Nella costruzione di gallerie si differenziano due tipi di avanzamento: lo scavo tradizionale e quello innovativo (o meccanico) con frese, dette anche TBM (Tunnel Boring Machine). La scelta del metodo di avanzamento dipende da diversi fattori – ad esempio la lunghezza del tracciato, le caratteristiche della roccia, le possibilità economiche, nonché la tempisticha di costruzione prevista.

Giganti dell’high-tech scavano la roccia

Le TBM a sezione piena sono delle vere e proprie fabbriche mobili: scavano la roccia con una testa fresante rotante, rimuovono il materiale di scavo e mettono in sicurezza il cavo appena realizzato, o con l’applicazione di ancoraggi, reti e spritzbeton, oppure con la posa di conci prefabbricati – a seconda del metodo di scavo utilizzato. Le TBM consentono un profilo di scavo preciso e offrono una maggiore protezione agli operai. L’avanzamento giornaliero di una fresa può arrivare mediamente a 40 m.

Circa il 70 % della Galleria di Base del Brennero viene scavata con metodo meccanizzato. Dal 2017 saranno impiegate almeno sei TBM contemporaneamente.

30:70
La BBT viene scavata nella montagna mediante l’uso di esplosivi e con frese, secondo le condizioni geologiche vigenti. Ca. il 30% viene scavato con l’esplosivo e il 70% invece con le frese.
di materia prima
Fino a un terzo del materiale di scavo può essere riciclato come materiale da costruzione, per esempio come inerte per la produzione del calcestruzzo, per la realizzazione della Galleria.
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tipi di roccia
La Galleria di Base del Brennero viene scavato attraverso le filladi di quarzo, gli scisti, lo gneiss e il granito.

Lo scavo tradizionale

Lo scavo tradizionale, con successivo consolidamento in calcestruzzo proiettato, rappresenta un metodo di scavo flessibile, che si rivela molto efficace in presenza di ammassi rocciosi instabili e mutevoli e in caso di geometrie delle sezioni di dimensioni variabili e complesse.

Nel caso di scavo tradizionale, le fasi lavorative e la loro successione sono consequenziali e cioè: la predisposizione dei fori, il riempimento degli stessi con esplosivo ed il successivo brillamento. Dopo l’asporto del materiale così abbattuto, si procede con il consolidamento del cavo con calcestruzzo proiettato, ancoraggi, centine metalliche e reti di armatura. Conclusa questa fase, si ricomincia con un nuovo ciclo di brillamento. A seconda delle condizioni del tratto da scavare, durante la realizzazione della Galleria di Base del Brennero, sono previsti intervalli di tempo tra le tre e le sei ore fra un brillamento e l’altro.

1. Perforazione
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1. Perforazione

Prima del brillamento delle cariche esplosive, il Jumbo esegue i fori sul fronte dello scavo, secondo uno schema prestabilito in precedenza, Più la roccia è dura, più quantitativo di esplosivo è necessario.

2. Caricamento e brillamento
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2. Caricamento e brillamento

Una volta ultimati, i fori vengono riempiti di esplosivo, le micce vengono applicate sulle cariche esplosive e collegate tra loro. Le cariche non devono esplodere tutte contemporaneamente ma in successione a determinati intervalli (microritardi). Solo quando il capoartificiere ha appurato che in zona non vi siano persone, il brillamento viene attivato tramite il detonatore.

3. Ventilazione
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3. Ventilazione

Con il brillamento, si genera una notevole quantità di polvere mista a gas prodotti dalla combustione dell’esplosivo. Per consentire ai minatori di riprendere il lavoro nella galleria, viene pompata dall’esterno aria fresca fino al fronte, attraverso condotte di ventilazione, ovvero lunghi tubi d’acciaio o plastica, fissati sulla volta della galleria. Si crea così una sovrappressione e l’aria viziata viene spinta in direzione del portale e fuoriesce dalla galleria.

4. Disgaggio
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4. Disgaggio

Per disgaggio si intende il distacco e la rimozione di frammenti di roccia che dopo il brillamento non sono caduti al suolo ma risultano essere solo parzialmente distaccati dall’ammasso roccioso. Questa attività viene svolta con l’utilizzo di un escavatore.

5. Smarino
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5. Smarino

Dopo le operazioni di disgaggio, tutti i detriti, vengono trasportati all’esterno. Il materiale scavato, viene caricato su autocarri a cassone ribaltabile per mezzo di pale gommate e trasportato presso un deposito. Diversamente, per allontanare lo smarino dalla zona del fronte, è possibile utilizzare dei nastri trasportatori. Nel caso della costruzione della Galleria di Base del Brennero, il trasporto dello smarino avviene per lo più tramite l’utilizzo di nastri trasportatori.

6. Rilevamento geologico
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6. Rilevamento geologico

Il fronte di avanzamento è ora liberamente accessibile ed il geologo ha pochi minuti di tempo per eseguire il suo rilievo., Questo consiste nel verificare il tipo di roccia presente, la stratificazione, la giacitura, le pieghe, l’integrità.Con l’ausilio di una bussola , esegue la misura della giacitura e dell’angolo di immersione degli strati rocciosi.Tutte queste informazioni, correlate da fotografie e disegni del fronte di scavo, servono a determinare la scelta dei sostegni da mettere in opera in galleria.

7. Sicurezza
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7. Sicurezza

Soprattutto il calcestruzzo proiettato (Spritzbeton) a presa rapida utilizzato, consente una stabilizzazione dell’ammasso roccioso senza lasciare dei vuoti tra i dispositivi di sicurezza e la roccia. Secondo il tipo di roccia riscontrata, vengono adottate misure di messa in sicurezza diverse: reti elettrosaldate, centine, infilaggi o chiodature che vengono infisse nella roccia.

8. Rivestimento interno
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8. Rivestimento interno

Poiché la messa in sicurezza con il calcestruzzo proiettato (Spritzbeton), gli ancoraggi, ecc. rappresentano una misura di protezione temporanea, in un secondo tempo, normalmente al termine dello scavo, viene realizzato un rivestimento interno permanente. In primis, bisogna procedere con l’applicazione di una membrana impermeabilizzante sul calcestruzzo proiettato. Il rivestimento interno definitivo, poi, è eseguito con il getto di calcestruzzo e viene applicato solo dopo che le eventuali deformazioni dovute all’assestamento delle tensioni rocciose della galleria scavata sono terminate.