sistema di ventilazione ridondante con due linee indipendenti e quadri elettrici antideflagranti e serbatoi di malta accelerante acqua e schiume 12 Figura 4 43 4 44 Viste di una parte del back up SEGMENT FEEDER E SEGMENT CRANE Il segment feeder e il segment crane rispettivamente l alimentatore dei conci e la gru per 1 loro sollevamento sono posizionati sotto il back up della TBM e permettono lo scarico dei conci dai veicoli MSV e il loro trasporto fino all erettore dei conci Figura 4 45 Multi Service Vehicle per l approvvigionamento dei conci prefabbricati alla TBM 15 Figura 4 46 4 47 Segment crane per l alimentazione dei conci e indicazione del segment feeder nella sezione della TBM 14 73 IMPIANTO DI VENTILAZIONE Per assicurare che nella macchina e in tutte le aree di lavoro ci sia un opportuno ricambio di aria fresca e pulita la TBM 5 574 stata dotata di un sistema di ventilazione ridondante costituito da due condotti al port
168. di argille scagliose tettoniche nelle quali sono presenti inclusi generalmente di dimensioni limitate Le superfici di separazione fra le scaglie possono essere pi o meno aperte in relazione alla decompressione subita dal terreno e le scaglie risultano di dimensioni variabili ed essere pi o meno integre in funzione dei processi di disgregazione agenti Definire il comportamento e le caratteristiche di questa formazione risulta difficile in quanto anche se sono stati eseguiti dei sondaggi di cui come precedentemente evidenziato solo 9 hanno in particolare preso in esame le Argille a Palombini questi non risultano sufficienti per descrivere globalmente una struttura cosi complessa ed eterogenea Le analisi e le prove di laboratorio che sono state eseguite sui campioni prelevati danno luogo a risultati che hanno una valenza di tipo puntuale e pertanto non possono essere considerati come valori caratterizzanti l intera formazione In generale possiamo dire che la problematica maggiore da dover affrontare 1 non sapere se e che tipo di strutture e inclusi andiamo ad incontrare durante lo scavo e conseguentemente decidere preventivamente come condizionare il materiale e come condurre l avanzamento entrambi connessi alle caratteristiche del materiale Per quanto concerne il problema metano le Argille a Palombini sono caratterizzate da elevata permeabilit e bassa porosit caratteristiche che consentono la presenza del problematico gas
169. di gas metano L obiettivo di questa tesi realizzare modello che consenta l ottimizzazione delle performance di una TBM Tunnel Boring Machine di dimensioni eccezionali impiegata per la realizzazione della Galleria Sparvo opera che presenta la maggiore complessit dell intero progetto autostradale della Variante di Valico con lo scopo di ottenere il maggior rendimento possibile dal punto di vista dell avanzamento della macchina con il minor consumo e migliore gestione delle risorse e delle materie prime a disposizione A differenza degli esistenti modelli di predizione di natura teorica ed empirica basati per la maggior parte su classifiche tecniche la presente tesi si caratterizza per un analisi dei dati eseguita osservando l andamento della macchina in fase di scavo al fine di definire un modello di ottimizzazione delle prestazioni della TBM in relazione alle caratteristiche geomeccaniche e alle criticit dell ammasso roccioso interessato dall opera Attraverso l esame dei parametri di funzionamento della fresa durante lo scavo della Canna Nord si sono studiate correlazioni che appaiono significative tra 1 valori dei parametri e le performance della macchina previste in sede di progetto mettendo in evidenza le eventuali problematiche incontrate e le possibilit di superarle agendo sulla conduzione della TBM I risultati ottenuti e le valutazioni eseguite forniranno spunti interessanti per la realizzazione della Canna S
170. e il secondo indirettamente dal peso e dalla densit stato valutato il quantitativo di materiale che deve essere estratto per ogni anello di rivestimento posizionato mettiamo in evidenza che 1 sensori di consistenza non sono sempre molto attendibili e che 1 risultati che impiegano questi valori devono essere pesati di conseguenza Eventuali variazioni del peso previsto possono essere associate oltre alla presenza di sovrascavi o vuoti anche al mal funzionamento delle due bilance Un ulteriore controllo viene eseguito monitorando le vasche di raccolta del materiale presenti nella discarica provvisoria Il Grafico 6 8A mostra il peso massimo di materiale smarinato per ogni anello presente nella formazione delle Argille a Palombini Come possiamo vedere presente un unico picco significativo associabile ad un mal funzionamento delle bilance in quanto per questa tratta 11 122 peso del materiale da smarinare previsto compreso fra 900 1000 t non considerando il peso dovuto all acqua presente nel materiale estratto BILANCIA 1 BILANCIA 2 Peso materiale smarinato peso TEORICO 2500 00 2400 00 2300 00 2200 00 2100 00 2000 00 1900 00 1800 00 amp 1700 00 1600 00 1500 00 1400 00 1300 00 1200 00 1100 00 1000 00 900 00 800 00 700 00 600 00 500 00 gt 3 gt gt S E 24 B 4 ET N
171. e Argille a Palombini 158 7 ONCAT HEW Consumo Condat HBW e Condat GR 30 EP2 SONDATGE 30 00 9 28 00 amp 26 00 E 2400 4 22 00 20 00 18 00 Conda 16 00 14 00 k i 12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 V ANELLO Quantitativi Condat 14 29 22 14 32 42 14 36 02 14 39 22 14 42 42 14 46 02 14 49 22 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 15 39 22 15 52 42 15 59 22 16 02 42 16 09 22 16 12 42 16 19 22 16 22 42 16 26 02 16 29 22 16 36 02 16 39 22 16 42 42 15 42 42 15 46 02 S 15 49 22 Grafico 6 49 Quanttativi di Condat e Condat 30 EP2 consumato nell ambito dell anello n 110 Consumo Condat W R89 600 00 550 00 500 00 450 00 400 00 350 00 WES 300 00 3 250 00 gt C 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 14 29 22 14 32 42 14 36 02 14 39 22 14 42 42 14 46 02 14 49 22 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 15 29 22 15 32 42 15 36 02 15 39 22 15 42 42 15 46 02 15 49 22 15 52 42 15 56 02 15 59 22 16 09 22 16 12 42 16 22 42 16 36 02 16 39 22 16 42 42 Orario hh rmm 55 Grafico 6 51A Quantitativi di Condat WR89 consumato nell ambito dell anello n 110 Il consumo di energia elettrica rip
172. e FPI l indice di penetrazione della TBM in campo FPI rev kN mm UCS la resistenza compressione uniassiale della roccia MPa RQD il Rock Quality Designation 96 Jc il valore parziale della condizione delle discontinuit nel sistema RMR e a l angolo tra l asse del tunnel e i piani di discontinuit misurato in gradi E stata controllata la significativit statistica e la validit dei modelli ottenuti utilizzando alcuni test statistici che hanno dimostrato che le che 1 rapporti ottenuti sono vitali ed attendibili per il database esaminato nella previsione delle prestazioni della TBM Tuttavia la gamma di dati immissione utilizzati per lo sviluppo di questo modello di previsione molto limitato e come 02 tale 1 risultati non possono essere considerati in senso universale e sono necessari ulteriori studi e dati supplementari per estendere il modello ad altre macchine e altri tipi di terreno 5 3 5 Rock Mass Excavability Index RME Nel 2006 al World Tunnel Congress ITA in Corea Z T Beniawski Benjamin Celada e Jos Miguel Galera sulla base di circa 400 sezioni di tunnel presentarono per la prima volta il Rock Mass Excavability Index RME scopo di tale indice quello di indicare il tipo di TBM pi adeguata per lo scavo e essere un utile strumento per la previsione della performance della macchina in termini di velocit di avanzamento Le informazioni che devono essere raccolte per ogni singola sezio
173. e dei metodi di previsione 98 6 REALIZZAZIONE DEL MODELLO DI OTTIMIZZAZIONE DELLE Up 101 6 1 Parametri di input 102 6 1 1 Parametri meccanicl bt id oU ea pad Malte EUM cadis 102 6 1 2 Parametri geomeccanici enne enne 103 613 vint EU Me 103 6 1 4 Consumi ai 107 6 2 Struttura del E 109 6 2 1 Analisi complessiva per ogni 110 6 2 2 Analisi specifica per ogni formazione 0 114 6 3 Analisi della formazione delle Argille a Palombini 115 6 3 1 Range individuati per la Formazione delle Argille a Palombini 115 6 3 2 Performance ottimali individuate per la Formazione delle Argille a Palombini umbo MIA M EM EM AM ME MM 144 6 3 3 Conclusioni per la formazione delle Argille a Palombini 171 6 4 Passaggio di formazione da APA 174 6 5 Analisi della formazione delle Arenarie tipo Scabiazza 180 6 5 1 Range individuati per la Formazione delle Scabiazza 180 6 5 2 Performance ottimali individuate per la Formazione delle Arenarie tipo eee aue ide 208
174. e dei tunnel della Biel East 49 Lo scopo era quello di alleviare Bienna cantone d Berna e 1 villaggi circostanti dal volume sempre crescente di traffico Il by pass di Biel dell autostrada A5 chiude il gap finale nella rete nazionale svizzera diviso in una porzione ovest e una porzione est ognuna lunga approssimativamente 5 km e comprende il Tunnel Lingholz lungo 2487 m e il Tunnel B ttenberg lungo 1460 m Il termine dei lavori per il congiungimento delle 2 porzioni e il completamento dei 2 tunnel previsto per il 2016 La 5 452 soprannominata Belena viene utilizzata per le due gallerie della porzione est del by pass La macchina di diametro pari a 12 56 m ha iniziato la sua perforazione attraverso rocce non consolidate a maggio 29 Il 4 Ottobre del 2010 1 tecnici del tunnel hanno deciso di smontare la macchina e riposizionarla a B tzingenfeld dopo aver perforato circa 2 5 km di galleria Qui la macchina sar assemblata e preparata per lo scavo dei Tunnel B ttenberg e 7 Verso la met del 2012 dovrebbe essere possibile vedere completati 1 2 tunnel Herrenknecht S 512 and S 514 Brisbane Airport Link East West Tunnel Figura 3 13 TBM Herrenknecht 5 512 and 5 514 impiegate per la realizzazione del Brisbane Airport Link East West Tunnel 49 Brisane Australia sta investendo molto tempo nello sviluppo delle capacit della sua rete autostradale suburbana costruendo una rete di tunnel che col
175. e nell ambito della formazione APA I consumi di grasso sono riportati di seguito prima complessivamente e poi singolarmente per ogni tipologia impiegata evidente che il quantitativo maggiore di grasso consumato associato al CONDAT WR89 impiegato per sigillare le 3 camere che le file di spazzole di coda creano e renderle cosi impermeabili al passaggio di metano mentre le altre tipologie si assestano complessivamente attorno ad un valore di un ordine di grandezza inferiore rispetto a questo 130 TER n 2 ce ae N anelli N anelli Cq E e Q gt e gt Grafico 6 18A Quantitativi di grasso consumati nell ambito della formazione APA x rante ale Us m n z c 5 z uw 72 s en 72 e Grafico 6 2 Quantitativi di Condat GR 30 EP2 consumato nell ambito della formazione APA 131 N anelli N anelli e oo ea XS Grafico 6 3 Quantitativi di Condat HBW consumato nell ambito della formazione APA I D I D
176. e scopo e confronto delle previsioni fatte in sede di progetto con quanto riscontrato durante la fase di avanzamento della macchina mediante l uso di tabelle presenti nella cabina di pilotaggio della TBM e ottimizzazione dei parametri ritenuti fondamentali per la conduzione della macchina al fine di individuare per ciascuna formazione attraversata un set di valori che ne massimizza l efficienza con consumi per quanto possibile ridotti al minimo e suggerimento dei range da adottare per alcuni parametri di conduzione della macchina e indicazione delle grandezze da tenere sotto osservazione per tratte in cui le formazioni esaminate verranno nuovamente attraversate e per lo scavo della Canna Sud della galleria Per la realizzazione del modello che ottimizzazione le performance della macchina prenderemo in esame parametri di natura sia tecnica che prestazionale in quanto entrambi vanno ad incidere sulle performance della macchina Sotto la voce PARAMETRI TECNICT rientrano e PARAMETRI MECCANICI estrapolati dai file output della macchina prendendo in esame quelli ritenuti fondamentali al fine di valutare efficienza e consumi della TBM e PARAMETRI GEOMECCANICI propriet geomeccaniche e criticit legate allo scavo delle formazioni attraversate dalla galleria che vanno ad influenzare la conduzione e la gestione della macchina Invece sotto PARAMETRI PRESTAZIONALI consideriamo relativamente alla macchina EF
177. e tipo Scabiazza BAP Brecce Argillose Poligeniche e Formazione di Montevenere Focalizzeremo la nostra attenzione sulla difficolt che si ha nel caratterizzare tali formazioni in particolare le Argille a Palombini e sulle problematiche che si verificano durante lo scavo di tali terreni Riportiamo brevemente un indicazione sulle campagne di sondaggi che sono state eseguite nell arco degli anni nell ambito del tracciato della galleria in esame APA Argille a Palombini Questa la formazione pi problematica che la galleria si trover ad attraversare in quanto a causa della sua struttura complessa rientra sotto la definizione di Complesso Caotico Per fornire un indicazione sul significato di tale termine faremo riferimento alla Formazione delle Argille Scagliose incontrate durante la realizzazione delle Gallerie della TAV in prossimit della zona in cui la nostra opera si va ad inserire che presentano caratteristiche analoghe al caso in esame Complesso Caotico Tettonizzato delle Argille Scagliose una formazione costituita essenzialmente da argille e marne inglobanti relitti lapidei di varia natura prevalentemente calcari e arenarie La sua storia geologica pu essere molto sinteticamente schematizzata nelle seguenti fasi e di sedimentazione in bacini profondi I materiali depositati risultano prevalentemente granulometria fine limi ed argille In questa fase presumibilmente
178. ea AVC Corpo di frana attivo Form azione di Montevenere MOV O fio liti OF I SIMBOLOGIA GEOLOG ICA Faglia frana quiescente a cinemat amp mo Formazione diMo ntevenere intensamente plesso Vi fratturata MOV re Sovrascorrmento Sondaggio geognostico Figura 4 8 Profilo Longitudinale Canna Nord Porzione centrale e Legenda geologica 29 Tra le progressive 2 500 e 2 565 un secondo contatto tettonico debolmente inclinato riporta lo scavo entro le Arenarie tipo Scabiazza fino alla progressiva 2 850 e 2 870 circa A tale progressiva corrisponde un ulteriore contatto tettonico tra le Arenarie tipo Scabiazza e le Argille a Palombini La galleria attraversa quindi la tratta pi estesa entro quest ultima formazione caratterizzata in questa zona dalla presenza di abbondanti corpi da metrici ad ettometrici di Ofioliti intensamente fratturate Profilo geologico Canna Nord Porzione finale Weiss BOLOGNA mM e vds ded liar did RN NERIS s MESE AER I 28 EL x Be 2 9 a a 0 gt lt Di m B gt 2192 0 ee EAR oret E 100 200 300m 400m 500m 600m 700m 800m 900m on B3 an AR 18 LEGENDA GEOLOGICA DEPOSITI E COPERTURE QUATERNARIE UNITA TETTONICHE LIGURI
179. edure impiegate erano state sviluppate per valutare la perforabilit drillability delle rocce mediante sistema di perforazione a percussione Selmer Olsen amp Blindheim 1971 Fondamentalmente gli stessi test e molti degli stessi parametri rappresentano anche la chiave di input nel modello di previsione per le TBM Il modello utilizza le seguenti informazioni come input e parametri di roccia tra cui discontinuit indice di perforabilit e abrasivit e parametri di macchina costituiti dalla forma e dalle dimensioni dei cutters RPM della testa curvatura della testa numero di cutters sulla testa e spinta applicata e potenza sulla macchina I campioni che vengono prelevati dai tunnel in esame sono sottoposti ai seguenti test standard di laboratorio a prova di fragilit b test di Siever per valutare il valore J C test di abrasione I principi fondamentali delle prove sopraelencate sono mostrati nelle Fig 5 2 5 3 e 5 4 62 Drop weight Crushed rock sample 4 Tungsten carbide miniature dril Feeder cleaner steel test piece Rotating steel plate Figura 5 2 5 3 5 4 Principi fondamentali delle prove previste dal Metodo NTH a Prova di fragilit b Test di Siever c Test di abrasione 40 Il test di fragilit Fig 5 2 fondamentalmente un test di impatto La roccia effettivamente schiacciata in un frantoio e un volume definito 189 co
180. el gemello della nuova strada urbana M 30 di Madrid in direzione sud stata impiegata una macchina EPB realizzata dalla Mitsubishi soprannominata Tizona La variante sud che collega la A 3 e la M 30 all altezza di Conde de Casal con il Viale di Santa Mar a de la Cabeza e le due gallerie lungo Manzanares avr un percorso di 1 5 km pi corto rispetto a quello in superficie 22 La macchina ha terminato il suo lavoro il 30 Ottobre 2006 con circa cinque mesi di anticipo sui dodici previsti Sono cosi terminati tutti 1 lavori di scavo in sotterraneo previsti dal progetto e resta unicamente da provvedere al relativo equipaggiamento completare le tre carreggiate installare gli impianti elettrici e di ventilazione e mettere tutta la segnaletica La TBM della Mitsubishi ha realizzato 1 3 664 metri del tunnel sud arrivando al record di 46 m al giorno di avanzamento Herrenknecht S 349 e S 350 Nanjing Yanetze River Tunnel B TU LIS EN Figura 3 5 TBM Herrenknecht 5 349 e S 350 impiegate per la realizzazione del Nanjing Yangtze River Tunnel 49 Nanjing la capital della provincia Cinese dello Jiangsu un importante snodo nei trasporti sull asse che porta nell entroterra di Shangai Al fine di canalizzare la rapida crescita del traffico stato realizzato al di sotto del Fiume Yangtze un tunnel con le seguenti caratteristiche e 3 corsie di percorrenza e lunghezza 2 9 km Lo Nanjing Yangtze Ri
181. ella galleria in esame non consente un diretto contatto con 1 fronte se non in rari casi eccezionali 1 parametri geomeccanici prima citati non possono essere estrapolati tantomeno possibile il prelievo di campioni direttamente dalla porzione che andremo a scavare Metodo CSM Mechanics Institute of Colorado School of Mines prevede che su campioni prelevati dal tunnel vengano eseguite prove per l individuazione della resistenza a compressione uniassiale della resistenza a trazione brasiliana della resistenza a taglio e delle propriet elastiche Poich la TBM non consente il prelievo di campioni possedendo un fronte chiuso e ponendo in opera il rivestimento definitivo durante l avanzamento questi possono essere ottenuti solamente con sondaggi esterni che per d altro canto sono poco rappresentativi dell intero ammasso Infatti l ambito entro cui la galleria in esame viene perforata quello del complesso caotico di cui non facile conoscerne caratteristiche propriet anche se si in possesso di carotaggi questi sono valori puntuali non rappresentati vi dell intero complesso Ovviamente tale limite va ad influenzare la stima di tutti quei parametri che necessitano di prove di laboratorio su provini 98 Il sistema essendo basato sull estensione del sistema di classificazione prevede la conoscenza di tutta una serie di parametri di cui non disponiamo fra cui Jas Jw Ja SRF RQDo
182. elle Arenarie tipo Scabiazza presente un unico valore che differisce dall andamento medio che indica un estrazione inferiore di materiale Per questa tratta il peso previsto compreso fra 900 1000 t non considerando il peso dovuto all acqua presente nel materiale estratto ed in generale quello che si sempre verificato 187 BILANCIA BILANCIA 2 PESO TEORICO Peso materiale smarinato gt A ii a e Pa LI di lt CI e et pi m Em c e pei a ___ Mni wA Grafico 6 85 Peso del materiale smarinato comprensivo di acqua nell ambito della formazione SCB La pressione di iniezione della miscela di riempimento permette di valutare l affidabilit della riuscita del riempimento nonch stimare eventuali convergenze aggiuntive dovute alla pressione esterna del terreno e dell acqua Nel nostro caso anzich esaminare la pressione per ogni iniettore abbiamo analizzato la pressione di iniezione della miscela cementizia per le linee superiori 1 4 e 9 12 e per le linee inferiori solo le linee 5 e 8 perch le linee 6 7 sono spente essendo quelle presenti nella parte inferiore della macchina Viene fornito un unico range di valori per la pressione di iniezione della miscela cementizia che come possibile verificare dal seguente grafico non stato quasi mai rispettato in quanto i valori oscillano attorno al valore massimo La pulizi
183. ema di allontanamento del materiale attraverso una coclea Analogamente a quanto visto per le Slurry Shield e le Compressed Air il ciclo di lavoro discontinuo prevedendo una fase di avanzamento e una di montaggio del rivestimento SCREW CONVEYOR AXIAL CONTROL RAM i RINGS CUTTING MEAD SCREW CONVEYOR SCREW CONVEYOR LI cerarine MOTORS gt SECTOR GET ARTICULATED 5 FLOOD DOOR KIN Figura 2 13 Schema di TBM di tipo EPB 6 18 3 TBM NEL MONDO La Tunnel Boring Machine una macchina che stata sviluppata recentemente che ha rivoluzionato l industria del tunneling rendendo sia lo scavo pi sicuro sia individuando delle soluzioni di scavo pi economiche dando la possibilit di realizzare tunnel l dove prima non era possibile Attualmente sono presenti molti fabbricanti di Tunnel Boring Machine in Europa in Nord America e in Asia che continuano a sviluppare nuove ed evolute macchine fianco a fianco ad uno sviluppo sempre maggiore della tecnologia avvenuto a partire dal Diciannovesimo Secolo che le ha rese in grado di affrontare condizioni sempre pi difficoltose e riducendo 1 rischi associati allo scavo 3 1 Grandi dimensioni nel Mondo Di seguito riporteremo le pi grandi macchine TBM utilizzate negli ultimi anni nelle varie parti del Mondo per lo scavo di funnel ferroviari autostradali e pedonali senza distinzioni riguardo
184. ensione della linea alta velocit di Thalys fra Rotterdam e Amsterdam nella regione rurale di Green Heart stato deciso lo scavo di una galleria di quasi 15 metri di diametro per proteggere questo naturale polder La galleria realizzata presentava le seguenti caratteristiche e lunghezza totale pari a 5 3 miglia e diametro pari a 14 87 metri e unico funnel con 2 ferrovie La costruzione della TBM Aurora una Slurry Shield utilizzata per lo scavo iniziata nel 2001 e completata nel 2004 24 La data di apertura della galleria era prevista per il 2007 ma 1 realt la costruzione stata terminata nel 2009 La stessa macchina stata utilizzata per la realizzazione del Shangzhong Tunnel a Shanghai una galleria stradale subacquea The Robbins Company Big Becky Niagara Tunnel Il Niagara Tunnel un progetto ambizioso di 10 4 km di lunghezza sotto le Cascate del Niagara Il nuovo tunnel di adduzione il terzo realizzato aumenter l alimentazione dell impianto della OPG Ontario Power Generation necessario per fornire il servizio di energia idroelettrica a 130000 clienti di 150 MW e contribuir a rafforzarne il sistema di alimentazione vicino a superare la sua capacit massima durante 1 mesi di picco Per perforare tunnel la scelta ricaduta su una TBM per roccia di diametro 14 4 metri che ha iniziato a lavorare nel Settembre 2006 Il traguardo stato raggiunto il 13 Maggio 2011 ma
185. ento necessario Un otturatore idraulico servo controllato forza il campione sotto l azione di un cutter con valori reimpostati di profondit di penetrazione e spaziatura a con velocit costante 25 cm s Di conseguenza varie combinazioni di spaziatura dei cutter e penetrazione possono essere verificate direttamente con questa attrezzatura Le migliori combinazioni sono quelle che utilizzando la quantit minima di energia di taglio specifico producono un maggiore volume di frammenti di roccia Il test LCM utilizza cutters full size ed amp in grado di generare l intera gamma di carichi a cui sono sottoposti 1 cutters e valori di penetrazioni sperimentati nella perforazione di campo Di conseguenza i risultati del test possono essere direttamente applicati per le prestazioni di campo poich non necessario nessun ridimensionamento dei risultati Questo test stato utilizzato ampiamente negli ultimi 20 anni e si dimostrato altamente affidabile per la previsione accurata delle prestazioni di campo delle TBM Il test utilizzabile anche per condurre studi di ottimizzazione delle prestazioni per un progetto di tunneling proposto in termini di spaziatura pi efficiente e geometria dei cutters per ottenere i tassi di penetrazione pi alti Anche 1 cuttings provenienti dal test lineare di taglio vengono raccolti e vengono eseguite delle analisi 67 per determinare la distribuzione granulometrica dei frammenti di roccia informazione rileva
186. entre il consumo dell acqua per lo a 3 statore arriva un massimo di 130 m il primo quantitativo risulta sempre essere circa la met del secondo sottolineando una necessit consistente di liquido per facilitare l estrazione meccanica del materiale mediante la coclea Consumo di acqua ACQUASCHIUMA ACQUA STATORE 150 00 140 00 130 00 120 00 e 110 00 100 00 90 00 80 00 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 10 00 0 00 c e E N i 14 29 22 14 32 42 14 36 02 14 39 22 14 42 42 14 46 02 14 49 22 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 15 29 22 15 32 42 15 36 02 15 39 27 15 52 42 15 56 02 16 02 42 16 06 02 16 09 22 16 12 42 16 19 22 16 22 42 16 26 02 16 29 22 16 36 02 16 42 42 15 49 22 2 V Grafico 6 48A Quantitativi di acqua addizionata alle schiume e iniettata nello statore nell ambito dell anello n 110 I consumi di grasso sono riportati di seguito per ogni tipologia il quantitativo maggiore associato al CONDAT WR89 impiegato per la tenuta delle spazzole che continua ad essere iniettato anche terminata la fase di avanzamento in quanto le camere devono essere sempre piene per impedire l eventuale passaggio di metano Non sono presenti valori anomali rispetto al consumo medio previsto per la formazione dell
187. entuale di frazione lapidea e Classificazione dei terreni strutturalmente complessi 7 La Fig 4 15 invece riporta alcuni schemi esemplificativi delle strutture caratterizzanti la matrice delle Argille Scagliose 54 pam ZI HEAS NS t la NES 222 ji 2cm Figura 4 15 Schemi esemplificativi delle strutture caratterizzanti la matrice delle argille scagliose a matrice con struttura determinata esclusivamente dalla tettonica attiva ad intreccio di piani di scorrimento b matrice con struttura da olistostroma tettonicamente riarrangiata con sviluppo di piani di scorrimento c matrice con struttura da olistostroma 7 Figura 4 16 Aspetto comune delle Argille a Palombini caratterizzato da spezzoni disarticolati e grossolanamente isorientati inglobati entro argille grigie fortemente scagliose 41 La formazione in esame Argille a Palombini litologicamente costituita da una matrice argillosa nella quale sono dispersi inclusi litici di diversa natura e di dimensioni variabili da pochi centimetri a migliaia di metri cubi Tra gli inclusi di dimensione cospicua citiamo gli affioramenti ofiolitici costituiti da basalti diaspri ecc affioramenti flyschoidi ed affioramenti di calcari Palombini 55 La matrice argillitica mostra a volte una diffusa suddivisione lamellare lungo superfici che isolano scaglie di dimensione anche millimetrica si tratta in questo caso
188. ersistente del gas mentre per il secondo le operazioni sono procedute come previsto Entrambi gli episodi hanno comportato il fermo della macchina e conseguente perdita di tempo nell avanzamento della TBM Per la tratta delle Arenarie tipo Scabiazza non si sono verificate venute di acqua e conseguentemente non abbiamo avuto ritardi nell avanzamento della macchine e quindi per quanto concerne 1 consumi non stato necessario l impiego di bentonite Per considerare il fattore umano mediante l ausilio dei rapportini di scavo stato valutato 1 tempo lavorato in ore e il numero di anelli montati da ciascuna squadra Sono presenti 5 squadre che abbiamo indicato con le sigle PI P2 P4 e P5 riferite al pilota che presente per la stessa Nei Grafici 6 235 6 245 riportiamo in percentuale le ore lavorate e gli anelli montati da ciascuna squadra indicando anche la percentuale in cui non abbiamo alcuna indicazione P nei periodi di fermo prolungato Tempo totale lavorato da Anelli montati ciascuna ciascuna squadra nelle SCB squadra nelle SCB 000 Grafico 6 235 6 245 Tempo lavorato ore e anelli montati nelle SCB da ciascuna squadra Bench la squadra P5 sia stata quella a lavorare un numero di ore ridotto rispetto ad altre quella che ha realizzato il maggior numero di anelli montati Riportiamo di seguito l andamento dei parametri elaborati che non ci interessano al fine di individuare i range dei parametri s
189. estesa aumentano il raggio di scavo fino a 50mm Il numero complessivo degli elementi taglienti di 216 coltelli e 87 dischi posizionati su pi braccia disposte a raggiera sulla testa 62 4 K 1 A lt et vi Mor Figura 4 21 4 22 Esempio di cutters e Disposizione degli utensili di scavo sulla testa 14 Durante l avanzamento della TBM il movimento rotatorio della testa combinato con la spinta di avanzamento permette agli utensili di distaccare dal fronte 11 terreno da scavare La disposizione degli utensili di scavo sulla testa determina un diametro di scavo di 15 615 m con utensili nuovi Nella testa sono presenti 14 linee di iniezione di schiume e o polimeri e o acqua per un totale di 14 punti di iniezione ognuno alimentato da una linea indipendente opportunamente distribuiti per garantire un omogeneo condizionamento del terreno al fronte Inoltre la testa di scavo attrezzata con 8 sensori necessari per rilevare l usura eccessiva degli utensili Figura4 23 4 24 Testa di scavo e indicazione dei 14 punti di iniezione delle schiume 15 63 CAMERA DI SCAVO EXCAVATION CHAMBER La camera di costituita dal volume compreso fra il fronte di la parete di contenimento detta anche paratia Questa permette l utilizzo del materiale di scavo fluidificato dagli agenti condizionanti come sistema di stabilizzazione del fronte di scavo
190. f Rock Mechanics amp Mining Sciences 39 771 788 2002 Busillo G Cardone Riviste specializzate 44 Autostrade per Variante di Valico Periodico di Autostrade per l Italia Anno 5 n 17 l Italia Febbraio 2010 n 19 Giugno 2010 n 22 Dicembre 2012 n 24 Giugno 2011 n 25 Settembre 2011 Sitografia 45 http db selitunnel com data di consultazione Dicembre 2011 46 http www apat gov it data di consultazione Gennaio 2012 47 http www cattunnelboring com data di consultazione Dicembre 2011 48 http www geo exploration technologies com data di consultazione Febbraio 2012 49 http www herrenknecht com data di consultazione Dicembre 2011 50 http www khi co jp data di consultazione Dicembre 2011 51 http www mhi co jp data di consultazione Dicembre 2011 52 http www nfm technologies com data di consultazione Dicembre 2011 53 http www osservatoriovariantedivalico it data di consultazione Gennaio 2012 54 http www robbinstbm com data di consultazione Dicembre 2011 55 http www variantedivalico com data di consultazione Gennaio 2012 56 http www wirth erkelenz de data di consultazione Dicembre 2011 256 ALLEGATO A ARGILLE A PALOMBINI Totale Argille a Palombini ANELLO mm min 01 002011 8 3405 20 35 24 129 2 21053 82034 120118 0 ____ 22 002011 17 4018 4 094 1 57 37 4 07 55 4 24 13 10 29 30 23
191. fica della squadra e alla risoluzione delle dispute 32 2 Influenza della lunghezza di scavo Adaptation to the Terrain Factor performance accresciute sono ottenute con l aumentare della lunghezza del tunnel 96 0 5 0 68 1 0 0 80 20 0 90 4 0 1 00 6 0 1 08 8 0 1 12 10 0 1 16 12 0 1 20 Tabella 5 8 Variazione delle performance in relazione alla lunghezza dello scavo 32 3 Influenza del diametro del tunnel Tunnel Diameter Factor valutabile con una delle due espressioni seguenti 0 007 D 0 1637 D 1 2859 D 4 5158 5 12 10 Fo 35 5 13 La relazione applicabile per valutare ARA diventa quella della Eq 5 14 Per mettere in relazione l RME con l ARA per 1 diversi tipi di TBM occorre innanzitutto notare che 1 valori della resistenza a compressione uniassiale del materiale roccioso offrono due scenari completamente diversi per le performance della TBM evidente che una TBM che lavora in un ammasso roccioso con 20 MPa avr un avanzamento molto maggiore rispetto ad una che lavora in un terreno con 0 130 MPa Per questo motivo basandosi su ricerche e dati riguardanti 1 tunnel stato deciso che le relazioni pi significative tra RME e ARA per 1 tipi pi comuni di TBM si stabiliscono considerando separatamente due serie di resistenza a compressione uniassiale per la roccia intatta resistenze maggiori o minori di 45 MPa L analisi delle correlazioni t
192. ficazione Viscosit lt 20 mPa s Viscosit lt 85 mPa s Resistenza di Fluido gel Bingham Sedimentazione Tabella 6 5 6 6 6 7 Caratteristiche di ciascun componente della miscela bi componente Agente condizionante che miscelato al materiale scavato fornisce 1 corretto supporto alla testa rappresentato dalla schiuma che composta da aria compressa acqua tensioattivo polimero e polimero 2 e polimero ad alta pressione che ha la funzione di disgregante per evitare che si creino delle impaccature sulla testa Riportiamo nelle tabelle seguenti derivanti direttamente dalle schede tecniche delle sostanze le caratteristiche di ciascun componente POLIMERO AP RHEOSOIL N 214 PROPRIETA VALORI Forma Liquido Colore Marrone chiaro Densit g cm a 20 C 1 042 0 02 Densit g cm a 20 C Viscosit mPa s a 20 C lt 160 Viscosit mPa s a 20 C 250 100 pH 13 0 Tabella 6 8 Caratteristiche di ciscun componente impiegato per il condizionamento 108 Per garantire un corretto supporto al fronte di scavo il materiale appena scavato deve presentare in camera di scavo una densit idonea a trasmettere tale pressione ed anche per questo motivo che il materiale scavato viene miscelato con una schiuma condizionante La camera di scavo dovr essere riempita di materiale sufficientemente addensato al fine di evitare che nella camera sia presente una miscela terreno schiume acqua aria poco densa
193. forma tronco conica e contiene le principali componenti della macchina e il sistema di spinta che consiste in una serie di pistoni idraulici longitudinali posti all interno dello scudo che contrastano contro 1 rivestimento della galleria Le frese monoscudo soddisfano in larga misura la Universalit Tecnica nei riguardi della geologia ma non nei confronti dei sostegni e della produttivit Affinch il loro impiego sia conveniente o possibile quindi necessario che sia montato un rivestimento prefabbricato sistematico 13 e la roccia sia ben fresabile in modo che la durata del ciclo d avanzamento sia accettabile SCUDO STABILIZZATORE MOTOR PRINCIPALI DI SCUOO DI CODA ROTAZIONE OELLA TESTA a TESTA FRESANTE Wi f 110 di Cu Ly wd Li CILINORI_IDRAULICI DI SPINTA ERETTORE PREFABBRICATI Figura 2 9 Schema di TBM a singolo scudo 6 TBM a doppio scudo In questa tipologia di TBM troviamo due scudi nel primo installata la testa fresante con 1 suoi organi meccanici e i relativi motori nel secondo collegato al primo tramite cilindri di spinta sono installati 1 grippers I due scudi sono telescopicamente connessi in modo da assicurare la continuit dello scavo durante l avanzamento del primo rispetto al secondo Per il suo avanzamento non richiesto salvo casi speciali la posa di un rivestimento tali macchine so
194. formazione delle Arenarie tipo Scabiazza possiamo indicare un unica sostituzione degli elementi di scavo eseguita nelle date e con le modalit indicate in Tab 6 35 SOSTITUZIONE UTENSILI SCB DATA dal 22 02 2012 al 25 2012 NUMERO CUTTER SINGOLI 8 NUMERO CUTTER DOPPI NUMERODIRIPPER Tabella 6 35 Modalit con cui si svolta la sostituzione degli utensili nelle APA L operazione di sostituzione degli utensili ha comportato perdita di tempo nell avanzamento della macchina perch stato necessario fermare la macchina svuotare la camera di scavo e attendere fino a che il livello del gas metano si fosse abbassato 198 Cutter dischi sostituiti e ancora da sostituire 1 2 ARM24 22 02 2012 25 02 2012 9 85 86 83 28 61 62 27 ARM4 24 55 56 25 gt ARM22 80 82 27 5 18 45 46 2 73 74 53 54 te 390 3 73 14 aRM21 63 64 19 65 66 7g 59 60 434 7 ql 51 52 37138 20 13 ARM6 10 323 9 19 20 2931 282624 21 Na 32527 191725 js 11412 a 4 7402 75 25126 ARM 8 42 7291724 94 3 19 41 42 6 13744 5 18209 292725 8 X 31 10 032 p 21 22 11 ARM18 25 50 37138 15477 63166 13 39 40 ARM9 2 17 73 14 ad D 32 23 6350 i Legenda ARM10 25 26 16 27 982 28 SOSTITUITI doppio disco 29 167 68 30 84 monodisco ARM11 31 32 15 NON SOSTITUITI doppio disco ARM12 ARM14 ARM13 monodisco Beam rotto sull uten
195. forza di spinta kN nell ambito della formazione SCB La forza di contatto che rappresenta la vera e propria forza necessaria allo scavo cio quella di cui hanno bisogno gli utensili per disgregare il materiale con cui sono a contatto ci fornisce indicazioni sulla facilit o meno che la macchina possiede per scavare quel certo tipo di formazione Come detto una grandezza caratterizzata da forti oscillazioni quindi non sempre di facile interpretazione Grafico 6 65 ci mostra come questa grandezza si sia assestata entro un range compreso fra 20000 30000 kN tale comportamento ce lo aspettavamo in quanto la formazione arenacea presenta una durezza maggiore rispetto a quella argillosa Il valore della forza di contatto andato incrementandosi successivamente all anello n 226 avanzamento per il quale le caratteristiche della formazione arenacea sono andate peggiorando in termini di resistenza Non viene mai superato il valore 35000 kN valore di allarme come precedentemente detto a differenza della prima tratta della formazione argillosa in cui questo accaduto di frequente 185 Forza di contatto aM NL al N Grafico 6 68 Andamento della forza di contatto nell ambito della formazione SCB L andamento della pressione della camera di scavo misurata in bar in corrispondenza della calotta della macchina average top pressure ha rispetto 1l range di valori
196. gia CSM messa a punto dall Earth Mechanics Institute Colorado School of Mines combina gli aspetti di tutte 1 cinque principi Molti ricercatori hanno lavorato indipendentemente sui propri indici e prove per essere in grado di prevedere le prestazioni e 1 fattori economici associati alla perforazione di un tunnel Pertanto stata utilizzata un ampia variet di principi e metodi di previsione delle prestazioni in diversi paesi e da vari istituti di ricerca e produttori di TBM Alcuni dei metodi sono basati principalmente su uno o due parametri della roccia per esempio resistenza alla compressione monoassiale e un valore di abrasione della roccia mentre gli altri si basano su una combinazione di dati di laboratorio dati di campo e della macchina Un altra ampia categoria di metodi di previsione delle performance di una macchina TBM quella che comprende 1 sistemi di classificazione degli ammassi rocciosi RSR RMR Q o GSI sviluppati principalmente per la progettazione dei sistemi di supporto del terreno ma ad oggi impiegati non per tale proposito Ci dovuto alla semplicit e all accettazione in tutto il mondo di questi sistemi nelle pratiche di ingegneria e in particolare nella costruzione e nel sotterraneo Sono stati effettuati studi approfonditi per stimare le prestazioni delle TBM basandosi sui sistemi di classificazione dell ammasso roccioso tra le correlazioni illustrate in Fig 5 1 fatta eccezione per quello di Ribacchi
197. gica Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Maggio 2008 Procedure operative di scavo della fresa Herrenknecht 5 574 Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Settembre 2011 Galleria Naturale Profilo Geomeccanico e Progettuale di Previsione Canna Nord Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Luglio 2004 254 30 RTI Vianini Spa Galleria Naturale Profilo Geomeccanico Progettuale di Previsione Toto Spa Profacta Canna Sud Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Spa Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Luglio 2004 Articoli e Opere Pubblicate 31 G Barla S Pelizza 32 Z T Bieniawski B Celada J M Galera 33 Z T Bieniawski B Celada J M Galera M A Hern ndez 34 Z T Bieniawski B Celada J M Galera amp I Tard guila 35 M Bonini M Barla G Barla 36 F Bonomo 37 R K Goel 38 J K Hamidi K Shahriar B Rezai J Rostami 39 F Marinozzi 40 B Nilsen L Ozdemir 41 Regione Emilia TBM Tunneling in difficult ground conditions 2002 Predicting TBM Exacavility Pt I T amp TI Settembre 2007 p25 Rock mass excavability indicator New way to selecting the optimum tunnel construction
198. hanno avuto modo di svilupparsi fenomeni di diagenesi ovvero processi per effetto dei quali nelle zone di contatto tra le particelle si genera un adesione per legami molecolari e per precipitazione di agenti cementanti e di erosione 52 e di intensa attivit tettonica che ha trasferito la formazione dal luogo originario della sedimentazione a quello dell attuale affioramento I fenomeni di sedimentazione ed erosione hanno portato ad una forte sovra consolidazione dei materiali limo argillosi mentre le deformazioni di natura tettonica hanno fatto si che la struttura originaria costruita da un ordinata alternanza di strati sia stata completamente trasformata Ad una semplice analisi visiva le Argille Scagliose si presentano di colore grigio scuro e verde con locali variazioni verso il rosso od il marrone quando fortemente alterate Presentano una struttura in scaglie con superfici lisce ed oleose al tatto S1 possono osservare delle fessure irregolari e delle pieghe di varia forma 24 _ gt x E 1 gt ex lt f b piano di rottura del campione OST3 a campione cubico 4 Raticosa 9 t ani Osteria Figura 4 12 Fotografie delle Argille Scagliose 7 Per effetto del processo geologico di formazione in precedenza brevemente illustrato le Argille Scagliose mostrano le seguenti peculiarit in termini di caratteristiche strutturali e nella scala di pochi decimetri si osserv
199. he di spessore mediamente superiore ai 10 m corpi di frana quiescenti poggianti su un substrato costituito dalle Argille a Palombini Fino alle progressive 1 400 1 440 circa il fronte sar parzialmente interessato dai terreni detrici di copertura oltre tale progressiva lo scavo avverr interamente nelle Argille a Palombini con coperture modeste ca 30 35 m fino alla progressiva 12 730 e 14760 dove presente il contatto tettonico con le Arenarie Scabiazza Tra le progressive 12 615 e 12 660 circa 1 fronte sar parzialmente interessato anche dalle arenarie molto fratturate della Formazione di Monghidoro Oltre il contatto tra Argille a Palombini e Arenarie tipo Scabiazza la galleria prosegue entro quest ultima formazione fino al successivo contatto tettonico debolmente inclinato con le Brecce Argillose Poligeniche tra le progressive 2 175 e 24225 circa Profilo geologico Canna Nord Porzione centrale VALLEKIA IUIALE 2431 00 BY PASS PED ONALE PIAZZOLA DI SOSTAE 2484 21 9 m CARR PK 2784 46 PK 47 LEGENDA GEOLOGICA DEPOSITI E COPERTURE QUATERNARIE UNITA TETTONICHE LIGURI ED EPILIGURI UNITA TETTONICHE TOSCANE Detrito Formazione diMo nghidoro D Formazione diMo nghidoro intensamente ini APA Brecce Folige niche eposito alluvionale iratturata a Palembini Arenarie tipo Scabiazza SC B Unita argilloso calcar
200. hi Sud e Nord stata necessaria la realizzazione di una paratia in micropali per rendere possibile la partenza della macchina Inoltre lateralmente all imbocco Nord al fine di avere il necessario spazio per le operazioni di inversione della macchina di scavo e stata prevista la demolizione della esistente paratia di micropali e la realizzazione di 44 una nuova esterna ad essa in modo da lo spazio necessario al getto di una soletta di base su cui roto traslare la TBM materiale smarinato viene trasportato mediante nastro fino ad una discarica provvisoria in Localit Badia e viene classificato in base alle sue caratteristiche geomeccaniche quello idoneo viene riutilizzato per la realizzazione del rilevato Area di servizio di Badia e per il riempimento dell arco rovescio delle gallerie quello non idoneo tramite autocarro viene trasportato fino ad un area in prossimit di Rioveggio da cui parte un ulteriore nastro trasportatore che consentir al materiale di raggiungere la discarica definitiva 4 3 Inquadramento geologico geomeccanico dell area di intervento In questo paragrafo riportiamo la descrizione geologica e geomeccanica del complesso sottosuolo entro cui si inserisce il progetto della Galleria Sparvo soffermandosi brevemente sulle formazioni effettivamente attraversate dall opera e focalizzando l attenzione sulle problematiche che queste formazioni inducono nello scavo In
201. i blocchi si proceduto a condizionare maggiormente il materiale facendo s che quello che si andava ad estrarre avesse una consistenza pi fangosa senza presentare elementi problematici La forza di contatto la vera e propria forza che si instaura fra testa e materiale al fronte in quanto la forza fornita agli utensili affinch 1 materiale venga disgregato uno dei pochi parametri se non 1 solo che ci pu evidenziare che la formazione che stiamo scavando cambiata in quanto aumenta in relazione ad un materiale pi resistente e con maggiore frazione quarzosa e diminuisce nel caso opposto Forza di contatto 46000 44000 42000 40000 38000 36000 34000 32000 30000 28000 26000 24000 2 22000 20000 18000 5 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 D Er O ee _ IN anelli Grafico 6 1Andamento della forza di contatto nell ambito della tratta scavata fino alla data 18 febbraio 2011 178 In generale anche un parametro soggetto a variazioni notevoli anche fra anello ed anello sono evidenti dei salti in corrispondenza e dell anello n 85 prima del lungo periodo di fermo e dell anello n 191 in cui si verificato il passaggio di formazione da Argille ad Arenaria L insieme di queste grandezze e osservazioni ha consentito di identificare il camb
202. i critiche ed estreme cio classi di ammassi rocciosi molto scadenti o molto buoni non facilitano le prestazioni delle TBM compresi tasso di penetrazione e tasso di avanzamento Inoltre queste classifiche sono indipendenti dalle caratteristiche della macchina sebbene il tasso di penetrazione sia un risultato dell interazione tra le propriet dell ammasso roccioso e 1 parametri operativi della TBM Zhao 2007 Ovviamente l uso di un singolo parametro fornir un modello predittivo semplice limitato nell individuazione di un accurata e affidabile correlazione Di seguito daremo una breve descrizione di quei metodi ritenuti di maggior significativit e quindi maggiormente impiegati in tutto 1 mondo 81 5 3 Metodi di previsione 5 3 1 Metodo NTH Norwegian Institute of Technology Il modello di previsione NTH delle prestazioni delle TBM per lo scavo in roccia principalmente basato su correlazioni empiriche tra parametri meccanico geologici e prestazioni reali di tunneling Le curve tempo costi sono state stabilite raccogliendo e analizzando una grande quantit di dati sulle prestazioni e propriet dell ammasso roccioso durante la realizzazione dei tunnel Il modello di previsione costantemente rivisto e migliorato mano a mano che nuovi diventano disponibili Il modello attuale Johannessen et al 1988 rappresenta la versione n 5 e si basa su dati provenienti da circa 230 km di galleria perforati Originariamente le proc
203. i del liquido condizionante sono diversi in particolare per la tratta 1 85 il polimero stato prelevato sia dal serbatoio 1 che dal serbatoio 2 ed stato impiegato polimero ad alta pressione con funzione disgregante per quei problemi di impaccamento della parte centrale della testa inoltre significativo osservare il consumo di acqua irrisorio per quanto riguarda quella fornita allo statore nella prima porzione della formazione argillosa e cospicua poi successivamente sia nella restante porzione che nella formazione arenacea Riportiamo infine 1 range identificati per le due formazioni Tab 6 11 e che suggeriamo di seguire per le tratte successive della Canna Nord in cui si ripresenteranno e nella Canna Sud che possiede una struttura geologica simile 248 RANGE RANGE SCB WTA RANGE VELOCITA DI AVANZAMENTO mm min 15 25 20 30 50000 PRESSIONE IN CALOTTA ba 16 2 06 1 PRESSIONE BICOMPONENTE bar 25 4 25 4 FR V 12 12 Raw 4 8 4 8 25 29 20 28 ACCELERANTE Bm 2 2 POLIMERO SERB D m 15 POLIMERO SERB2 m o 05 POLIMEROAP m 05 04 ACQUASCHIUME m ____ 530 130 40 1 60 600 _ 0 1 2 5 2 4 20 100 10 15 300 __90 170 10 GRASSOGR30EP2 kg 5 30 10 20 607 s 70 30 5 GRASSO CONDAT HBW kg
204. i per gli anelli n 290 245 231 281 232 RANGE 237 RANGE 234 232 RANGE 289 RANGE 288 PARAMETRO AVANZAMENTO mm min FORZADA SPITE mere mm rot PRESSIONE IN CALOTTA bar MATERIALE PRESSIONE BICOMPONENTE bar VOLUME BICOMPONENTE FIR FER 1 e ERE m POLIMERO SERB EN 1 m POLIMERO SERB 2 m m s v s m EP2 kg HBW kg W89 kg ENERGIA ELETTRICA 8748 11415 kWh Tabella 6 228 Range individuati per gli anelli n 237 234 232 289 288 233 La Tab 6 135 mostra se sono state presenti delle problematiche che avrebbero potuto inficiare sull efficienza della macchina e riporta l indicazione della squadra che ha provveduto al montaggio degli anelli esaminati TRASPORTO CONCI IN NO NO NO NO NO NO NO NO NO GALLERIA PRESENZA DI GAS Tabella 6 23S Problematiche che hanno caratterizzato gli avanzamenti esaminati Riportiamo di seguito Tabella 6 245 6 255 anche le tempistiche che hanno caratterizzato gli anelli precedentemente analizzati evidenziando che la maggior parte di questi ha superato abbondantemente le 3 ore considerate un tempo ragionevole per lo scavo e il montaggio del rivestimento segnale che per questi avanzamenti si sono presentate delle problematiche che hanno inficiato sulle prestazioni della macchina TEMPISTICHE N 290 N 245 N 2
205. i per la formazione delle Argille a Palombini sono e pressione in calotta che presenta generalmente entrambi i limiti leggermente spostati tutti gli anelli analizzati e pressione di iniezione della miscela bi componente non tutti gli anelli si scostano dall intervallo di valori proposti quelli che lo fanno presentano il limite superiore incrementato a sottolineare che sono presenti fenomeni di convergenza accentuati e che per realizzare un corretto riempimento a tergo del rivestimento necessaria una pressione elevata Inoltre bisogna evidenziare che gli anelli con le migliori performance sono stati completati fatta eccezione per il n 173 dalla squadra n 5 sintomo di una maggiore efficienza e una maggiore esperienza dei suoi componenti Riportiamo di seguito Tab 6 19A 6 20A anche le tempistiche che hanno caratterizzato gli anelli precedentemente analizzati evidenziando che la maggior parte di questi non ha superato le 3 ore complessive di avanzamento e montaggio del rivestimento segnale che problematiche di rilievo non si sono verificate 166 TEMPISTICHE N 110 N 172 N 173 N 171 N 108 AVANZAMENTO hh mm ss 00 59 55 01 04 42 01 03 22 01 04 26 01 08 29 MONTAGGIO HEC AN hh mm ss 00 57 01 01 01 43 00 53 56 00 56 29 01 16 21 FERMO hh mm ss 00 19 25 00 42 55 00 03 15 00 03 06 00 26 28 TOTALE hh mm ss 02 16 12 02 49 20 02 00 30 02 04 02 02 51 11 TEMPISTICHE N 179 N 187 N 109 AVAN
206. iamento di formazione sottolineiamo ancora una volta che senza delle informazioni di base circa la geologia dell area in cui si opera le indicazioni fornite dal BEAM dal materiale sul nastro e dal parametro forza di contatto potevano essere associate ad altro piuttosto che ad un vero e proprio cambiamento di formazione 179 6 5 Analisi della formazione delle Arenarie Scabiazza 6 5 1 Range individuati per la Formazione delle Arenarie tipo Scabiazza La formazione delle Arenarie tipo Scabiazza si estende per circa 500 metri successivamente alla formazione delle Argille a Palombini e comprende gli anelli dal 192 al 420 come previsto da progetto Per mancanza di tempo la nostra analisi 51 estender fino all anello n 290 superando la met della tratta che stiamo per prendere in esame Il tempo totale impiegato per lo scavo della porzione esaminata senza considerare 1 prolungati periodi di fermo pari a 22 giorni inizio dello scavo in data 12 Gennaio 2012 e fine raccolta dei dati da analizzare 18 Febbraio 2012 Q Rif 250 00 I I I I I I I I I I 1 090 Figura 6 10 Formazione delle tipo Scabiazza SCB per la quale stata realizzata l analisi 29 La Tab 6 15 riassume le caratteristiche della tratta esaminata SCB ARENARIE TIPO SCABIAZZA LUNGHEZZA TRATTA m 198 NUMERO ANELLI n
207. iamo anche 1 profili longitudinali della Galleria Sparvo Canna Nord e Canna Sud con l indicazione dei sondaggi che hanno interessato il tracciato dell opera Profilo longitudinale Sparvo asse nord Profilo longitudinale Sparvo asse sud Figura 4 11 Profili longitudinali con l indicazione dei sondaggi 29 30 In ultimo la Tab 4 5 evidenzia ulteriormente 1 sondaggi che hanno interessato il tracciato della galleria indicando la formazione intercettata PROFONDITA QUOTA FORMAZIONE SONDAGGIO m 5 INTERESSATA Campagna geotecnica SO RI GE IVAbis _ 2002 2003 0 4227 52 CampagnaComitat Tecnico 2004 _ 152 503 31 130 3 532 81 SCB BAP 555 05 160 3 SCB BAP 0 481 912 67 ____ Campagna Comitato Tecnico 2004 e APA 466 319 1 5 524 57 SCB BAP 6 446 362 3 IMBOCCO 4 5 1 1517 468 347 ow MES M sm o ESI sm _ oe os TU same _ pus m 2 2 7 IS15 450 784 IMBOCCO 3 85 Campagna geotecnica C S I Luglio Campagna geotecnica C S I Luglio 140 35 Settembre 2003 APA SCB Tabella 4 5 Indicazione dei sondaggi che hanno intercettato le formazioni presenti nella galleria in esame 26 51 4 3 4 Le formazioni attraversate dalla Galleria Sparvo Le formazioni che verranno interessate dallo scavo della Galleria Sparvo gi citate precedentemente sono APA Argille a Palombini SCB Arenari
208. icie fresca con clasti da centimetrici a decimetrici costituiti da argille e calcilutiti grigie La potenza di questa formazione molto variabile da alcune decine fino a qualche centinaio di metri Si ritiene opportuno sottolineare l estrema sensibilit all acqua del materiale roccioso ascrivibile alla formazione delle Brecce Argillose Poligeniche infatti si verificato che le caratteristiche meccaniche dei materiali sono soggette ad un rapido decadimento in ragione di variazioni anche modeste di contenuto d acqua e che si assiste alla completa disgregazione della roccia per semplice immersione in acqua di un provino Anche per le Brecce sono stati eseguiti dei sondaggi in numero minore rispetto alle Argille e alle Arenarie precedentemente citate 11 quanto lo scavo interesser questa formazione solamente in un breve tratto Per questa formazione ci aspettiamo delle consistenti venute di gas a causa della struttura particolare che caratterizza le brecce un anticlinale sovrastata da uno strato arenaceo fortemente fratturato 58 Formazione di Montevenere Torbiditi arenaceo pelitiche in strati da sottili a molto spessi costituite da una base arenacea media o fine grigia o bruna che passa a pelite spesso siltosa grigio scura Lo spessore generalmente di alcune centinaia di metri Lo scavo interesser questa formazione in un breve tratto della galleria motivo per il quale anche il numero dei sondaggi eseguiti
209. ico 6 23 6 24 Tempo lavorato ore anelli montati nelle da ciascuna squadra Bench la squadra P5 sia stata quella a lavorare un numero di ore ridotto rispetto alle altre quella che ha realizzato 11 maggior numero di anelli montati Riportiamo di seguito l andamento dei parametri elaborati che non ci interessano al fine di individuare i range dei parametri sopra citati ma ci forniscono un idea ulteriore sulle caratteristiche della formazione Argille a Palombini Grafico 6 25A mostra l andamento della fresabilit definita come velocit di penetrazione mm per giro della testa che la TBM riesce a sviluppare in rapporto alla spinta e indica la difficolt che la macchina ha avuto nell avanzare all interno della formazione in relazione al tipo di scavo eseguito evidente come per alcuni anelli questa sia stata maggiore e conseguentemente in termini di velocit di avanzamento e penetrazione la macchina abbia presentato delle prestazioni migliori E inevitabile sottolineare che gli andamenti migliori si sono verificati dopo l anello n 85 successivamente al periodo di fermo per le verifiche 138 Fresabillit z nl peres J T FR 5 gt e D ed x IN Grafico 6 25A Andamento della fresabilit nell ambito Di seguito sono graficati il livello di sistematicit dell avanzamento rappresentato
210. iderazioni viste per il parametro velocit di avanzamento 238 Penetrazione p 5 Da eq se E t gt __ E z 1 Bes P lt b gt N anello Grafico 6 4 Andamento della penetrazione mm rot realizzato dalla macchina per la tratta fino ad oggi scavata La forza di spinta Grafico 6 5 un ulteriore conferma che per la formazione delle Argille a Palombini i risultati sono stati meno performanti a causa di una complessit del materiale che siamo andati scavare nella prima porzione della tratta argillosa evidente come anche con spinte elevate l avanzamento non sia stato dei migliori proprio a causa delle caratteristiche cos variabili alla scarsa stabilit della formazione e problemi di impaccamento sulla testa che abbiamo pi volte citato nei paragrafi precedenti Nella seconda porzione delle Argille a Palombini successiva all anello n 85 le prestazioni sono migliorate in relazione ad una spinta minore sintomo che le forti pressioni al fronte rilevate in precedenza sono state causa di un avanzamento peggiore e pi lento e quando queste non si presentano le prestazioni della macchina risultano soddisfacenti Le spinte sono poi cresciute in corrispondenza del passaggio di formazione per poi assestarsi su valori pi bassi in quanto complessivamente questa formazione necessita di una maggiore spinta per ava
211. il segnale di perforazione che permette lacquisizione in maniera completamente automatica e la visualizzazione su un monitor integrato in tempo reale dei dati Le strutture di comunicazione trasferiscono poi 1 risultati di previsioni a ogni computer accreditato Il monitoraggio eseguito mediante il controllo di due parametri e PFE 0 Effetto di Frequenza Percentuale che rappresenta la capacit dell ammasso roccioso di immagazzinare l energia elettrica ed correlata alla porosit della roccia 1 valori nulli e negativi sono indicativi di sezioni di roccia con elevata fratturazione e porosit e ohm Resistivit che rappresenta l attitudine di un materiale ad opporre resistenza al passaggio di corrente fornisce informazioni aggiuntive sulla presenza di fratture e cavit sotterranee in cui possono essere presenti gas acqua o aria nonch sulla geologia del materiale attraversato dalla corrente Sulla base dei dati di misura del PFE e 1 resistivit R un software di valutazione avanzato esegue l interpretazione e la classificazione geoelettrica geologica idrogeologica Dal 2000 il sistema geofisico di predizione ha soddisfatto le esigenze pratiche in varie condizioni di perforazione con TBM fornendo risultati affidabili in roccia cosi come in terreno Avvertendo in tempo reale dei cambiamenti di suolo significativi durante avanzamento questo sistema risulta essere estremamente vantaggioso per ridurre dei ris
212. il tempo totale impiegato che comprende anche il tempo di inattivit per la manutenzione della TBM riparazioni alle apparecchiature ecc Sono stati compiuti numerosi sforzi per riuscire a correlare le performance della TBM con 1 parametri della roccia e 1 parametri macchina alcune di queste correlazioni sono state sviluppate a partire dai dati raccolti o da test realizzati a scala di laboratorio Queste equazioni in relazione al tasso di penetrazione con parametri della roccia intatta come la resistenza a compressione uniassiale la resistenza a trazione della roccia o la resistenza a 78 fatturazione mostrano buone capacit predittive nei casi di omogenee scarsamente fratturate In rocce fratturate la presenza delle discontinuit riduce la resistenza della roccia in relazione ad un aumento della penetrazione fornita dalla spinta della TBM Inoltre il tasso di penetrazione influenzato dall orientamento rispetto all asse della galleria e dalla spaziatura delle discontinuit Quindi chiaro che le equazioni di previsione devono essere basate sulle propriet dell ammasso roccioso e non sulla resistenza della roccia intatta per esempio correlando le prestazioni della TBM con la resistenza dell ammasso derivante dalle classifiche standard 5 1 Fattori che influenzano le performance di una TBM Alcuni dei principali fattori che influenzano le prestazioni della TBM sono suddivisibili in e parametri dell ammasso rocci
213. imoso argillosa varia tra 19 23 kN m valore medio 21 3 kN m il peso specifico secco varia tra 15 24 8 kN m valore medio 18 4 kN m per la frazione ghiaioso sabbiosa il peso specifico naturale 52 310 pari a circa 21 34 KN m il peso specifico secco pari a circa 19 2 kN m Dalle prove di permeabilit effettuate si rileva che in generale il coefficiente di permeabilit varia fra 2 10 6 10 m s 59 4 4 La TBM pi grande del mondo EPB Herrenknecht 5 574 Martina 4 4 1 Principio di funzionamento di una TBM EPB La Herrenknecht S 574 una TBM EPB Earth Pressure Balance dotata delle caratteristiche riportate in Tab 4 6 CARATTERISTICHE TECNICHE Tabella 4 6 Caratteristiche tecniche della TBM EPB Herrenknecht S 574 28 Le TBM tipo EPB sono impiegate principalmente in terreni non compatti con un elevata componente di argilla miscela argillosa e limo Questo modello di TBM evita una perdita di stabilit del fronte di scavo grazie all introduzione di una contropressione di sostegno che viene assicurata da parte dello stesso materiale scavato dalla testa fresante cutting wheel all interno della camera di scavo excavation chamber Figura 4 19 Fresa di tipo EPB sostegno del fronte mediante lo stesso materiale 28 60 La pressione di lavoro da mantenere all interno della camera di scavo stata definita dal progettista tenendo in conto tanto delle caratteristiche del terreno
214. inferiore al valore teorico sintomo che non ci sono stati richiami di malta da cavit o geometrie particolari all intorno dello scavo Da sottolineare che la miscela bi componente iniettata durante l avanzamento in esame non finisce a tergo del rivestimento montato ma in corrispondenza del fine scudo vale a dire 3 4 anelli precedenti a quello analizzato 219 MALTA ACCELERANTE B VOLUMETEORICO VOLUME TOTALE Iniezioni a tergo del rivestimento 34 00 32 00 30 00 28 00 26 00 24 00 722 00 720 00 518 00 216 00 E 14 00 C12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 N IN N 02 37 54 02 41 14 02 54 34 02 57 54 03 01 14 03 04 34 03 07 54 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 nei en DI T ua rm pn pn 02 44 34 02 47 54 02 51 14 04 04 34 04 07 54 04 14 34 04 17 54 04 21 14 04 24 34 04 31 14 04 34 34 04 41 14 04 47 54 04 51 14 04 54 34 pr Dn D rario hh mm Grafico 6 44S Quantitativo di malta e accelerante iniettati volume totale iniettato e indicazione del volume teorico da iniettare m nell ambito dell anello n 195 Percentuali bicomponente BTOTALE MALTA SOMMA m3 TOTALE ACCELERANTE SOMMA m3 Grafico 6 45S Ripartizione dei quantitativi di malta e di accelerante nella miscela bicomponente dell anello n 195 Per quanto riguarda 1 consumi
215. inuo ad intervalli da un sistema di scarico a rilascio graduale di pressione che trasporta il materiale dalla camera in pressione all interno della TBM in cui la pressione atmosferica ed allontanato mediante nastro trasportatore Negli ultimi anni grazie agli sviluppi tecnologici e ad una crescente riluttanza specialmente per ragioni mediche nei confronti dell uso dei metodi ad aria compressa questa tecnologia stata messa da parte in favore delle TBM Slurry Shield e delle EPB Analogamente a quanto visto per le Slurry Shield anche per le TBM ad aria compressa il ciclo di lavoro discontinuo prevedendo una fase di avanzamento e una di montaggio del rivestimento Airtight TE Shield bulkhead Tailskin seal Segment erector Excavation arm P 7 Thrust ram Muck transfer conveyor Figura 2 12 Schema di TBM ad Aria compressa 12 EPB Earth Pressure Balance Invece di una sospensione idraulica bentonitica come nel caso delle TBM Slurry nel caso delle EPB viene utilizzato lo stesso terreno scavato come parte del fluido di sostegno del fronte che viene condizionato con additivi specifici all interno della camera Queste macchine sono impiegate lo scavo in terreni non omogenei misti teneri non coesivi e sottofalda 17 Il marino estratto ciclicamente attraverso un sistema di rilascio di pressione che consente il passaggio del materiale dalla camera di scavo all interno della macchina sul sist
216. io del rivestimento che salvo problematiche all erettore o malfunzionamenti specifici fortemente dipendente dalle capacit dell erettorista Il Livello di avanzamento fluttua attorno al valore 1 presentando generalmente valori pi alti sintomo che per gli anelli della tratte delle Arenarie tipo Scabiazza stato necessario pi 203 tempo per lo scavo piuttosto che per il montaggio del rivestimento I picchi pi elevati sono stati registrati successivamente all avanzamento n 226 Livello di avanzamento mi i p pari e T 57 gt pm EE e e p e 2 pei pei p ar i EL ll B o 2 2 96 2 2 2 2 6 i gt Grafico 6 265 Andamento del livello di avanzamento nell ambito della SCB Per il Livello di efficienza tanto pi il valore basso tanto pi significa che rispetto al tempo totale di ogni avanzamento 1 tempi di fermo incidono poco Per tempi di fermo torniamo a ribadire intendiamo effettivamente tutti quei momenti in cui la macchina non sta avanzando quindi non soltanto in presenza di malfunzionamenti e problematiche varie ma anche durante il montaggio del rivestimento Se il valore si assesta attorno ad 1 significa che 1 tempi di fermo hanno inciso per la totalit nel tempo mentre per le tempistiche relative a questa macchin
217. ionali quella associata al pilota P5 che anche quella che in percentuale ha lavorato un numero di ore inferiore rispetto alle altre mentre quella che ne ha montati il numero minore quella associata al pilota P3 171 gli anelli migliori raramente si sono riscontrate problematiche con il nastro trasportatore mentre sono assenti problemi relativi ai segmenti del rivestimento cosi come per il gas per quanto riguarda gli anelli peggiori si sono verificati fermi e problematiche sia a causa del nastro sia a causa del trasporto dei conci in galleria sia per ulteriori malfunzionamenti e manutenzioni Da queste considerazioni si evince che la complessit di questa formazione influenza fortemente l avanzamento e questo trova riscontro e in valori elevati per la forza di spinta e per la forza di contatto senza prestazioni considerevoli valori elevati per le pressioni del fronte rispetto all andamento medio previsto per le argille valori della fresabilit decisamente diversi fra la prima e la seconda porzione della formazione e parametri di condizionamento molto distanti da quanto preventivato specialmente la prima porzione della tratta Inoltre e buona parte delle prestazioni analizzate stata fortemente influenzata dalla prima fase di scavo in particolare fino all anello n 85 in parte perch stata la tratta su cui la macchina stata rodata in parte perch si sono
218. ione evidenziando che le linee 6 e 7 non sono in funzione perch si ritiene non necessarie essendo poste nella parte inferiore dello scudo e la malta in questa zona vi giunge per gravit Mediamente non si sono mai raggiunti valori superiori ai 4 bar limite che ci si impone per evitare l intasamento delle linee 216 PRESSIONE LINEE INF PRESSIONE LINEE SUP FRESSIONE MAX FRESSIONE MIN Pressioni linee iniezione 8 40 8 00 7 60 7 20 6 80 6 40 6 00 5 60 5 20 el 4 440 4 00 3 60 3 20 2 80 240 2 00 1 60 1 20 2 m E f G G gt mj 02 37 54 02 44 34 02 47 54 02 51 14 02 54 34 03 01 14 03 04 34 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 27 54 03 31 14 03 44 34 03 54 34 03 57 54 04 01 14 04 04 34 04 11 14 04 14 34 04 21 14 04 27 54 04 31 14 04 37 54 04 41 14 04 44 34 04 47 54 04 54 34 Grafico 6 408 Andamento della pressione delle linee di iniezione della malta bar inferiori e superiori per l anello n 195 Pressione delle linee di iniezione LINEA 12 SUNEA 11 mmm aa LINEA 10 LINEA 9 LINEA 8 LINEA 7 LINEA o IER ESSI ERE E UE LINEA 3 Du LAG si LINEA 2 ou oen LoF La LAO I 0 0 0 2 0 4 0 5 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 8 38 404 2 Pressione di iniezione bar Grafico
219. isorse Vanno ad inficiare nell efficienza di una TBM diversi parametri Funzionamento del nastro trasportatore installato lungo il tunnel in fase di scavo per il trasferimento dello smarino fino alle aree di caratterizzazione in loc Badia La funzione del nastro primario tunnel nastro permettere il trasporto del materiale scavato lungo il back up della TBM fino al nastro trasportatore secondario nastro trasversale situato trasversalmente sul secondo livello del terzo carro del back up della TBM che a sua volta riceve il materiale scavato e lo trasferisce sul nastro trasportatore installato lungo il tunnel nastro in galleria 103 Il funzionamento ottimale del nastro dipende da e capacit che ogni tratto sopra citato possiede in termini di t h e l eventuale presenza di accumuli di materiale nelle tramogge di passaggio fra i vari tratti il prolungamento mano a mano che la TBM avanza del nastro in galleria eventuali problematiche alla torre nastro posizionata nel piazzale nella zona antistante l imbocco dell opera e fuoriuscita del nastro dai rulli su cui esso scorre e manutenzione ordinaria e straordinaria Riportiamo in Tab 6 2 le caratteristiche tecniche dei vari tratti del nastro trasportatore CAPACITA DI TIPO NASTRO LARGHEZZA LUNGHEZZA VELOCITA ESTRAZIONE m m NASTRO _ CENE Tabella 6 2 Caratteristiche tecniche dei vari tratti
220. it Dati tecnici Avvertenze di sicurezza Funzione e installazione Messa in funzione Manovra Manutenzione Istruzioni per l uso e documentazione tecnica 60497 5 574 Tunnel Sparvo Italia Nastro trasportatore da galleria Istruzioni per l uso e documentazione tecnica 60518 S 574 Tunnel Sparvo Italia Nastro trasportatore e Nastro trasportatore trasversale Classificazione tecnica della Galleria Sparvo ai fini della previsione degli afflussi di metano durante gli scavi Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Luglio 2004 Galleria Sparvo Imbocco Sud Canna Nord da Prog 1 308 86 a Prog 1 458 86 Partenza scavo con TBM EPB Relazione tecnica e di calcolo Adeguamento del tratto di attraversamento appenninico tra Sasso Marconi e Barberino di Mugello Lotto 6 e 7 Agosto 2011 253 20 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 21 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 22 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 23 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 24 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 25 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 26 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 27 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 28 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 29 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa Galleria Sparvo Imbocco Sud Canna Nord da Prog 1 458 86 a Prog 1 718
221. iverse campagne gi eseguite pi un ultima la nona richiesta dal Comitato Tecnico Le campagne di indagine sono consistite nell esecuzione di e Sondaggi e prove geotecniche in foro di sondaggio prove penetrometriche dinamiche SPT dilatometriche e pressiometriche nonch prove di permeabilit Lefranc e Lugeon prove di laboratorio e prove geofisiche che comprendono prove cross hole misure di carotaggio sonico e rilievi di tomografia sismica Sono stati inoltre posizionati tubi inclinometrici e piezometri tipo Casagrande e a tubo La Tab 4 4 riepiloga le diverse campagne di sondaggi eseguite le quantit l impresa esecutrice e la data di esecuzione CAMPAGNE GEOGNOSTICHE NUMERO DI SONDAGGI IMPRESA ESECUTRICE PERIODO DI ESECUZIONE Dicembre 2003 Maggio2003 Tabella 4 4 Campagne geognostiche eseguite quantit di sondaggio e data 26 49 In Fig 4 10 riportiamo l ubicazione delle indagini eseguite nell ambito dell area in cui si inserisce la Galleria Sparvo IV 7 7 1 a 1 51037 VPZ e 595784 Edi V 9 33 VPZ M 5109 s lam S 42 PZ 1511 4 VI 1512 12815 d S 1514 1513 INDAGINE 2002 1 a My IC 7 11 Figura 4 10 Ubicazione dei sondaggi che hanno riguardato l area in cui si inserisce la Galleria Sparvo 26 50 Per maggiore chiarezza riport
222. izzeremo gli anelli migliori peggiori per verificare se gli andamenti medi appena valutati sono stati rispettati oppure sono presenti dei valori anomali che ci consentano di motivare le elevate basse prestazioni stabilite 135 RANGE VELOCITA DI AVANZAMENTO 15 25 mm min FORZA DI SPINTA 50000 90000 PRESSIONE IN CALOTTA bar MATERIALE SMARINATO t 900 1000 PRESSIONE BICOMPONENTE bar BICOMPONENTE VOLUME BICOMPONENTE m _____ HR 120 PARAMETRI AVANZAMENTO CONDIZIONAMENTO TT 4 s ACCELERANTE 2 POLIMERO SERB DW o _ FOUMPROGERB2 M 0 _ POUMEROAPQ 0 _ ACQUA STATORE 90 Tabella 6 9 Range individuati per la formazione delle Argille a Palombini CONSUMI Alcuni intervalli previsti in sede progettuale sono stati aggiustati osservando le prestazioni realizzate dalla macchina al netto dei tempi di fermo in particolare abbiamo proposto un intervallo di valori per la velocit di avanzamento per il quale era stata indicata solo una media abbiamo aumentato il valore massimo previsto per la penetrazione in quanto mediamente si raggiungono valori pi alti del 25 mm rot proposto in sede progettuale il range della pressione in calotta stato aggiustato per quanto riguarda il limite superiore alzandone leggermente il valore perch cosi ci sembrava che calzasse meglio la registra
223. le tabelle con 1 totali dei quantitativi impiegati per ogni formazione e per la tratta dall anello n 1 all anello n 85 delle sostanze condizionanti della miscela bi componente dei grassi e dell energia elettrica LIQUIDO CONDIZIONANTE FORMAZIONE POLIMERO POLIMERO POLIMERO ni ACQUA 1 m 2 AP m m STATORE m 198 10 52 43 10718 70 13572 76 125 86 5106 20 9272 59 62 03 52 42 6110 33 31 77 MISCELA FORMAZIONE EE FORMAZIONE dii MALTA ACCELERANTE IN m m APA 4914 60 301 29 APA 2812201 274483 1618 1003908 2207 28 135 40 1848512 247 GRASSI FORMAZIONE CONDAT GR 30 CONDAT WR89 CONDAT HBW kg 5865 56 9339 65 110581 00 2230 08 3432 10 48266 52 2812 38 5312 93 55737 56 Tabella 6 10 Confronto fra i consumi delle e delle SCB Bisogna evidenziare che le due formazioni esaminate non presentano eguale lunghezza per quanto concerne la nostra analisi quindi non ci dobbiamo stupire che i valori siano praticamente doppi per le argille rispetto alle arenarie Il confronto che ci sembra pi interessante fare infatti fra la prima porzione della formazione delle Argille a Palombini dove sono state riscontrate un numero maggiore di problematiche e la tratta da noia analizzata delle Arenarie tipo Scabiazza confrontabili anche dal punto di vista della lunghezza e grassi miscela bicomponente ed energia elettrica sono tutto sommato confrontabili e 1 quantitativ
224. lea i quantitativi delle 2 grandezze sono decisamente diversi come si evince dal grafico L acqua delle schiume si assesta attorno a valori compresi fra 40 60 mentre l acqua fornita allo statore raggiunge dei valori compresi fra 80 130 194 A Li ACQUA STATORE Acqua schiume e statore zur enbor rarje3rjuen N anello Grafico 6 175 Quantitativi di acqua addizionata alle schiume e iniettata nello statore nell ambito della formazione SCB I consumi di grasso sono riportati di seguito prima complessivamente e poi per ogni tipologia impiegata Grafici 6 185 6 195 6 205 6 215 CONDAT 30 ee CONDAT HEW CONDAT WESS Consumo di grassi 3 iil ce ma N anelli Grafico 6 185 Quantitativi di grasso consumati nell ambito della formazione SCB 195 Cq E E gt da 53 E i gt N anelli Grafico 6 195 Quantitativi di Condat GR 30 EP2 consumato nell ambito della formazione SCB Condat HBW J P z c 83D jepuo N anelli Grafico 6 208 Quantitativi di Condat HBW consumato nell ambito della formazione SCB 196 Condat W 89 ua DI m un C uy an D uy a D D an um un E 0n cen ced 6 GEM AX fp N anelli Grafico 6 215 Quantitativi di Condat WR89 consumato nell ambito della formazione SCB E evidente che il
225. lega le principali aree di crescita della citt l obiettivo quello di ridurre la congestione del traffico delle strade in superficie L Airport Link East West Tunnel dovrebbe ridurre il tempo di percorrenza tra la citt e l aeroporto di nove minuti per 1 95000 veicoli al giorno Due Herrenknecht 5 375 e S 376 Double Shield soprannominate Florence e Matilda ognuna con diametro di 12 34 m avevano scavato Clem Jones Tunnel sotto 1 fiume Brisbane dal Maggio 2009 7 Airport Link rappresenta un prolungamento del progetto di questo tunnel Le EPB S 512 e S 514 Rocksy e Sandy ognuna con diametro di 12 45 m pi grandi rispetto alle macchine gemelle del Clem Jones Tunnel sono diventate cosi le macchine pi grandi ad aver realizzato un funnel in Australia Le due macchine hanno iniziato la perforazione nel Luglio e nell Agosto del 2010 e solo dopo 12 mesi circa entrambe le macchine hanno raggiunto 1 loro obiettivo Il nuovo tunnel dovrebbe rivoluzionare 1 traffico nel nord del Brisbane dopo il completamento dell opera prevista per 11 2012 30 Herrenknecht Gerunda Tunnel ferroviario urbano di Girona Pa T E t 5 17 N e E Ld Figura 3 14 TBM Herrenknecht impiegata per la realizzazione del Tunnel ferroviario urbano di Girona 49 Come parte dell espansione della linea ferroviaria ad alta veloci
226. li Massimo 2 Bringiotti Massimiliano 3 Tanzini Maurizio 4 Tanzini Maurizio L arte del costruire gallerie la ed Trento UNI Service 2009 pp V 248 Guida al Tunneling L evoluzione e la sfida 2a ed Parma Edizioni Pei 2003 pp XLII 750 Scavo Meccanizzato Opere Sotterranee e Gallerie 1 ed Palermo Flaccovio Dario Editore pp 226 Gallerie Aspetti geotecnici nella progettazione e costruzione 2a ed Palermo Flaccovio Dario Editore pp 583 Opere inedite e Documenti Privati S Arlotti Tatiana 6 Boldini Daniela 7 Debernardi Daniele Laner Alessandro 9 Nicolini Giacomo 10 Palmstr m Arild Analisi dei parametri tecnologici e geomeccanici che condizionano il rendimento di scavo con TBM Tesi Discussa all Universit degli Studi di Bologna A A 2000 2001 Dispense del corso Opere in Sotterraneo M A A 2010 2011 Prove specialistiche e analisi numeriche a ritroso riguardanti lo scavo di gallerie profonde in Argille Scagliose tenendo conto della dipendenza dal tempo Tesi Discussa al Politecnico di Torino A A 2004 2005 Tecniche di ottimizzazione applicate alla progettazione di opere nel campo dell ingegneria civile ed ambientale Tesi di Dottorato Discussa al Dipartimento Territorio e Sistemi Agro Forestali Universit di Padova A A 2008 2009 Rock Mass Excavability RME Index Selezione del tipo di TBM previsione delle sue prestazioni Tesi Discussa all Universi
227. li anelli 85 per il quale si verificato un periodo di fermo prolungato e come abbiamo gi sottolineato in precedenza abbiamo deciso di non inserirlo all interno dell analisi 101 102 104 e 105 per 1 quali si verificato un problema nell acquisizione dei dati quindi 1 file di output della macchina non sono stati realizzati dal software di gestione dei dati Velocit di avanzamento LETS Hn i i ri A Mim E 4 E n i M m E LS 111 E 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 e e gt e Ni a pei QU PE IN ane mapa ce uU Fd Grafico 6 3A Velocit di avanzamento netto mm min realizzato dalla macchina nella formazione APA 118 PENETRAZIONE FENETBAZIONE Penetrazione gt ij uh ld lt a E ua Fenetrazione mm rot N ane Grafico 6 44 Andamento della penetrazione netta mm rot nell ambito
228. lizzato per l anello n 110 Come precedentemente detto una delle motivazioni per cui si sono raggiunte delle prestazioni ottimali oltre alla mancanza di problematiche che potrebbero aver influenzato l andamento complessivo della macchina il condizionamento che favorisce e facilita la riuscita dello scavo all interno del materiale che troviamo al fronte 153 I range forniti nell analisi complessiva risultano calzanti quest anello vale a dire che il condizionamento stato realizzato in maniera ottimale rispetto a quanto previsto fatta eccezione per alcuni picchi presenti per entrambe le grandezze Per il FIR generalmente 1 picchi si verificano prima del fermo della macchina e una volta verificatosi il valore scende a zero in quanto non ho estrazione di materiale a cui questo parametro direttamente associato Per il FER 1 picchi si verificano prima del fermo della macchina ma non necessariamente 1 valore va a zero durante lo stop essendo legato al volume di schiuma che si genera a partire da una unit di liquido specie se il fermo di breve durata il valore tende ad abbassarsi ma ad azzerarsi FIR 05 FIRMIN FIRMAX 14 29 22 14 36 02 14 39 22 14 42 42 8 T 14 46 02 14 52 42 14 56 02 14 55 22 15 02 42 15 09 22 15 16 02 15 19 22 15 22 42 15 26 02 15 32 42 15 56 02 15 59 22 16 02 42 16 06 02 16 12 42 16 16 02 16 19 22 16 22 42 16 29 22 16 36 02 16 39 2
229. lizzazione di un tunnel in direzione nord scavato nelle argille e gesso compatto con le seguenti caratteristiche 21 3 65 km di lunghezza 3 corsie di percorrenza e gradiente di salita del 5 Questo progetto richiedeva estrema precisione e attenzione perch prima di tutto l area interessata dallo scavo era densamente popolata in secondo luogo ferrovia e metro erano gi state perforate ad una distanza di soli 6 5 metri dal punto in cui sarebbe dovuto passare 1 tunnel Per la realizzazione dei tunnel nord stato deciso di utilizzare una EPB TBM Dulcinea con un innovativo design meccanico una parte tagliente della testa interna 7 metri e una parte della testa coassiale esterna 15 20 metri erano montate sullo stesso piano di lavoro rendendo la macchina in grado di operare sia in senso orario che in senso antiorario indipendentemente l una dall altra Lo scavo stato terminato 2 mesi prima rispetto a quanto programmato grazie ad un organizzazione ottimale dei tempi e le prestazioni eccezionali della macchina 36 metri al giorno Sar un alternativa interessante per 1 260 000 conducenti che percorrono giornalmente questa tratta di M 30 di cui un terzo 80 000 utilizzeranno le nuove gallerie risparmiando 120 000 km al giorno Mitsubishi M 30 Higway in Madrid Figura 3 4 TBM Mitsubishi impiegata per la realizzazione delle gallerie dell autostrada M 30 51 Per la realizzazione del tunn
230. mento come segue e gli anelli n 231 232 234 sono in prossimit della probabile faglia interna presente nella Scabiazza individuata mediante il BEAM motivo per 1 quale l avanzamento pu essere stato problematico cosi come il condizionamento e alcuni di questi avanzamenti in particolare n 281 288 289 290 e 245 si sono presentati problemi considerevoli di rollio che possono hanno influito sulle prestazioni realizzate e in ultimo necessario evidenziare che queste cattive prestazioni non sono imputabili ad una sola squadra ma sono stati equamente distribuiti fra quelle presenti 231 RANGESCB RANGE 290 RANGE 245 RANGE 231 RANGE 281 PARAMETRO Ds n i 0 AVANZAMENTO RISO a o u FORZA DI sono es mme aom me PENETRAZIONE FORMAM n PRESSIONE IN mem SMARINATO 900 1000 900 1000 900 1000 900 1000 900 1000 ton PRESSIONE BICOMPONENTE 2 5 4 bar VOLUME BICOMPONENTE 29 5 29 5 29 5 29 5 m mo vo mm m m m mm ESES NE ACCELERANTE B m POLIMERO SERB 1 n POLIMERO NM CONE MN AP EIE SCHIUME m ACQUA STATORE m GRASSO GR 30 EP2 kg GRASSO CONDAT HBW 15 5 30 kg GRASSO CONDAT W89 587 517 514 kg ENERGIA ELETTRICA 7000 12000 10657 10669 kWh Tabella 6 21S Range individuat
231. method Tunnelling and Underground Space Technology 2006 New applications of the excavability index for selection of TBM types and predicting their performance World Tunnel Congress 2008 Underground Facilities for Better Environment and Safety India 2008 Comportamento rigonfiante delle argille scagliose sulla base di nuove determinazioni sperimentali Incontro Annuale dei Ricercatori di Geotecnica 2002 Napoli 19 21 Giugno 2002 La Variante di Valico all ultima galleria Strade e Costruzioni 97 107 Giugno 2011 Evaluation of TBM performance in a Himalayan tunnel World Tunnel Congress 2008 Underground Facilities for Better Environment and Safety India 2008 Performance prediction of hard rock TBM using Rock Mass Rating RMR system Tunnelling and Underground Space Technology 2010 La Variante di Valico al via Attualit e Iniziative Grandi Lavori p36 41 2005 Hard rock tunnel boring prediction and field performance Rapid Excavation and Tunneling Conference RETC Porceedings Boston USA 1993 Note illustrative della carta geologica d Italia alla scala 1 50 000 Foglio 255 Romagna Servizio 237 Sasso Marconi 2002 Geologico Sismico e dei Suoli 42 J Rostami L Comparison between CSM and NTH Hard rock TBM Performance Ozdemir B Nilsen prediction models 2000 43 M Sapigni M TBM performance estimation using rock mass classifications International Berti E Bethaz A Journal o
232. min FORZA DI SPINTA KN 50000 PENETRAZIONE 20 PRESSIONE IN CALOTTA bar MATERIALE SMARINATO t 900 1000 PRESSIONE BICOMPONENTE bar 2 5 BICOMPONENTE VOLUME BICOMPONENTE m 29 FIR CONDIZIONAMENTO C 80 FER 1 x MALTA A n ACCELERANTE B POLIMERO SERB 1 00 70000 AVANZAMENTO 5 Seer 3 POLIMERO SERE 2 m __ 00 Tabella 6 9S Range individuati per la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza NE Eg EN 20 EN EN EN 0 _35_ 600 12000 CONSUMI 200 Alcuni intervalli previsti in sede progettuale sono stati aggiustati osservando le prestazioni realizzate dalla macchina in particolare abbiamo proposto un range di valon per la velocit di avanzamento per cui preventivamente era stato solo indicato un valore medio abbiamo ridotto 1 valore massimo previsto per la penetrazione in quanto mediamente si raggiungono valori pi bassi del 30 mm rot proposto in sede progettuale l intervallo di valori proposto per la forza di spinta stato ridotto rispetto a quanto preventivato i limiti del range della pressione in calotta sono stati aggiustati alzandone leggermente 11 valore perch cosi ci sembrava che calzasse meglio la registrazione dei dati abbiamo indicato un nuovo intervallo di valori per la pressione di iniezione della miscela bi componente stato fornito un nuovo range per il FER in quanto abbiam
233. n 197 dalla squadra n 5 sintomo di una maggiore efficienza e una maggiore esperienza suoi componenti Riportiamo di seguito Tab 6 195 6 205 anche le tempistiche che hanno caratterizzato gli anelli precedentemente analizzati la maggior parte di questi non ha superato le 3 ore complessive di avanzamento e montaggio del rivestimento segnale che problematiche di rilievo non si sono verificate 230 TEMPISTICHE N 195 N 193 N 194 N 211 N 197 AVANZAMENTO hh mm ss 00 56 53 00 58 26 00 59 45 01 01 08 00 59 13 MONTAGGIO hh mm ss 01 06 02 01 16 26 01 11 52 00 46 02 02 53 41 FERMO hh mm ss 00 15 30 00 03 09 00 03 24 00 03 40 00 05 47 TOTALE hh mm ss 02 18 20 02 18 01 02 15 00 01 50 51 03 58 42 TEMPISTICHE N 204 N 206 N 212 N 205 AVANZAMENTO hh mm ss mm ss 01 02 05 00 59 24 01 02 16 01 00 52 MONTAGGIO hh mm ss 00 42 38 01 12 53 02 17 45 00 58 39 FERMO hh mm ss 01 28 14 00 47 36 00 08 23 00 48 42 TOTALE hh mm ss 03 12 52 02 59 51 03 28 21 02 48 11 Tabella 6 195 6 205 Tempistiche relative agli avanzamenti esaminati Riportiamo anche gli anelli che hanno presentato delle performance a nostro avviso scadenti e relativi intervalli per 1 parametri esaminati salta subito all occhio che molti range non corrispondono a quanto indicato per la formazione in esame sia per quanto riguarda 1 parametri di avanzamento della TBM sia per quanto riguarda i consumi Possiamo motivare questo comporta
234. ne di tunnel regione geo strutturale sono le seguenti e dati geometrici ubicazione del tunnel lunghezza e diametro e dati dell ammasso roccioso RMR e 1 suoi parametri DRI dati sulle discontinuit afflusso d acqua e dati della TBM indice d avanzamento coefficiente d utilizzo indice di penetrazione velocit di rotazione coppia momento di torsione spinta numero di cutter sostituiti ed energia specifica di scavo importante osservare che una sezione di tunnel studiata per l RME definita come una regione geologico strutturale del tunnel cio la stessa sezione in base alla quale si determina l RMR e all interno della quale esistono caratteristiche uniformi quali la spaziatura e le condizioni della discontinuit la stessa litologia di tipo roccioso e un RMR che non vari pi di mezza classe 10 punti Inoltre la sezione selezionata dovrebbe preferibilmente essere pi lunga di 40 metri il tempo di scavo dovrebbe essere fornito in giorni fratto una frazione decimale e l utilizzo della TBM non dovrebbe essere inferiore Tutti questi aspetti sono importanti per confrontare 1 diversi case histories di scavo di tunnel L indice RME si ottiene dalla somma dei cinque parametri d immissione elencati in Tab 5 3 ponderati secondo dei pesi analizzati statisticamente riducendo al minimo l errore nella previsione dell ARA Average Rate of Advance 93 Uniaxial compressive strength of intact rock 0 25 p
235. necessari al condizionamento del materiale abbiamo deciso di riportare in grafici separati Grafico 6 47S 6 48S 1 quantitativi di tensioattivo proveniente dal serbatoio 1 e 2 e polimero ad alta pressione dai consumi totali di acqua quella addizionata alla schiuma e quella fornita allo statore 220 Per questo anello non stato necessario impiegare il polimero ad alta pressione che come precedentemente detto ha la funzione di disgregante a differenza del polimero proveniente dai serbatoi 1 e 2 che rappresenta le vere e proprie schiume E stato utilizzato solo il polimero proveniente dal serbatoio 1 poich quello proveniente dal numero 2 non stato necessario come visibile dal Grafico 6 468 Percentuali liquidi 3 ___0 BACQUA m3 BPOLIMERO 1 m3 SPOLIMERO 2 m3 BPOLIMERO AP m3 Grafico 6 46S Ripartizione dei quantitativi di liquidi per il condizionamento dell anello n 195 Condizionamento del materiale POLIMERO AP POLIMERO SERE 1 1 60 1 50 140 1 30 1 20 110 1 00 0 90 0 80 0 70 0 60 0 50 040 0 30 0 20 0 10 0 00 pj neri 1 02 37 54 02 41 14 02 44 34 02 47 54 02 51 14 02 54 34 02 57 54 03 01 14 03 04 34 03 07 54 03 11 14 03 14 34 03 17 54 03 21 14 03 24 34 03 27 54 03 31 14 03 34 34 03 37 54 03 41 14 03 44 34 04 07 54 04 11 14 04 17 54 04 21 14 04 27 54 04 31 14 04 37
236. ni linea mentre per le linee di accelerante impieghiamo per un tempo di circa 20 secondi acqua ad alta pressione Questa operazione viene ripetuta generalmente ogni fine fase di spinta e nei periodi prolungati di fermo che potrebbero facilmente comportare l intasamento delle linee Fra le operazioni di manutenzione straordinaria consideriamo tutte quelle operazioni non preventivate dovute a malfunzionamenti o rotture che possono comportare pi o meno perdita di tempo Le operazioni di manutenzione ordinaria o straordinaria non permettono l avvio dello scavo ecco perch necessario che vengano eseguite in maniera accorta cos da portare via il minor tempo possibile all avanzamento 6 1 4 Consumi Per consumo intendiamo l impiego di risorse e materie prime per soddisfare una determinata necessit nel caso esame rientrano sotto la voce consumi Utensili fra 1 quali consideriamo 1 cutters da 17 singoli e doppi che distaccano il materiale dal fronte che vanno ad attaccare 1 rippers coltelli dotati di un tagliente speciale con metallo duro e gli scapers raschiatori I Buckets invece provvedono all asporto del materiale distaccato proteggendo anche 1 disc cutter da eventuali danneggiamenti Grassi fra 1 quali elenchiamo il CONDAT WRS9 nella fase di partenza della macchina CONDAT WR90 1 CONDAT GR30 EP2 e il CONDAT in Tab 6 3 riportiamo la funzione e dove vengono impiegati tali grassi
237. ni della macchina AVANZAMENTO hh mm ss 02 34 26 02 53 12 02 07 54 02 12 38 02 11 40 FERMO hh mm ss 12 35 04 08 02 24 11 56 27 75 59 01 16 08 14 MONTAGGIO 3 Jos as ANELLO hh mm ss 04 00 21 03 27 00 02 10 35 06 03 20 01 23 31 TOTALE hh mm ss 19 09 21 14 22 23 16 14 51 84 14 28 19 43 10 AVANZAMENTO hh mm ss 02 01 14 01 49 45 01 54 23 01 54 11 mes worn 05 MONTAGGIO M pesi 14 Pe ANELLO hh mm ss 01 07 57 08 01 35 01 14 47 03 07 31 FERMO hh mm ss 00 40 52 02 28 54 01 28 22 01 49 02 TOTALE hh mm ss 03 50 00 12 20 00 04 37 31 06 50 34 Tabella 6 24A 6 25A Tempistiche relative agli avanzamenti esaminati 170 6 3 3 Conclusioni per la formazione delle Argille a Palombini Per quanto concerne il confronto con 1 valori di progetto per la formazione delle Argille a Palombini la velocit di avanzamento risultato maggiore rispetto a quanto mediamente previsto raggiungendo talvolta anche valori di 33 mm min la penetrazione ha raggiunto valori superiori al 25 mm rot indicato come limite superiore segnale di una maggiore efficienza in relazione alle previsioni fatte la forza di spinta ha rispettato 1 range pronosticati mantenendosi mediamente sui 70000 kN la pressione in calotta ha raggiunto valori maggiori di quelli indicati specialmente nella prima tratta motivo per il quale l estremo superiore stato modificato con il valore 2 bar la pressione di i
238. niezione della malta un parametro di difficile gestione e per il quale mediamente si sono raggiunti valori superiori ai previsti il condizionamento stato eseguito come previsto per quanto riguarda il F I R vale dire la diluzione del materiale nella schiuma mentre per il Fattore di Espansione F E R il quantitativo di schiuma che si forma a partire da un unit di volume liquido 81 sono osservati valori pi bassi Analizzando invece gli avanzamenti con le migliori peggiori performance se dedotto che per gli anelli migliori 1 range che difficilmente sono stati rispettati sono stati la pressione in calotta e la pressione di iniezione della malta per gli anelli peggiori 1 range che difficilmente sono stati rispettati sono stati la pressione in calotta la pressione di iniezione della malta 1 volumi iniettati di miscela bi componente e i parametri di condizionamento i consumi rimangono entro la media per gli anelli considerati migliori mentre per gli anelli caratterizzati da performance peggiori sono presenti dei valori anomali dall analisi effettuata le tempistiche che garantiscono avanzamenti soddisfacenti sono comprese fra le 2 3 ore comprensive di fase di scavo e fase di montaggio del rivestimento che nel caso degli avanzamenti pi scadenti non sono state rispettate la squadra che ha montato il maggior numero di anelli fra 1 quali la maggior parte di quelli considerati migliori in termini prestaz
239. no comunque in grado di montare un rivestimento prefabbricato o un supporto provvisorio centinato l dove richiesto o necessario contemporaneamente alla fase di scavo Lo scavo pu essere effettuato e supportato come una fresa aperta ma in sicurezza in quanto protetto dallo scudo Ove occorra le TBM doppio scudo possono trovare la reazione per la spinta di scavo direttamente sui rivestimenti prefabbricati posti in opera anzich sui grippers Queste frese consistono in e testa di scavo e scudo protettivo monolitico o articolato che pu essere cilindrico o a leggera forma tronco conica e che contiene le principali componenti della macchina e doppio sistema di spinta che comprende una serie di pistoni longitudinali e una serie di grippers posizionati all interno della parte anteriore dello scudo che spingono contro la parete della galleria 14 Queste frese sono utilizzabili in un ampio di qualit di terreni dalle rocce tenere e o fessurate a quelle dure e tenaci con velocit d avanzamento in quest ultime analoghe alle aperte La velocit d avanzamento dipende solo dal tempo di scavo in quanto armature e o pre rivestimenti vengono montati contemporaneamente allo scavo SCUDO SCUDO SCUDO SCUDO ANTERIORE E POSTERIORE DI CODA I be a 7 E NASTRO T8M tt 1192 t M A n n RH TESTA FRESANTE
240. nt gus 0 Sister di Avanzarmerto Spinta Spontarmento Dini 3 fonte P er 46 Ulo 1 502 1 806 Presti di Spostamento Cindi d Supporto Tesia yup ve tre Dets Forza acorogpo PN Momento d rovesciamento Nm pe 0 ma 2644 14247 Sisiema si Supporto 6 Contras Coppia Torcorte anc nr e Rotazione Mrra Mela Macer a Alimentatore cociea di smarino e 4 58 ber T 30 27 bur Medo Mr 11 32 739 40 gi Ba 36 dela Serra cavare 8 dero 43 60 33 babens com 1 6 27 8 4 2011 Figura 4 51 Porzione del report realizzato da Herrenknecht anello n 24 e del report realizzato da Spea anello n 24 77 5 PREVISIONE DELLE PERFORMANCE DI UNA TBM Niente mai stato difficile come la valutazione delle caratteristiche di un ammasso roccioso e applicare tale valutazione ad una formula per predire il tasso di penetrazione Robbins 1980 Fin dal primo successo nei primi anni cinquanta le Tunnel Boring Machine TBM sono state trasformate continuamente migliorandone la capacit di perforazione aumentandone le dimensioni la capacit di carico e 1 design per l applicazione in varie condizioni del terreno talvolta avverse Nel corso degli ultimi tre decenni sono stati introdotti numerosi modelli per la previsione delle pre
241. nte qualora 1 cuttings venissero impiegati per il riempimento stradale Test rotativi sui cutters Per progetti di grandi tunnel o per testare disegni della testa possono essere eseguiti su vasta scala dei test di perforazione su un diametro di 2 m mediante l uso di una macchina di taglio rotativo controllata da un computer disponibile al CSM Questo apparecchio di prova consente di testare e valutare 1 tipi diversi cutters spaziature RPM spinte e potenza in ingresso in condizioni di campo simulato 5 3 3 sistema L approccio Qrem proposto da Barton basato sull estensione del sistema di classificazione il nuovo parametro funzione infatti di 20 parametri di base molti dei quali possono essere stimati da un geologo esperto o da un ingegnere EM de p E TEM SRF CLI 20 5 20 5 2 Dove RQD RQD interpretato nella direzione dell asse della galleria e utilizzato anche per la stima della resistenza dell ammasso roccioso Jw Ja e SRF rimangono invariati cosi come erano stati definiti da Barton et al carico medio dei cutter su di una stessa zona Otm resistenza a compressione e resistenza a trazione dell ammasso roccioso MPa la scelta dell uno e dell altro dipende dall angolo che si forma fra l asse del tunnel e la discontinuit grande presente nell ammasso roccioso perforato O47 5 QA se l orientazione non favorevole con Q
242. nto della stessa sistemi radar e rilevatori del vuoto Figura 4 27 4 28 Particolare dell ingresso e indicazione in sezione della camera di scavo 15 SCUDO FRONTALE FRONT SHIELD Lo scudo frontale dotato di diametro pari a 15 55 m ospita l azionamento della testa di scavo 50 motori idraulici icilindri di spinta della TBM I cilindri idraulici sono raggruppati in 19 sottogruppi di 3 cilindri ognuno i sottogruppi sono a loro volta suddivisi in 6 gruppi che permettono di impostare la direzione di avanzamento I cilindri appoggiandosi al giunto circonferenziale dell anello installato proporzionano la spinta necessaria all avanzamento della macchina 65 CILINDRI DI SPINTA NL A Tis i T Figura 4 29 4 30 Scudo frontale e indicazione dei cilindri di spinta 15 La parte di scudo frontale a ridosso della testa divisa da una paratia bulkhead dalla restante parte dello scudo vale a dire la camera di scavo excavation chamber descritta precedentemnte La superficie esterna dello scudo frontale attrezzata con 40 punti di iniezione di bentonite aventi la funzione di lubrificare la superficie esterna riducendo l attrito con il terreno evitare possibili fenomeni di incaglio della fresa causati da terreno a comportamento spingente e impedire eventuali venute di acqua interno e 2 sensori di pressione in corrispondenza della calotta
243. ntratto per la realizzazione di un funnel di diametro 17 5 metri ad una profondit di 60 metri al di sotto del terreno glaciale di Seattle Washington L inizio dei lavori previsto per l Aprile 2013 La macchina che verr utilizzata dal diametro di 17 45 metri costruita dalla Hitachi una EPB che possieder 1 seguenti requisiti e essere in grado di scavare attraverso terreni contenenti massi legno e cemento e mantenere la tenuta d acqua durante l attraversamento di sabbia limo e terreni argillosi anche in presenza di una pressione dell acqua pari a 4 5 bar e fornire protezione all abrasione per testa e tutti 1 componenti della TBM soggetti ad usura a causa del terreno abrasivo previsto nel tracciato 3 5 Le case produttrici e i loro record 37 Per completare questa lunga carrellata di Mega TBM riportiamo di seguito una tabella che riassume per ciascuna delle maggiori case produttrici la dimensione massima realizzata per le proprie macchine se TIPO DI TBM DIAMETRO m OPERA REALIZZATA IMMAGINE PRODUTTRICE HERRENKNECHT TAM Herrenknecht Mixshield 19 25 Orlovski Tunnel 4 1 Alaskan Way Tunnel Hitachi 17 5 Seattle Netherlands high lt Slurry Shield 14 87 8 Techonlogies speed line The Robbins z Gripper 14 4 Company Kawasaki Slurry Shield Tokyo Metro Kuznetsovsk Seli Double Shield 10 y Railway Tunnel Lovat Mixed Face EPB m Lisbona Metro m EE Figura 3
244. nuovo by pass Il cuore della nuova circonvallazione ruoterebbe attorno alla perforazione di due tunnel di 2 67 km di lunghezza attraverso le Dolomiti Dalla met del Febbraio 2004 uno scudo TBM Herrenknecht S 251 di diametro 12 055 metri ha scavato attraverso formazioni di calcare argilla e sabbia Una volta terminato il primo tunnel la macchina stata voltata per realizzare il secondo nella direzione opposta spaziato dal primo di 8 metri Il progetto si concluso nel mese di Dicembre 2005 Herrenknecht Roma Metro Linea B1 A YA T Figura 3 17 TBM Herrenknecht impiegata per la realizzazione delle Linea B1 Roma Metro 49 L espansione della metropolitana di Roma un urgente misura necessaria in vista della congestione del traffico senza fine nelle strade dentro e fuori la citt di Roma Fino ad oggi l espansione di questa rete ferroviaria piuttosto piccola per una citt cosi grande si rivelata difficile a causa dell importanza archeologica della parte sotterranea della citt che ha ostacolato la costruzione di ulteriori stazioni della metropolitana o di altre tratte Per non entrare in collisione con testimonianze di storia romana non ancora scoperte i piani per le sezioni delle linee B1 e C hanno previsto profondit maggiori e tecnologie sempre pi efficaci 33 La decisione stata presa in favore di macchine che offrono un elevato grado di sicurezza quando si tratta
245. nzare in relazione ad un materiale pi resistente ma un minore sostegno al fronte perch decisamente pi stabile 239 Forza di spinta 45 a SL real 1 NE asd AE LLL LLL LLLLIE ri in I I I A U 0 I N anello Grafico 6 5 Andamento della forza di spinta KN realizzato dalla macchina per la tratta fino ad oggi scavata Riportiamo di seguito anche il grafico in precedenza presentato per verificare 1 passaggio di formazione della forza di contatto Grafico 6 6 direttamente legata alla forza di spinta e che merita di essere nuovamente commentato Come gi indicato sono evidenti due salti di valore significativi il primo in corrispondenza dell anello n 85 il secondo in corrispondenza del passaggio di formazione anello n 191 grafico della forza di contatto che ricordiamo rappresentare la forza fornita agli utensili di scavo affinch questi riescano a disgregare il materiale al fronte ci mostra come la difficolt ad avanzare nei primi 170 metri di galleria sia stata notevole bench venissero fornite delle spinte considerevoli alla macchina I valori poi si sono radicalmente ridimensionati fino all anello n 191 assestandosi in un intervallo pi consono per una formazione debole come le argille Il salto successivo imputabile al passaggio di formazione qualcosa che ci aspettavamo e conferma sol
246. o che 1 materiale a contatto diretto con la testa cambiato ed in particolare pi resistente necessitando una maggiore forza per essere disgregato 240 Forza di contatto 44000 42000 40000 38000 36000 34000 32000 amp 30000 28000 8 26000 5 24000 5 22000 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 T LLL ed Le d LLL gt B T 3 B N anelli Grafico 6 6 Andamento della forza di contatto KN per la tratta fino ad oggi scavata L andamento delle pressioni registrate dal sensore n 3 posizionato nella calotta della macchina evidenzia come elevati valori si siano mantenuti per tutta la tratta interessata dalle Argille a Palombini diminuendo drasticamente successivamente al passaggio di formazione Valori decisamente alti erano stati raggiunti nelle fasi precedenti all anello n 85 motivo per cui poi e stata decisa una verifica e relativo fermo Nella porzione che ha riguardato la formazione arenacea le pressioni si sono mantenute decisamente pi basse causa una maggiore stabilit del materiale con l eccezione di alcuni anelli che hanno presentato valori pi alti dell ordine di quelli relativi alle argille 24 Pressioni in calotta p 5 nM E NB a N NEN o I Fressione in calotta bar o RO L3
247. o disponibili dei campioni viene eseguito anche un test di punch penetration per conoscere il valore della fragilit della roccia in sua mancanza Tutte queste informazioni insieme a media della spaziatura e orientamento delle discontinuit se disponibili sono poi inserite nel modello di computer per calcolare i tassi di penetrazione della TBM in funzione della geometria del cutter della spaziatura del layout del profilo della testa dei giri min e della potenza di spinta della coppia e della potenza di testa disponibile I costi legati al cutters sono calcolati a partire dalla misurazione del Cerchar abrasivity Fig 5 7 7kg 15 ib HEAD Figura 5 7 Prova che consente la valutazione del Cerchar abrasivit 40 Questo test fornisce valore del Cerchar Abrasivity Index CAI che viene tradotto in vita del cutter 60 Prove di taglio di laboratorio Se sono disponibili campioni di dimensioni sufficienti provenienti dal luogo di lavoro proposto vengono eseguite prove di taglio di laboratorio utilizzando una macchina di taglio lineare LCM vedi Fig 5 8 cutter penetration cylinder i cutter penetration spocers cel soddie pe od g Figura 5 8 Schema di macchina di taglio lineare 40 In questo test il campione di roccia dimensioni fino a 100 x 50 x 50 cm incastrato all interno di una scatola d acciaio pesante che fornisce il confinam
248. o meno in corrispondenza dei primi anelli di questa formazione il valore della penetrazione rimasto al di sopra delle previsioni per poi descrescere in prossimit dell anello n 226 e al di sotto del range proposto a causa del materiale con caratteristiche scadenti che ci siamo trovati a perforare per cui stata necessaria una maggiore attenzione nel condizionamento 182 Analoghe considerazioni possono essere fatte per la velocit di avanzamento per cui era stato indicato solo un valore medio corrispondente a 25 mm min In entrambi 1 grafici 6 3S 6 4S presente un valore nullo in prossimit dell anello n 272 per il quale si verificato un periodo di fermo prolungato e come abbiamo gi sottolineato in precedenza abbiamo deciso di non inserirlo all interno dell analisi Velocit di avanzamento Velocita di av Grafico 6 35 Velocit di avanzamento mm min realizzato dalla macchina nella formazione SCB 183 Penetrazione PENETRAZIONE PENETRAZIONE MAX PENETRAZIONE MIN 34 32 30 2 N anello Grafico 6 48 Andamento della penetrazione mm rot nell ambito della formazione SCB Un altro parametro che riteniamo di grande importanza la forza di spinta o anche detta forza di avanzamento che rappresenta la forza che 1 martinetti riescono complessivamente sviluppare e consente avanzamento della macchina con a carico il peso del back up sostegno del fronte e supe
249. o meno fessurate c o gi untate 0 20 ORDERED oro di scaglie di argille o gt LAYERED CLAY SHALE 75253 SEQUENCES OF MORE 2 22 MAX MORE OR LESS MIN LESS FISSURED FISSURED AND OR 22 SETE LAYERS 25 152 JONTED OF CLAY SHALE AND DIAL XU COMPETENT ROCK gt SERE 5 Sequenze ordinate di strati di roccia ed argille o argilliti pi o meno fessurati lt giuntati z c DISARRANGED Insieme caotico di strati lapidei disarri pe B colati ed argille o argilliti da intensa CLAY SMALE FROM CLAY SHALE FROM E HIGHLY FISSURED HIGHLY FISSURED AND PROS JOINTED UP TO TO SHEARED SHEARED AND FRACTURED LAYERS Argille o argilliti scagliettate per effet COMPETENT ROCK to di intense e ripetute sollecitazioni di 2 taglio di natura tettonica inglobanti ele gt menti lapidei lt z O CHAOTIC 2 sd LAT SHEARED CLAY ZI MELANGE OF SHEARED Blocchi o frammenti lapidei pi o meno al ra SHALE gt CLAY SHALE AND C terati in matrice limo argillosa di varia re 2 FRAGMENTS origine AT Cf 17 9 COMPETENT ROCK TRA 15 pra gt 2 124 7 Figura 4 13 4 14 Caratteristiche strutturali di una formazione strutturalmente complessa in funzione delle deformazioni tettoniche subite e della perc
250. o osservato che 1 valori erano decisamente pi bassi rispetto a quelli previsti 11 FIR per quanto l intervallo proposto non sia sempre stato rispettato in quanto sono presenti dei picchi notevoli ci sono sembrati associati a problematiche di altro genere e quindi abbiamo deciso di mantenerlo uguale a quello preventivato Poich la nostra analisi prevede anche di stimare quanto la macchina sia stata efficiente a meno di problematiche legate al nastro trasportare alla produzione dei conci necessari per il rivestimento definitivo e alla eventuale presenza di gas metano nella Tab 6 105 vengono riportati gli anelli in cui si sono verificate delle anomalie in tali ambiti PROBLEMATICHE SCB TIPO DI PROBLEMA N ANELLI 198 202 204 206 207 209 213 216 219 221 223 224 225 da 227 a 232 234 237 239 240 241 244 246 247 248 ORE 249 252 258 259 261 262 264 265 269 270 272 274 277 278 281 282 283 287 288 289 290 PRODUZIONE CONCI 192 193 194 195 196 197 198 205 209 TRASPORTO CONCI IN GALLERIA PRESENZA DI GAS 260 e 290 Tabella 6 10S Problematiche rilevate per la formazione delle SCB 201 Per quanto concerne la presenza di metano dobbiamo sottolineare che la registrazione di valori significativi in questo caso sono associati all ingresso in camera di scavo per la sostituzione degli utensili per il primo anello non stato possibile procedere con l operazione a causa della presenza p
251. o riportiamo la sezione geologica relativa allo scavo della Canna Nord della Galleria Sparvo dividendola in 3 porzioni e focalizzando brevemente l attenzione su ciascuna di esse Profilo geologico Canna Nord Porzione iniziale m lt lt FIRENZE e GALLERIA SPARVO E ca CANNA NORD RI SCALA 1 2000 i IMBOCCO SUD Progr 1 349 3 in eeu C 3 2 55 ono vns 46 LEGENDA GEOLOGICA DEPOSITI E COPERTURE QUATERNARIE UNITA TETTONICHE LIGURI ED EPILIGURI UNITA TETTONICHE TOSCANE Detrito Formazione diMo nghidoro Arenarie tipo Scabiazza 5 ave Unita argilloso calcarea AVC Deposito alluvionale O fio liti OF I SIMBOLOGIA GEOLOGICA Formazione diMo nghidoro intensamente mid Argillose Polige niche frattura ta a Palombini u Corpo di frana attivo Form azione di Montevenere MOV TT Faglia Formazione diMo ntevenere intensamente fratturata MOV p md Sovrascormento IE Corpo di frana quiescente a cinematismo complesso Sondaggio geognostico Figura 4 7 Profilo Longitudinale Canna Nord Porzione iniziale e Legenda geologica 29 La galleria naturale imbocca alle progressive 1 349 36 carr Nord e 1 318 36 carr Sud lungo un versante poco acclive caratterizzato da coperture detritic
252. o scavo di ciascun anello associato a momenti di fermo non derivanti solamente al montaggio del rivestimento 140 Livello di efficienza do 4 EL I Lo t e IT ENT zm TI Sm m Ep lt z 5 T pu T RE Mi E N anello Grafico 6 27A Andamento del livello di avanzamento nell ambito dell APA Il parametro complementare al precedente il coefficiente di utilizzazione dato dal rapporto tra il tempo di scavo vero e proprio e il tempo totale lavorato per questa grandezza analogamente a quanto visto per il livello di efficienza considerando la nostra macchina e le tempistiche medie che la caratterizzano il valore ottimale circa 5090 in quanto in assenza di fermi prolungati e montaggio dell anello senza problematiche la fase di avanzamento incide per la met nel tempo totale associato a ciascuno step Il Grafico 6 28A ci mostra che per le Argille Palombini tale parametro si assesta attorno al 30 5090 sottolineando che non sempre vengono ottimizzate le tempistiche di scavo e montaggio dell anello come gi riscontrato dai valori del livello di avanzamento 141 D mi 5 mi mi z mi _ 40 00 2 35 00 p
253. o tipo di formazione previsione che stata soddisfatta per la maggior parte nella tratta che abbiamo preso in esame 181 Avanzamento cjo rno mem ANELLI GIORNI METRI GIORNO N anelli gu lios e a ul D ou OQ OO Data gg mm Grafico 6 28 Avanzamento in anelli giorno e metri giorno per la formazione SCB Le grandezze che esamineremo di seguito fatta eccezione per i consumi e 1 quantitativi totali di materiale smarinato sono derivanti direttamente del file average della macchina vale a dire sono al netto dei tempi di fermo come se la macchina avesse scavato di continuo e non considerassimo il montaggio dell anello In questo modo possibile individuare quali problematiche in effetti sono associate al tipo di materiale che stiamo perforando I primi grafici riportano l andamento dei parametri che esprimono le prestazioni raggiunte dalla macchina in questa formazione penetrazione mm rot e velocit di avanzamento mm min grandezze gi citate nell ambito delle previsione delle performance di TBM e posseggono un andamento simile in quanto fra esse legate mediante il numero di giri effettuato dalla testa rpm Nel caso della penetrazione sono stati riportati anche 1 valori minimo e massimo previsti in fase progettuale che consentono visivamente di capire se le performance della macchina nelle Arenarie tipo Scabiazza sono state soddisfacenti
254. oints MPa lt 5 5 30 30 90 90 180 gt 180 Ave rating 14 25 14 0 Drillability 0 15 points DRI 80 80 65 65 50 50 40 40 Ave rating 15 10 7 3 0 Discontinuities at the tunnel face pointel lumb c pints gt per meter Orie ti ith re tL Frs Stand up time T Hours 0 lt 5 5 12 12 48 a 248 Ave rating 0 2 10 15 25 Liters sec Tabella 5 3 Parametri impiegati per il calcolo dell RME 32 Tre dei parametri presenti in tabella resistenza a compressione uniassiale spaziatura delle discontinuit e afflusso al fronte sono facilmente valutabili da un geologo esperto Il valore dello stand up time pu essere valutato dall Utilizzando l e l altezza della galleria roof span possibile stimare 1 valore del tempo di stand up mediante 1 grafico riportato in Fig 5 10 es Roof Span 01 10 10 10 10 10 10 Stand up Time hr Figura 5 10 Valutazione del tempo di stand up mediante e l altezza della galleria 37 94 Una volta determinato l RME possibile stimare un Indice Medio d Avanzamento Averange Rate of Advance dalla Fig 5 11 ARAT 0 422HMEp 11 61 0 658 I n3 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10C RMEo Average rate of advance ARAT m day Figura 5 11 Stima dell ARA a partire dall RME 32 L RME
255. ologico della galleria Sparvo con il raffronto della sintesi dei dati raccolti dal BEAM evidenziano la stretta correlazione tra gli abbassamenti del valore di PFE con le zone di passaggio tettonico APA MOH APA SCB e probabile faglia interna a SCB Si pu rilevare inoltre un aumento progressivo della resistivit con il progredire degli scavi in corrispondenza degli stessi passaggi tettonici sopra menzionati 176 FIRENZE 8 8 v o Lu og DD 5 ol Or o 5 2 7 gt M5 7I7 1617 ITE UP 4 EBEN _ Figura 6 9 Ricostruzione dell andamento del della ivit in funzione del profilo geologico della tratta fino ad oggi caliz in e 177 Assieme al BEAM per confermare il passaggio di formazione stata necessaria l osservazione del materiale trasportato dal nastro in generale Argille ed Arenarie presentano visivamente delle caratteristiche differenti in termini di colore e granulometria Mediante le telecamere e l osservazione diretta del nastro trasversale e parte di quello in galleria stato possibile verificare che il materiale scavato e trasportato era cambiato in particolare nelle prime fasi di avanzamento all interno della formazione arenacea sono stati individuati materiali di grossa pezzatura che avrebbero anche potuto comportare delle problematiche in prossimit delle tramogge Per ridurre dimensionalmente quest
256. opra citati ma ci forniscono un idea ulteriore sulle caratteristiche della formazione Arenarie tipo Scabiazza 202 Il Grafico 6 255 mostra l andamento della fresabilit definita come velocit di penetrazione mm per giro della testa che la TBM riesce a sviluppare in rapporto alla spinta e indica la difficolt che la macchina ha avuto nell avanzare all interno della formazione in relazione al tipo di scavo eseguito l andamento presenta un abbassamento successivamente all anello n 226 motivato dalle caratteristiche del materiale che si sono fatte pi avverse per lo scavo Fresabillit aes 5 x Grafico 6 255 Andamento della fresabilit nell ambito della SCB Di seguito sono graficati il livello di sistematicit dell avanzamento rappresentato dal rapporto tra il tempo di scavo e di posa dell anello di rivestimento e 1 livello di efficienza del sistema rappresentato dal rapporto tra fermi e ciclo di avanzamento Per il primo tanto pi questo ha un valore vicino ad 1 pi significa che tempo di scavo e tempo di posa dell anello coincidono che significa ottimizzazione delle attivit principali che caratterizzano ogni sfep di avanzamento Se il valore tende ad aumentare si evince che sto impiegando pi tempo per la realizzazione del vero e proprio scavo a discapito del tempo che impiego per montare Viceversa se il valore diminuisce impiego un tempo maggiore per il montagg
257. ortato in Tab 6 13A separando il consumo associato alla fase di scavo e quello associato alla fase di montaggio del rivestimento il primo decisamente 159 elevato del secondo in quanto durante il posizionamento dei conci nastro trasportatore coclea e testa sono fermi e gli unici elementi in movimento in pi rispetto alla fase di avanzamento sono il segment feeder il segment crane l erettore Per quanto riguarda il valore totale questo si assesta entro il range proposto in precedenza ANELLO N 110 ENERGIA ELETTRICA SCAVO kWh 4737 92 ENERGIA ELETTRICA MONTAGGIO ANELLO kWh 1003 78 ENERGIA ELETTRICA TOTALE kWh 5741 70 Tabella 6 13A Energia elettrica impiegata per la realizzazione dell avanzamento n 110 Poich la nostra analisi prevede anche di stimare quanto la macchina sia stata efficiente a meno di complicazioni legate al nastro trasportare alla produzione e trasporto dei conci necessari per il rivestimento definitivo e alla eventuale presenza di gas metano nella Tab 6 14A si riporta la mancanza di tali problematiche per l anello n 110 PROBLEMATICHE ANELLO N 110 NASTRO TRASPORTATORE TRASPORTO CONCI IN GALLERIA PRESENZA DI GAS METANO N Tabella 6 14A Problematiche riscontrate per l avanzamento n 110 NO PRODUZIONE CONCI NO NO O Come detto altro fattore fondamentale per capire effettivamente il motivo per cui un anello abbia presentato prestazioni migliori rispetto ad un altro
258. oso rock mass factors e parametri operativi della macchina machine factors All interno delle due categorie sopra citate sono presenti diverse voci sinteticamente riportate in Tab 5 1 PARAMETRI AMMASSO ROCCIOSO OPERATIVI DELLA MACCHINA Spinta per cutters M Fratturazione dell ammasso Vita utile dei cutters Spaziatura dei cutters Porosit Diametro dei cutters d Coppia e giri al minuto della testa rpm Solidit alle vibrazioni e ai colpi Durezza abrasivit Curvatura e diametro D della testa Equipaggiamento del back up Tabella 5 1 Principali fattori che influenzano le prestazioni di una TBM Perforabilit DRI Capacit della macchina di generare blocchi o grossi frammenti E necessario sottolineare che all interno dei fattori dell ammasso roccioso sono comprese sia le propriet della roccia intatta sia le propriet delle discontinuit 79 5 2 Principi di base dei modelli di previsione In generale 1 metodi per la previsione delle prestazioni delle TBM si basano su uno o pi dei seguenti principi fondamentali 1 mappatura del campo e o test 2 prove di laboratorio a piccola scala test indice 3 prove di laboratorio su larga scala 4 metodi empirici 5 modelli teorici Ad esempio modello NTH Norwegian Institute of Technology 1994 di previsione delle prestazioni una combinazione dei principi fondamentali numero 1 2 e 4 mentre la metodolo
259. prevenire l eventuale formazione di accumuli di gris 61 Da quanto sopra indicato si possono desumere 1 principi fondamentali del sistema di smarino a pressione bilanciata ovvero il terreno scavato essere scaricato continuamente attraverso la coclea mantenendo in contemporanea una pressione sufficiente sul terreno al fronte di scavo Operativamente quando la macchina avanza deve e mantenere completamente piena la camera di pressione e supportare il fronte e smarinare metodo migliore per eseguire quest operazione di controllare 1 volume del materiale scavato e di quello smarinato in modo che rimangano sempre uguali 4 4 2 Descrizione della macchina Di seguito verranno riassunti i principali componenti della fresa e la loro funzione nel corso dello scavo TESTA DI SCAVO La testa di scavo composta da diverse parti e la struttura responsabile della trasmissione della potenza e i disc cutter che distaccano il materiale presente al fronte e 1 coltelli raschiatori sono utensili di scavo dotati di un tagliente speciale realizzato con metallo duro Essi vengono avvitati in portacoltelli raschiatori e possono essere cambiati dal retro della testa di scavo e i buckets provvedono all asporto del materiale distaccato Essi proteggono anche 1 disc cutter da eventuali danneggiamenti copy cutter uno di tipo disco e uno di tipo ripper che quando si trovano in posizione
260. r riuscire a scavare il materiale quanto per mantenere stabile il fronte considerazione gi verificata con il Grafico 0 5 Per questo parametro proporremo un aggiustamento del range in relazione a quello che abbiamo appena verificato graficamente 121 Pressi in calotta PRESSIONE IN CALOTTA PRESSIONE IN CALOTTA MAX ressione IN PRESSIONE IN CALOTTA MIN E 2 E sl __ WAT VIV SA zu Y E d 7 d uS N anello Grafico 6 7 Andamento della pressione in calotta bar nell ambito della formazione APA A partire dal volume di materiale scavato durante ogni step di avanzamento pu essere valutato l eventuale prodursi di sovrascavi o vuoti al contorno del profilo di scavo cosi da predisporre 11 corretto quantitativo di malta cementizia per le iniezioni a tergo del rivestimento La verifica del peso del materiale scavato avviene come precedentemente detto mediante un sistema a due bilance poste sul nastro trasportatore pi l ausilio di una terza bilancia posta nella parte esterna del nastro in prossimit della discarica provvisoria che nell ambito di questa analisi non impiegheremo In funzione della densit del materiale scavato e del volume di scavo previsto per ogni sfep di avanzamento calcolati il primo mediante dei sensori di consistenza posti in camera di scavo
261. ra l indice RME e il Tasso Medio di Avanzamento Teorico ARA della macchina di scavo ha portato alle raccomandazioni generali che seguono per la scelta del tipo di TBM da impiegare 97 Per i terreni con una fresabilit molto buona con RME gt 80 gt 45 MPa le TBM aperte sono le macchine che offrono le migliori performance mentre nel caso di lt 45 MPa ma RME 80 le TBM a doppio scudo sono preferibili Per terreni di buona fresabilit con un RME tra 70 e 80 punti tutti 1 tipi di TBM mostrano performance simili se gt 45 MPa In caso di resistenza a compressione uniassiale della roccia inferiore a 45 MPa le TBM aperte offrono vantaggi molto minori rispetto le TBM a scudo singolo Per terreni di media o scarsa fresabilit con RME 70 punti le TBM a scudo singolo sono le pi appropriate 5 4 Criticit e soluzioni applicative dei metodi di previsione I metodi sopra descritti sono quelli maggiormente utilizzati nella pratica attuale ma nel caso che ci prefiggiamo di analizzare in questo elaborato diventano di difficile applicazione per le ragioni che riporteremo di seguito Metodo NTH Norwegian Institute of Technology prevede che si conoscano parametri dell ammasso roccioso fra cui informazioni sulle discontinuit indice di perforabilit e abrasivit di cui non disponiamo e che vengano effettuate prove su campioni prelevati dal tunnel Poich la TBM impiegata per la realizzazione d
262. ramento dei vari attriti Tanto maggiore tanto pi la macchina avanzer velocemente e solitamente fortemente dipendente della resistenza del materiale in quanto vero che deve aumentare in corrispondenza di una formazione pi dura ma anche vero che in questa condizione il fronte si auto sostiene Per la formazione in esame caratterizzata da resistenza e stabilit del fronte maggiore l andamento andato a decrescere al di sotto dei valori proposti in sede progettuale raggiungendo valori pi bassi successivamente all anello n 226 per il peggioramento delle caratteristiche del materiale arenaceo Mediamente bench la resistenza della formazione da scavare sia andata ad aumentare un corrispettivo aumento della stabilit di questo ha consentito mediamente di raggiungere buone prestazioni in avanzamento per l intera tratta esaminata anche con valori non elevatissimi di forza Il range fornito stato aggiustato in relazione ai valori registrati durante l avanzamento 184 Forza di spinta SPINTA SPINTAMAX GSPINTAMIN 100000 95000 90000 85000 OF 75000 m 10000 TO A DAT TO Ao 50000 18000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 Forza di spinta ___ A O V ___ Oo COo f COo fi lil Lr Grafico 6 58 Andamento della
263. rante l avanzamento in esame finisce a tergo del rivestimento montato ma in corrispondenza del fine scudo vale a dire 3 4 anelli precedenti a quello analizzato 155 Iniezioni a tergo del rivestimento TT META ACCELERANTE YO NIE TEORICO VOLUMETOTALE 32 00 30 00 28 00 26 00 24 00 22 00 20 00 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 MONTAGGIO ANELLO N N EN la 2 E 5 E p E f e e 5 gt 14 29 22 14 32 42 14 36 02 14 39 27 14 42 42 14 46 02 14 49 22 14 52 42 14 56 02 14 59 22 15 02 42 15 06 02 15 09 22 15 12 42 15 19 22 15 22 42 15 39 22 15 42 42 15 52 42 15 56 02 15 59 22 16 02 42 15 09 27 16 12 42 16 16 02 16 19 22 16 26 02 16 29 22 16 32 42 16 36 02 16 42 42 tei Orario hh mm s Grafico 6 44 A Quantitativo di malta accelerante iniettati volume totale iniettato e indicazione del volume teorico da iniettare m nell ambito dell anello n 110 Percentuali bicomponente 6 0 E QUANTITA INIEZIONE MALTA m3 _ TOTALE ACCELERANTE m3 Grafico 6 45A Ripartizione dei quantitativi di malta e di accelerante nella miscela bicomponente dell anello n 110 Per quanto riguarda 1 consumi necessari al condizionamento del materiale abbiamo deciso di riportare in grafici separati 6 48A e 0 49 1 quantitativi di tensioattivo proveniente dal ser
264. rasso sigillante e della miscela bicomponente dotato di un sensore di pressione quindi possibile verificare in ogni istante che la pressione di iniezione del grasso sigillante sia mantenuta maggiore rispetto alla pressione di iniezione della miscela bi componente 68 COCLEA DI ESTRAZIONE DELLO SMARINO SCREW CONVEYOR La coclea di smarino ha il compito di estrarre il materiale scavato mantenendo la pressione della camera di scavo La coclea di estrazione del materiale scavato possiede le seguenti caratteristiche e diametro pari a 1 6 m e lunghezza pari 21 m circa e inclinazione rispetto all orizzontale di 27 amp y O gt resto 7 br 22 ms r 251 7 prac cs i Nil D Figura 4 34 4 35 Particolare della coclea e sezione dello scudo con indicazione della coclea 15 situata tra la parte inferiore della camera di scavo e il secondo livello del primo carro del back up inserita all interno di un cilindro di acciaio ed azionata da 4 motori idraulici Essa permette l estrazione del materiale scavato dalla camera di scavo e 1 convogliamento di questo sul nastro trasportatore essendo presente all estremit finale della coclea una tramoggia preposta a questa funzione 69 2 i Lanz LH L m AA E
265. rato distingue fra 10 TBM lo scavo di gallerie in ammassi rocciosi per lo scavo di lunghe gallerie in rocce di resistenza medio alta TBM per lo scavo di gallerie in terreni sciolti per lo scavo di gallerie di lunghezza limitata in terreni generalmente omogenei e sciolti AMMASSI ROCCIOSI TERRENI SCIOLTI Hydro Shield Slurry Shield singolo scudo Doppio scudo Figura 2 6 Classificazione impiegata nell ambito di questa tesi Air Pressure 2 3 Le varie tipologie di TBM Sulla base della classifica che abbiamo deciso di utilizzare faremo distinzione fra macchine di scavo in roccia e macchine di scavo in terreni sciolti dandone una breve descrizione in termini di tipologia di macchina principio di funzionamento e componenti principali 2 31 TBM lo scavo in ammassi rocciosi Le macchine di scavo in roccia possono essere suddivise in 3 categorie principali BM aperte e TBMasingolo scudo TBM a doppio scudo T BM aperte Sono utilizzate nel caso in cui il fronte di scavo e 1l terreno circostante siano caratterizzati da elevate capacit autoportanti e per le quali non richiesta un applicazione immediata di sostegni 11 Il ciclo di lavoro discontinuo comprende le seguenti fasi a scavo per una lunghezza pari alla corsa dei pistoni b riposizionamento dei gripper ripresa dello scavo Un tale tipo di TBM consiste di e elementi mobili quali la te
266. ratto sono previste 8 stazioni di cui 4 da costruire in sotterraneo Per la realizzazione di questo tunnel lungo 5 344 km stata utilizzata una TBM EPB di diametro 9 15 metri che ha scavato attraverso tufo limo argilla e ghiaia a partire dal Novembre 2005 Il progetto si concluso con successo nel Febbraio 2009 3 4 I grandi progetti per il futuro Nei paragrafi precedenti abbiamo elencato macchine gi impiegate nei vari progetti sparsi per 1 Mondo ma come gi citato prevista a breve la realizzazione di altre due grandi macchine 36 Di seguito accenneremo brevemente questi due progetti futuri Herrenknecht Orlovski Tunnel Da molti anni ormai i diametri nello scavo meccanizzato sono gradualmente aumentati superando via via 1 record raggiunti All inizio di Giugno 2011 la Nevskaya Concession Company ha richiesto ad Herrenknecht la costruzione di una TBM Mixshield per lo scavo dell Orlovski Tunnel che congiunge le due met del centro di San Pietroburgo sotto 1 fiume Neva Con il diametro di 19 25 metri sar la TBM 1 diametro pi grande al Mondo caratterizzata e back up lungo 82 metri 3800 tonnellate di peso complessivo 8400 kW di potenza di spinta sulla testa L inizio della perforazione prevista nella primavera del 2013 mentre la conclusione dei lavori indicata per il 2016 Alaskan Way Tunnel Hitachi Il Washington State Department of Transportation ha assegnato il co
267. recedenti che anzich prendere in esame solo una formazione alla volta analizzeranno nella sua totalit la tratta fino ad adesso scavata cosi da evidenziare le variazioni che una grandezza ha subito nel passare da un tipo di materiale all altro I dati impiegati fanno riferimento a quelli riportati negli allegati A e B e quindi a quelli derivanti direttamente dal file average della macchina Il primo grafico Grafico 6 2 che analizziamo e che ci sembra significativo quello che riporta il numero di anelli montati giornalmente evidente come il numero sia cresciuto in maniera considerevole successivamente al 21 Dicembre vale a dire successivamente al periodo di fermo prolungato nella porzione finale delle Argille a Palombini e nella porzione da noi analizzata delle Arenarie tipo Scabiazza sintomo che lo scavo risultato semplice e caratterizzato da un numero minore di problematiche Anelli giorno 98 2 _________ _______ gt gt 5 pei do e C EE OO i _____ el ________________ D LLL LL p i e 2 l 2 psum _____________________ ____________________ a rr arr h LU A E II n 1 lt 05 27 dg 26 Gr
268. renaria tipo Scabiazza 22 CONDAT HEW CONDAT GR 30 e eA gt S E pr aa S gt ui ca T T Feit YO tS Et FO Fear TO FS 9E YO FS 5c 9o YO Fo FS SI Feel TS g0 ga TO pa TO Fosso EO 15 50 FS LT 50 Ferro FS OT EO Fe LESE FS EE EI Fedro rS S5 EO Fete ta 50 Festo Foglio F6 60 Eg 75 50 50 ged rS S550 F6 SS 00 FS 1500 Fe gtr ca tS tt ca Fe 60 Foole cI Orario hh mm 55 Grafico 6 49S Quantitativi di Condat e Condat GR 30 EP2 consumato nell ambito dell anello n 195 Consumo Condat W R89 Ill PEPS YO PLIS tO PSLP VO E YO PSLE tO PEPE YO PLIE YO PSLT VO E PZ YO PLIZ tO vc LU VO E PIO 29561 L0 VO PEPO 1 10 0 5 16 50 PEPS EO 1 15 50 5 14 50 E Pr O 1 50 5 15 50 75 75 50 1 15 50 5 15 50 75 75 50 71 15 50 PSLI 50 EO 1 11 0 70 10 50 75 70 50 1 10 50 Le 75 76 20 71 15 20 75 14 20 E Pr 20 PLIP ZO PSLE ZO Orario hh mun Grafico 6 51S Quantitativi di Condat WR89 consumato nell ambito dell anello n 195 consumo di energia elettrica riportato in Tab 6 13S separando 1 cons
269. rmazione delle APA Per quanto concerne la presenza di metano dobbiamo sottolineare che la registrazione di valori significativi in questo caso non hanno comportato fermi 1 primo perch dovuto all ingresso in camera di scavo per delle verifiche e quindi la macchina era gi ferma il secondo il riscontro di un rilevamento che non ha innescato allarmi non causando quindi ritardi nell avanzamento Per la tratta delle Argille a Palombini non si sono verificate venute di acqua e conseguentemente non abbiamo avuto ritardi nell avanzamento della macchina e per quanto concerne 1 consumi non stato necessario l impiego di bentonite come visibile dalla Tab 6 8A Per considerare il fattore umano mediante l ausilio dei rapportini di scavo stato valutato il tempo lavorato in ore e il numero di anelli montati da ciascuna squadra Sono presenti 5 137 squadre che abbiamo indicato con le sigle P1 P2 P3 P4 e P5 riferendoci al pilota che presente per la stessa Nei Grafici 6 23A e 6 24A riportiamo in percentuale le ore lavorate e gli anelli montati da ciascuna squadra indicando anche la percentuale comune a pi di una squadra C verificatasi nel periodo natalizio e quella in cui non abbiamo alcuna indicazione P nei periodi di fermo prolungato e all imbocco della galleria Tempo totale lavorato Anelli montati ciascuna ciascuna squadra nelle squadra nelle 04 zag D 02 Graf
270. rrispondenti a 500 g di materiale di densit 2 65 g cm della frazione 11 2 16 0 mm viene utilizzato come materiale di campione in ciascuna prova Il valore di fragilit S definito come la percentuale di materiale che passa il setaccio 11 2 mm dopo 20 frazioni del peso test di Siever per ricavare 11 valore di J Fig 5 2 eseguito un trapano in miniatura Il trapano specifico per ciascuna prova cos da garantire una costante geometria Il valore J di Siever SJ rappresenta la penetrazione in 1 10 di mm dopo 200 rotazioni del trapano Il cosiddetto Drilling Rate Index DRI si ricava dalla fragilit dal valore J di Siever come illustrato in Fig 5 5 83 30 LATA 5 70 50 50 EZ a 5 30 2222 70 2222222222 90 10 X 20 30 40 60 60 70 80 05 1 2 3 5 10 2030 50 100 BRITTLENESS VALUE ABRASICN VALUE AV Figura 5 5 Grafici che consentono il calcolo del DRI 40 Nel test di abrasione Fig 5 4 1 materiale di roccia schiacciato con granulometria pi piccola di 1 mm alimenta una piastra d acciaio rotante il valore di abrasione AV definito come la perdita di peso in mg di un esemplare di metallo duro dopo 100 rotazioni della piastra tempo della prova 5 minuti Il cosiddetto Wear Index BWI definito come combinazione del DRI e 1 valori di abrasione vedi grafico precedente Questo indi
271. sarebbe pi facile eseguire delle ispezioni al fronte e prelevare dei campioni nel caso di una galleria in ambito roccioso piuttosto che in uno scavo in terreno sciolto proprio per una maggiore stabilit del fronte che nel secondo caso spesso viene meno Alcune delle difficolt esaminate possono essere in parte superate adottando opportuni accorgimenti per ottenere dei campioni sui quali eseguire le prove di laboratorio ad esempio si potrebbe pensare di carotare in diversi punti il rivestimento definitivo prelevando il materiale della formazione entro cui si inserita la galleria Un limite a questa soluzione rappresentato dalle armature presenti nei segmenti prefabbricati del rivestimento che 1 carotaggio dovrebbe per quanto possibile evitare di intaccare Senza dimenticare che un numero limitato di carotaggi in questo contesto complesso e poco noto non fornirebbe delle informazioni di carattere globale ma indicazioni di tipo puntuale per quelle formazioni definite tali come le Argille a Palombini Le misure indirette quali le misure geofisiche in particolare la sismica potrebbero essere utili nell individuazione di zone allentate presenti davanti al fronte di scavo Queste non fornirebbero indicazioni in merito ai parametri geomeccanici sopra citati ma darebbero informazioni utili 99 sulle porzioni dell ammasso indebolite ovviamente con 1 limiti che le misure indirette comportano necessario possedere una buona cono
272. scenza delle formazioni che si presume di andare ad incontrare e delle loro caratteristiche per poter meglio interpretare 1 risultati che quest analisi fornisce prelievo del materiale dal nastro trasportatore potrebbe essere un alternativa valida se il materiale estratto fosse di dimensioni idonee per le prove di laboratorio e non fosse stato condizionato in maniera consistente in quanto tale condizionamento potrebbe alterarne le propriet e il comportamento una volta sottoposto ad analisi Come accennato l ingresso in camera di scavo un opzione possibile ma rara in quanto vi si accede se sono necessarie ispezioni al fronte e per eseguire la sostituzione degli utensili di scavo vale a dire ogni 2 mesi circa in relazione al tipo di materiale che andiamo a scavare Se in queste occasioni decidessimo di prelevare dei campioni si riproporrebbe la problematica del numero e se quei prelievi risultano rappresentativi dell intera formazione Gli accorgimenti che possono essere adottati sono validi limitatamente ad alcune informazioni necessarie per l adozione dei metodi di previsione sopra segnalati ma non sopperiscono a tutte le mancanze che abbiamo sopraelencato per ciascun metodo Quello che ci prefiggiamo di fare a questo punto di sfruttare la conoscenza del comportamento della macchina nelle formazioni attraversate per realizzare un modello di previsione delle performance da adottare per la seconda canna che verr sc
273. si debba intervenire affinch non vi sia infiltrazione di questa in galleria a tale scopo sono predisposte delle linee di iniezione di bentonite esternamente allo scudo che consentono la creazione di uno strato impermeabile che dovrebbe impedirne o quanto meno rallentarne l ingresso Fattore umano nel momento in cui non si rilevano malfunzionamenti o problematiche che possano rallentare l avanzamento della macchina le prestazioni migliori o peggiori che possono essere raggiunte dipendono dalle capacit e dall esperienza della squadra che in quel turno si trova ad operare in galleria Come abbiamo precedentemente visto nel caso dell Indice RME di Benjawski questo un parametro che viene utilizzato per apportare delle correzioni ritenendolo indicativo per eseguire delle considerazioni sull avanzamento della macchina 105 Nel caso in esame ognuna delle 5 squadre presenti ognuna associata ad un pilota verranno valutati per ognuna delle formazioni analizzate iltempo totale lavorato e gli anelli effettivamente montati indipendentemente che siano anche stati scavati dalla stessa squadra In questo modo sar possibile verificare l efficienza di una squadra rispetto all altra Evidenziamo che la squadra indicata con P4 compare solo nelle prime fasi di scavo mentre successivamente le squadre che si alternano sono P1 P2 P3 e PS Manutenzione comprende sia quello ordinaria eseguita con cadenza giornaliera set
274. sile 61 62 dell ARM 13 RIPARATO Figura 6 11 Layout degli utensili sulla testa con indicazione di quelli sostituiti e non 14 Riportiamo di seguito il totale dei consumi che hanno caratterizzato la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza per quanto riguarda liquidi condizionanti miscela bi componente grassi bentonite ed energia elettrica LIQUIDO CONDIZIONANTE SCB POLIMERO POLIMERO POLIMERO ACQUA ACQUA 1 m 2 m AP m SCHIUME STATORE m TOTALE D6 1 3106 9273 MISCELA ENERGIA MALTA ACCELERANTE TOTALE 2745 TOTALE 1003908 GRASSI kg SCB 30 CONDAT HBW kg CONDAT WRS89 kg TOTALE 2230 08 3432 10 48266 52 199 SCB BENTONITE m TOTALE 0 31 Tabella 6 45 6 55 6 65 6 75 6 85 Indicazione dei consumi per la tratta esaminata delle SCB I valori registrati dalla macchina precedentemente esposti nei grafici e 1 valori previsti in sede progettuale sono stati confrontati ottenendo cosi dei range per 1 parametri considerati per la formazione delle Arenarie tipo Scabiazza che riportiamo nella Tab 6 98 Tali valori verranno impiegati nella seconda parte dell elaborazione quando analizzeremo gli anelli migliori peggiori per verificare se gli andamenti medi appena valutati sono stati rispettati oppure sono presenti dei valori anomali che ci consentano di motivare le elevate basse prestazioni stabilite RANGE SCB PARAMETRO MIN MAX VELOCITA DI AVANZAMENTO mm
275. sta di scavo rotante e sistema principale di trasporto dell abbattuto un elemento fisso che contrasta 1 pistoni di spinta attraverso uno o pi coppie di gripper che ancorano la TBM sul contorno della galleria una zona di coda che contiene il meccanismo di avanzamento e gli elementi di back up Queste frese vengono impiegate quando e le formazioni rocciose sono sostanzialmente stabili sono impiegati supporti tradizionali quali bulloni centine e spritz beton a distanze dal fronte comprese fra 3 m e 30 m e non si hanno diametri di scavo notevoli non superiore ai 9 metri in quanto le problematiche per l avanzamento la stabilit crescono in maniera considerevole Fra questi tipi di macchina riconosciamo le frese tipo Robbins che posseggono la pi semplice configurazione possibile tra le macchine aperte essendo costituite essenzialmente da due elementi uno di contrasto stazionario posizionato nella parte retrostante della macchina contenente un sistema di contrasto a roccia denominato gripper ed uno di lavoro traslante formato essenzialmente dalla testa fresante dal supporto delle testa dalla trave centrale e dal convogliatore a nastro TESTA ROTANTE DI SCAVO MAIN GRIPPERS e o B e s MOTOR PRINCIPALI AZIONAMENTO TESTA SCUDO SUPPORTO TESTA CILINORI IORAULICI DI SPINTA Figura 2 7 Schema di TBM di
276. stava scavando e in parte a problemi logistici e meccanici che si sono presentati nella macchina Come gi detto non sono stati considerati 1 periodi prolungati di fermo necessari per eseguire delle verifiche accurate a seguito di forti pressioni presenti al fronte che avrebbero del tutto falsato l analisi che di seguito proponiamo Ripartizione dei tempi APA MAVANZAMENTO BOCOSTRUZIONE ANELLO Grafico 6 1 Ripartizione delle tempistiche nella formazione APA Per quanto riguarda l avanzamento valutato in anelli giorno montati andato via via incrementandosi con 1 procedere dello scavo cos come si evince dal Grafico 6 2A durante le fasi iniziali di perforazione il numero di anelli posizionati non superava il 2 mentre nella parte finale della tratta si sono raggiunti anche gli 8 anelli montati in un unica giornata lavorativa In sede progettuale si era parlato di una media di 5 anelli al giorno per questo tipo di formazione che stata ampiamente soddisfatta dopo l inizio di ottobre 116 Avanzamento giorho se ANELLI GIORNI METRI GIORNO N anelli 8 6 5 4 3 2 1 0 Data gg mm Grafico 6 2 Avanzamento in anelli giorno e metri giorno per la formazione APA Le grandezze che esamineremo di seguito fatta eccezione per 1 consumi e 1 quantitativi totali di materiale smarinato sono derivanti direttamente del file average della macchina vale a dire sono al netto dei tempi di fermo
277. stazioni delle TBM basati su indagini teoriche empiriche e semi empiriche tutti per rispondere a una domanda di base Come possibile stimare accuratamente il tasso di penetrazione di una TBM e valutare l interazione tra le condizioni dell ammasso roccioso e le caratteristiche operative della TBM Questo probabilmente dovuto al fatto che la previsione delle prestazioni di una TBM comporta la comprensione del processo di frammentazione della roccia in vasta gamma dalla micro scala cio l interazione superficiale fra il cutter e la roccia alla scala macroscopica tra cui l interazione fra l ammasso roccioso e la TBM La correlazione tra le performance della TBM e le propriet dell ammasso roccioso da un punto di vista tecnico non un compito facile e rappresenta ancora una parte importante di qualsiasi progetto che comprenda l uso di una macchina TBM Ci dovuto alla necessit di valutare i costi e pianificare le varie fasi del progetto di scavo come pure per sviluppare le informazioni necessarie per un affidabile confronto tra 1 vari metodi di costruzione dei tunnel scavo meccanizzato vs drill amp blast Le performance di una TBM sono misurate sia in termini di tassi di penetrazione che in tassi di avanzamento Il tasso di penetrazione PR definito come la distanza scavata diviso 1 tempo necessario a realizzare lo scavo mentre la velocit di avanzamento AR la distanza effettivamente scavata e rivestita diviso
278. stesso Per raggiungere tale scopo la camera di scavo rimane sempre completamente piena di materiale scavato e condizionato Sulla paratia sono presenti 6 punti di iniezione 4 alimentati da linee indipendenti e 2 alimentati da linee condivise 1 punti di iniezione presenti lungo la coclea di schiume e o polimeri e o acqua che permettono di realizzate il condizionamento del materiale scavato all interno della camera di scavo in modo da ottenere un materiale plastico adatto per una corretta trasmissione della pressione di sostegno al fronte e 11 trasduttori di pressione celle di pressione posti a diverse altezze che forniscono in tempo reale 1 valori della pressione del materiale scavato e condizionato all interno della Camera autorizzazione avanzamento Se o8 Figura 4 25 4 26 Disposizione dei gruppi di spinta e dei sensori di pressione di terra sulla testa 15 Sar possibile variare la pressione al fronte di scavo modificando l equilibrio tra materiale scavato e materiale rimosso 64 Un opportuno sistema di controllo del materiale estratto realizzato mediante opportune bilance con controllo incrociato e tutta la strumentazione e software necessaria alla visualizzazione in tempo reale dei valori in cabina di comando In aggiunta a sistema di bilance e con lo scopo di garantire il riempimento della camera di scavo lastessa equipaggiata con un sistema di rilievo dello stato di riempime
279. t Madrid Barcellona Parigi il completamento della sezione incompiuta tra Barcellona e il confine con la Francia sul lato spagnolo previsto entro il 2012 Questo tunnel dovrebbe attraversare Girona citt nel Nord della Catalogna il 20 Aprile 2010 lo scudo chiamato Gerunda di diametro 12 11 m ha iniziato perforare il tunnel di lunghezza 2 9 km Nel Settembre 2010 la macchina ha raggiunto il primo obiettivo intermedio posto dopo 1 3 km di perforazione Dopo una completa revisione la macchina ha perforato 1 rimanenti 1 6 km raggiungendo il suo obiettivo finale il 7 Luglio 2011 La messa in funzione dell opera prevista per il 2012 Herrenknecht S 442 Barcelona Metro Line 9 Figura 3 15 TBM Herrenknecht 5 442 impiegata per la realizzazione della Barcelona Metro Line 9 49 3l Le 5 linee che trasportano di 300 milioni di passeggeri ogni anno attraverso la capitale della Catalogna prevedono un ampliamento mediante ulteriori 3 linee in fase di costruzione fra le quali anche la Linea 9 Con una lunghezza di 43 km e con 49 stazioni diventer la linee pi lunga Europa e collegher l aeroporto a sud di Barcellona con il sobborgo di Santa Coloma de Gramenet Quattro scudi EPB stanno gi lavorando alla costruzione della nuova Linea 9 e i primi 2 Herrenknecht S 461 e S 279 con un diametro di 9 37 m hanno gi raggiunto 1 loro obiettivi ilterzo Herrenknecht EPB S 221 ha iniziato ha perfor
280. t degli Studi di Bologna A A 2009 2010 RMi A rock Mass Characterization System for Rock Engineering Purposes Ph D Thesis on RMi Department of Geology Faculty of Mathematics and Natural Sciences Discussed at University of Oslo 1995 252 11 Pepe Gabriele 12 Sorgia Luca 13 Toan D Nguyen Rivestimenti di gallerie in conci prefabbricati sperimentazione e analisi Tesi di Dottorato Discussa all Universit degli Studi di Napoli Federico II 2008 2009 Descrizione Funzionamento e analisi prestazionale delle macchine di scavo meccanizzato Tesi di Dottorato Discussa all Universit degli studi di Cagliari Dipartimento Ingegneria e Tecnologie Ambientali 2008 2009 TBM and Lining Essential Interfaces Tesi di Laurea Discussa Politecnico di Torino A A 2006 200 Documenti Privati Documenti di Cantiere 14 Herrenknecht AG 15 Herrenknecht AG 16 H E Logistik GMBH AG 17 H E Logistik GMBH AG 18 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa 19 RTI Vianini Spa Toto Spa Profacta Spa Procedure I Accesso in camera di scavo Procedure II Descrizione della matrice causa effetto e Ventilazione della TBM Procedure III Identificazione del vuoto Canale del nastro trasportatore Trasporto degli utensili di scavo e Foro di sondaggio Procedure IV Sostituzione delle spazzole di coda Pulizia delle linee della malta e Riavvio dopo l arresto S 574 General
281. ta pressione dai consumi totali di acqua quella addizionata alla schiuma e quella fornita allo statore 128 MPOLIMERO SERE 1 BPOLIMERO sERB 2 MPOLIMERO AP mi gt eo d Izion Fal 06210 Cio GOT un un E o en e m oom e unm E en e c0 dc d 0d e d e mmm I coc oar zur rreunpod rarer yeni ond C N anelli Grafico 6 16A Quantitativi di tensioattivo e polimero ad alta pressione iniettato nell ambito della formazione APA Poich 1 polimero ad alta pressione ha la funzione di disgregante a differenza del polimero proveniente dai serbatoi 1 e 2 che rappresenta le vere e proprie schiume questo viene iniettato solo in alcuni casi per lubrificare la parte centrale dell area di scavo onde evitare che il materiale tenda ad impaccarsi al centro della testa Nel complesso possiede un andamento solo quando risulta realmente necessario 2 decrescente con presenza di picchi occasionali Per quanto riguarda il tensioattivo la percentuale maggiore arriva direttamente dal serbatoio 1 in quanto il serbatoio 2 non viene impiegato se non in caso di necessit di maggior quantitativo di liquido nel caso di mancato funzionamento del serbatoio 1 Nelle prime
282. taglio a piena sezione garantendo un confinamento e sostegno del fronte di scavo pressurizzando il fluido di scavo all interno della camera Generalmente il fango bentonitico che viene preferito per il suo comportamento tixotropico e perch forma una pellicola impermeabile al fronte cake Tali macchine permettono al fluido di fuoriuscire dalla camera di scavo verso l esterno attraverso regolari variazioni di pressione assieme al materiale che viene estratto attraverso pompe centrifughe che lo portano verso l impianto di separazione in superficie Il ciclo di lavoro discontinuo e comprende a avanzamento per una lunghezza pari alla corsa effettiva dei pistoni di spinta b montaggio dell anello del rivestimento definitivo f Compressed Air Balancing Reservoir x Primary Segmental Lining Compressed Air Bentonite TR N Grosted Vold e Toit Skin yen gt Cutting Head J j N x x Bentonite Feed Return Pipes Erector Stone elem 1 L Thrust Rome Bentonite Chomber Figura 2 11 Schema di TBM tipo Slurry o Fluid support machines Hydroshield 6 16 Compressed air pressure TBM Possono essere costituite e dauna testa fresante piena sezione daun braccio brandeggiabile come nel caso delle Boom type unite Il confinamento e il sostegno del fronte garantito pressurizzando l aria nella camera di scavo b3 Il marino estratto in cont
283. timanale o mensile e quella straordinaria eseguita quando rilevato un guasto o un malfunzionamento Fra le voci della manutenzione ordinaria possiamo citare e Sostituzione utensili di scavo non mai un operazione semplice perch richiede come operazioni preliminari lo svuotamento della camera di scavo e il controllo visivo da parte degli operatori della condizione degli utensili E inoltre necessario tenere conto che aprendo la camera di scavo successivamente al suo svuotamento possibile che si rilevino delle percentuali di metano significative che non consentano di conseguenza le operazioni di controllo ed eventuale sostituzione dei taglienti L operazione di sostituzione degli utensili viene ripetuta ogni 1 2 mesi in relazione al tipo di materiale che la macchina va a scavare e al rilevamento da parte di uno dei sensori di usura di qualche problematica agli utensili N we AS cadi dati 2 r Figura 6 1 6 2 Esempio di cutter nuovo sinistra e cutter usurato destra 106 Pulizia linea di iniezione della miscela bi componente Back Filling viene eseguita ogni qual volta sia possibile in quanto le linee devono essere sempre mantenute in efficienza affinch non vi siano intasamenti e il riempimento a tergo dei conci avvenga correttamente La pulizia delle linee delle malte avviene mediante l ausilio di malta stessa 30 per og
284. tosto ampio stato comunque rispettato lungo tutta la formazione Forza di spinta SPINTA SPINTA MIN 100000 95000 90000 85000 80000 75000 lt ps gt B D me gt 3 1 li N ane Grafico 6 5 Andamento della forza di spinta kN nell ambito della formazione La forza di contatto rappresenta la vera e propria forza necessaria allo scavo cio quella di cui hanno bisogno gli utensili per disgregare il materiale con cui sono a contatto Quota parte della forza di spinta fornisce indicazioni sulla facilit o meno che la macchina possiede per scavare quel certo tipo di formazione E una grandezza caratterizzata da forti oscillazioni quindi non sempre di facile interpretazione Il Grafico 6 6A ci mostra come fino all anello n 85 questa grandezza si sia assestata su valori superiori a 35000 kN per poi decrescere e assestasi in un range compreso fra 7500 12500 kN per quanto questo sia un parametro fortemente variabile risulta chiaro che per la porzione iniziale della tratta in esame siano state necessarie delle forze considerevoli per disgregare 1 materiale e consentire alla macchina di avanzare Generalmente una grandezza che viene tenuta al di sotto dei 35000 kN ulteriore riprova che la situazione dall anello n 1 all anello n 65 ha presentato problematiche non di poco conto Successivamente 1 valori si sono stabili
285. ty of Civil Engineers che fa distinzione fra aperte e TBM chiuse Frontal structure Face stabilizing mechanism Earth pressure Excavated soil plates Earth pressure A Excavated soil Spokes Closed balanced type Mud pressure T Excavated soil Additives Face plates Excavated soil Additives Spokes Slurry type Siurry Face plates slurry Spokes Partially open Blind type Manual excavation Breastinp jacks Fully open Semi mechanical Breasting jacks Mechanical Face plates Spokes Figura 2 4 Classificazione Japan Society of Civil Engineers 13 Shield e REHM Range of diameter of TBM manufactured by Herrenknecht fa una distinzione esclusivamente sulle dimensioni del diametro della macchina gt o 3 Diameter Omm 1 000mm 2 000mm Auger Drilling Machines AVN Micromachines 7 SW Shields with partial i face excavation Ns 5 a CPB Machines Pipe Jacking T Pipe Jacking Segmental Lining m Segmental Lining A PSN Mixshields Pipe Jacking Segmental Lining Hard Rock TBM Hard Rock Gripper TBM Figura 2 5 Classifica REHM Range of diameter of TBM manufactured by Herrenknecht 13 Quella a cui faremo riferimento nel nostro elabo
286. ud della Galleria Sparvo che presenta caratteristiche analoghe a quelle della canna seguita nel corso di questa tesi 1 1 Organizzazione del testo Il presente elaborato stato articolato nei seguenti 8 capitoli Il secondo capitolo fornisce una panoramica sulle Tunnel Boring Machine soffermandosi sulle differenti modalit di funzionamento e 1 differenti campi di applicazioni Il capitolo 3 una breve carrellata di opere realizzate in sotterraneo negli ultimi anni con l impiego di TBM dalle dimensioni eccezionali in Italia e nel Mondo dalle maggiori case produttrici di tali macchine Particolare attenzione viene rivolta alle TBM EPB categoria alla quale appartiene la macchina impiegata nella Galleria Sparvo Nel capitolo 4 viene inquadrata l opera nell ambito del Progetto Autostradale della Variante di Valico presentandone criticit e aspetti innovativi contesto geologico e la macchina di scavo EPB HERRENKNECHT S 574 verranno descritti in maniera particolareggiata approfondendo il tema dei parametri operativi Il capitolo 5 presenta 1 pi noti e comuni metodi di previsione delle performance di una TBM sulla base delle caratteristiche dell ammasso roccioso entro cui questa va ad operare cosi da introdurre nel capitolo seguente 6 la metodologia seguita nel presente studio la realizzazione di un metodo di ottimizzazione delle prestazioni della macchina sulla base dell osservazione del rendimento in fase di scavo
287. umo associato alla fase di scavo e quello associato alla fase di montaggio del rivestimento il primo decisamente 223 pi elevato del secondo in quanto durante il posizionamento dei conci nastro trasportatore coclea e testa sono fermi e gli unici elementi in movimento in pi rispetto alla fase di avanzamento sono il segment feeder il segment crane e l erettore Per quanto riguarda il valore totale questo si assesta entro il range proposto in precedenza ANELLO N 195 ENERGIA ELETTRICA SCAVO kWh 4607 39 ENERGIA ELETTRICA MONTAGGIO ANELLO KWh 1217 86 ENERGIA ELETTRICA TOTALE kWh 5625 25 Tabella 6 13S Energia elettrica impiegata per la realizzazione dell avanzamento 195 Poich la nostra analisi prevede anche di stimare quanto la macchina sia stata efficiente a meno di complicazioni legate al nastro trasportare alla produzione dei conci necessari per il rivestimento definitivo e alla eventuale presenza di gas metano in Tab 6 145 si riporta la mancanza di tali problematiche per l anello n 195 PROBLEMATICHE ANELLO N 195 NASTRO TRASPORTATORE PRODUZIONE CONCI TRASPORTO CONCI IN GALLERIA PRESENZA DI GAS METANO Tabella 6 14S Problematiche riscontrate per l avanzamento n Come detto altro fattore fondamentale per capire effettivamente il motivo per cui un anello abbia presentato prestazioni migliori rispetto ad un altro verificare quale squadra lo ha montato per l anello in esame lo sc
288. uy E 0 I X D HHA N anelli f 2 22 4 2 TD 7 7 A IA Grafico 6 11A Andamento del FER 1 x Foam Expansion Ratio nell ambito della formazione APA 125 I grafici seguenti riportano invece 1 consumi che hanno caratterizzato lo scavo nella formazione delle Argille a Palombini La prima serie di grafici 6 12A 6 13A e 6 14A prende in esame il consumo di miscela bicomponente che viene iniettata a tergo dei conci caratterizzata in prevalenza da malta e con un dosaggio medio del 0 590 di accelerante volume teorico di miscela da iniettare pari a tato stimato come di seguito 25 3 5m 29 TS N anelli 2 icono 6 5 RIS SN 2 D ESTRADOSSO C 2 wm icono e pn e e gt c 5 E TE 1 9 m e c A 3 Hg re o lt gt e a 3 lt 9 5 58 n gt B Grafico 6 12A Quantitativo di malta iniettata nell ambito della formazione 126 A 3 7 f 7 5 e 2 7 7 E ED N o 334343483 ell 22 N anelli Grafico 6 13A Quantitativo di accelerante iniettato nell ambito della formazione APA ind eo 5 mi mi e gt gt
289. ver Tunnel un progetto chiave per la citt che mira ad alleviare 1 traffico sul Ponte Yangtze River e migliorare lo sviluppo urbano nel distretto nord della citt dalla parte opposta del fiume Le macchine della Herrenknecht S 349 e 5 350 Mixshields ognuna con un diametro di 14 93 metri hanno lavorato al di sotto del Fiume Yangtze sopportando una pressione dell acqua pari a 7 5 bar scavando strati di ghiaia e limo talvolta con un sovraccarico di soli 30 metri dal letto del fiume 23 La S 350 ha raggiunto il punto di arrivo nel tunnel di sinistra il 20 Maggio 2009 mentre la S 349 ha completato 1l tunnel di destra 11 22 Agosto dello stesso anno Technologies Aurora Groene Hart Tunnel Figura 3 6 TBM NFM Technologies per la realizzazione del Groene Hart Tunnel 52 La Randstad la zona urbanizzata nella parte occidentale dei Paesi Bassi Citt come Amsterdam Rotterdam L Aia e Utrecht si trovano qui disposte in maniera circolare Vi tuttavia una zona scarsamente popolata aperta e rurale nel cuore della Randstad la Heart cio il Cuore Verde Questa zona verde gioca un ruolo importante per le citt circostanti nel fornire spazio per la natura l agricoltura e la ricreazione e anche se la pressione sull uso del suolo da parte delle citt si fatta sentire sempre di pi si cercato di mantenere la zona pi rurale possibile Cos quando stata necessaria l est
290. viluppare un sistema adatto di predizione per le prestazioni delle TBM A questo scopo possono essere individuati 1 parametri di input dell RMR con forte correlazione con i parametri operativi delle TBM sviluppando quindi un modello di previsione basato su questi parametri Analizzando 1 coefficiente di correlazione di ciascun parametro di input dell indice RMR rispetto all FPI Field Penetration Index amp possibile individuare quali di questi abbiano rilevanza e possano essere introdotti all interno del modello di previsione rappresentato dalla regressione multipla o polinomiale In questo studio specifico le grandezze che presentano correlazioni meno significative con il FPI sono la profondit del tunnel e la condizione delle acque sotterranee Gy portando all esclusione di questi dal set di variabili indipendenti nelle analisi di regressione Inoltre un intercorrelazione tra l UCS e la spaziatura delle discontinuit Ja ha portato anche all esclusione di Js da successive analisi e formule La regressione multilineare ha mostrato una migliore correlazione tra l FPI misurato e quattro dei parametri di input di base dell RMR pi l angolo a l angolo tra il piano della discontinuit e l asse del tunnel Riportiamo i modelli di regressione lineare e polinomiale multipla ottenuti FPI 4 161 0 091 UCS 0 077 0 077 Loga 5 9 FPI 9 401 0 397 Loga 0 011 2 1 14 5 2003 1 32 8 0054 5 10 dov
291. vo e alle capacit delle squadre impiegate all interno della TBM Tali malfunzionamenti tuttavia incidono marginalmente rispetto alla scavabilit del massiccio roccioso Gli intervalli dei valori dei parametri sopra richiamati proposti a seguito dell indagine sperimentale sono anch essi indicativi e dovranno essere verificati durante lo scavo delle successive tratte che la macchina affronter termine dello scavo della Canna Nord il numero di dati gi considerevoli per la porzione fino ad ora analizzata sar tale da permettere di produrre considerazioni derivanti dalla loro ulteriore analisi di elevata significativit Possiamo concludere che e nello scavo della formazione delle Argille a Palombini la TBM ha dovuto superare 1 maggiori problemi per produrre l avanzamento Tali problemi sono da ascrivere in parte alla fase di rodaggio per una macchina di dimensioni imponenti in parte perch la tratta era quella con maggiori incertezze dal punto di vista geologico e strutturale La formazione 250 Argille a Palombini la cui matrice prevalentemente costituita da materiali soffici caratterizzata da complessiva limitata resistenza soffre di rilevanti problemi di instabilit e produce frequentemente impaccamenti del materiale argilloso al fronte motivo per il quale con forze di spinta anche elevate le prestazioni sono risultate peggiori rispetto a quelle registrate nella tratta successiva e
292. zione dei dati e abbiamo indicato un nuovo intervallo di valori per la pressione di iniezione della miscela bi componente 136 stato fornito un nuovo range per il FER in quanto abbiamo osservato che 1 valori erano decisamente pi bassi rispetto a quelli previsti 11 FIR per quanto l intervallo proposto non sia sempre stato rispettato in quanto sono presenti dei picchi notevoli ci sono sembrati associati a problematiche di altro genere e quindi abbiamo deciso di mantenerlo uguale a quello preventivato abbiamo proposto un range per 1 valori di consumo che preventivamente non erano stati indicati Poich la nostra analisi prevede anche la stima dell efficienza della macchina meno di problematiche legate al nastro trasportare alla produzione e trasporto dei conci necessari per 1 rivestimento definitivo e alla eventuale presenza di gas metano in Tab 6 10A vengono riportati gli anelli in cui si sono verificate le anomalie in tali ambiti PROBLEMATICHE APA TIPO DI PROBLEMA N ANELLI da 5 a 14 16 17 18 21 22 24 25 27 28 29 31 32 34 37 39 40 42 43 44 50 53 54 59 60 63 64 66 68 69 71 73 75 76 77 81 84 86 87 91 93 94 94 97 100 101 102 107 110 115 117 119 120 122 124 126 127 128 129 138 144 145 150 152 158 164 166 174 176 191 NASTRO TRASPORTATORE PRODUZIONE CONCI TRASPORTO CONCI IN GALLERIA 34 58 112 155 158 184 185 188 189 190 PRESENZA DI GAS METANO 85 87 Tabella 6 10A Problematiche rilevate per la fo
293. zioni in cul stato necessario arrestare la macchina alla fase di montaggio del rivestimento Analizzando i grafici seguenti vedremo di individuare la causa se presente di queste prestazioni ottimali sia in termini di parametri di avanzamento sia eventualmente anche con riscontri sui consumi L andamento della forza di spinta rispetto a quanto osservato per l intera formazione rispetta l intervallo proposto in precedenza ma raggiunge come valore massimo 76000 circa ben al di sotto del 90000 kN posto come limite massimo segnale che sebbene la formazione sia instabile e problematica per questo avanzamento non stato necessario spingere molto Inoltre nel Grafico 6 35A possiamo notare che durante tutta la fase di montaggio dell anello la forza di spinta si mantenuta entro un intervallo di valori di 45000 55000 kN necessario esclusivamente per sostenere 11 fronte 148 Gli abbassamenti che possiamo rilevare nel grafico sono associati ai momenti di fermo della macchina in cui necessario spingere solo per garantire la stabilit del fronte e non per avanzare e per 1 quali il valore si assestato entro l intervallo indicato pocanzi FORZA DI SPENTA FORZA SPINTA MAX Forza di spinta FORZA DI SPINTA MAX 100000 00 95000 00 90000 00 85000 00 80000 00 75000 00 70000 00 65000 00 60000 00 55000 00 50000 00 45000 00 40000 00 35000 00 30000 00 25000 00 20000 00 15000 00 10000 00 A
294. zzati in un intervallo pi basso in corrispondenza del quale le spinte di avanzamento si sono abbassate e la macchina ha realizzato le performance migliori 120 Forza di contatto 4 2 BEN s D 4 QUUM i AN MANI N RA N anello V i d Grafico 6 6 Andamento della forza di contatto kN nell ambito della formazione APA L andamento della pressione della camera di scavo misurata in bar in corrispondenza della calotta della macchina average top pressure consente di evidenziare se il confinamento del fronte risulta continuo nel tempo e quindi tale da evitare periodi in cui avviene un decadimento del valore di pressione in camera di scavo al quale pu essere associato il detensionamento del nucleo al fronte ed il prodursi di perdite di volume ad esempio nella fase in cui 1 martinetti vengono ritratti per la posa di un nuovo anello di rivestimento Il range di valori fornito in sede progettuale non stato rispettato sottolineando la presenza di pressioni in calotta superiori rispetto a quelle previste dovute in parte al materiale che ci troviamo a scavare e in parte alle sostanze che utilizzamo per il condizionamento Inoltre pressioni cosi alte sottolineano la necessit per lo meno nella prima parte della tratta di utilizzare delle forze di spinta considerevoli non tanto pe

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