Il progetto Saudi Landbridge Railway – prima parte

ferrovie& metropolitane

IL PROGETTO SAUDI LANDBRIDGE RAILWAY

L’ANALISI E LA GESTIONE DEI DATI DELLE INDAGINI GEOGNOSTICHE DA PARTE DI ITALFERR SPA PER LA DEFINIZIONE DEL PROGETTO GEOTECNICO E DEL MODELLO DEL TERRENO

– PRIMA PARTE –

IL PROGETTO E I RISCHI GEOTECNICI

Il Saudi Landbridge Project è il progetto sviluppato da Italferr SpA per una linea ferroviaria, lunga circa 1.300 km, che dovrebbe attraversare l’Arabia Saudita collegando le città di Jeddah sul Mar Rosso e di Al Jubail sul Golfo Arabico. Nella prima parte dell’articolo si descrive brevemente il progetto e le formazioni geologiche interessate dall’opera, riportando inoltre una breve descrizione dell’analisi preliminare dei rischi geotecnici lungo il tracciato, alla luce dei quali è stata definita la campagna indagine. I criteri d’impostazione della campagna indagine, la ricostruzione del modello geotecnico 3D e i vantaggi progettuali nell’utilizzo del modello 3D per il Progetto Saudi Landbridge Railway saranno invece riportati nella seconda parte dell’articolo che proporremo sul fascicolo n° 137 Settembre/Ottobre 2019. In un progetto complesso quale una linea ferroviaria, lo sviluppo del modello geotecnico e la programmazione delle indagini geognostiche non possono prescindere da un’analisi preliminare dei rischi geologici e geotecnici presenti lungo il tracciato dell’opera stessa. Infatti, già in fase di analisi di fattibilità dell’opera, l’individuazione dei rischi presenti permette da una parte di escludere da subito i tracciati che interessano i tratti con maggiori criticità o, qualora per qualche motivo non tecnico questo non fosse possibile, la conoscenza dei rischi permette di ottimizzare le indagini e le prove da eseguire in modo da non avere lacune nelle informazioni per lo sviluppo del progetto, anche in questi tratti difficili. Infatti le scelte tecniche progettuali, il costo complessivo dell’opera nonché i tempi di realizzazione e la correttezza del progetto sono tutti elementi che dipendono dall’affidabilità del modello geotecnico. In sintesi, si può affermare che: • un modello geotecnico eccessivamente cautelativo conduce a un sovradimensionamento delle opere che fa lievitare in maniera evidente i costi; • un modello geotecnico con troppe lacune e/o ipotesi non documentate sarà poco affidabile o peggio non corretto. Questo potrà avere un forte impatto sugli imprevisti, influendo negativamente sui tempi di realizzazione e sul costo complessivo dell’opera. Questi sono stati i punti di partenza per il Saudi Landbridge Project, e il modello geotecnico è stato sviluppato sulla base di campagne di indagini multimetodologiche adeguatamente calate sulla situazione locale e sulle necessità progettuali. Infine, visto che in natura tutte le strutture geologiche, geomorfologiche, idrogeologiche e geotecniche sono tridimensionali per i motivi che saranno esplicitati in seguito, il modello geotecnico è stato sviluppato in 3D.

DESCRIZIONE DELL’OPERA

Come detto, il Saudi Landbridge Project consiste in un progetto di circa 1.300 km di linea ferrovia a doppio binario, merci e passeggeri, che collegherà, attraversando tutta l’Arabia Saudita, Jeddah sul Mar Rosso con Al Jubail sul Golfo Arabico, passando per la Capitale Riyadh (Figura 1). La massima velocità di progetto è di 350 km/ora per treni passeggeri e 160 km/ora per treni merci. Il progetto è stato diviso in due sezioni: • section 1 da Jedda (sul Mar Rosso) al km 271 circa; • section 2 dal km 271 a fine tratta (km 1.288) e oggetto dell’articolo. Lungo il tracciato si alternano zone con una morfologia prevalentemente piatta a zone con creste anche elevate, con affioramenti di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie (granulari e calcari) più o meno fratturati ed alterati, zone di deserto e zone di dune mobili. Di seguito, per comprendere le dimensioni del progetto, sono riassunte le principali opere:

1. La corografia del Saudi Landbridge Railway Project

2. Lo schema geologico della penisola Araba e quello dei lotti di indagine lungo la linea di progetto

• 138 viadotti per una lunghezza totale di 138 km; • 11 cavalcavia; • sei Cut&Cover per superare zone di dune mobili; • circa 104 milioni di m3 di scavi per la realizzazione di trincee; • circa 132 milioni di materiale previsto per la costruzione di rilevati, che raggiungono altezze massime di 15 m; • circa 260 km di zone di deserto con oltre 35 km di aree dune mobili.

BREVE SINTESI DELLE FORMAZIONI GEOLOGICHE INTERESSATE DALLA LINEA FEERROVIARIA

Come detto, il Saudi Landbridge Project section 2 attraversa la Penisola Araba intercettando le principali strutture geologiche che hanno una orientazione Nord-Ovest-Sud-Est (Figura 2). Le principali unità litologiche e strutturali incontrate lungo il tracciato della nuova linea, da Ovest verso Est, sono rappresentate da: • L1 - Arabian shield: è un altopiano inframmezzato da creste dove si rilevano rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie precambriane con vari gradi di fratturazione e alterazione. In corrispondenza delle depressioni si rilevano terreni alluvionali costituiti prevalentemente da suoli granulari sciolti e cementati, con aree in cui è stata rilevata la presenza di sabkha; • L2 - Arabian platform: la morfologia pianeggiante degrada verso Est, con la presenza di creste rocciose costituite da rocce sedimentarie granulari (arenarie, siltiti, conglomerati, brecce, ecc.) e carbonatiche attribuibili al Paleozoico e Mesozoico. Le zone depresse sono state riempite da terreni prevalentemente granulari. Si rilevano tratti di deserto con dune mobili e sabbie poco addensate; • L3 - Arabian desert: la morfologia pianeggiante degrada verso

Est, il substrato litoide e le creste affioranti sono rappresentate da rocce sedimentarie clastiche e carbonatiche attribuibili al

Cenozoico. Terreni di copertura sono rappresentati prevalentemente da sabbie che generano una zona desertica. Le sabbie hanno un diverso grado di addensamento, con lunghi tratti di dune mobili. Nella zona costiera si rileva la presenza di sabkha.

ANALISI PRELIMINARE DEI GEOLOGICAL E GEOTECHNICAL RISKS

Le analisi preliminari della bibliografia geologica, geomorfologica e geotecnica, nonché quelle delle foto aeree e satellitari ed infine i sopralluoghi in campo hanno permesso di individuare i rischi geologici e geotecnici all’ interno del corridoio dove doveva essere sviluppato il progetto della nuova linea. I rischi possono essere raggruppati nelle seguenti categorie principali: 1) trasporto eolico di sabbia e dune mobili: in queste aree si ha la presenza di terreni sabbiosi sciolti, poco addensati e, in alcune sezioni, di dune mobili medio-alte. La sabbia trasportata dal vento ha un notevole impatto sull’ infrastruttura ferroviaria.

Pertanto nello sviluppo del progetto è stato necessario analizzare la geomorfologia dei luoghi, caratterizzare la direzione e la forza del vento, il quantitativo di sabbia trasportato, la lunghezza dei tratti di dune mobili e il grado di cementazione e addensamento dei terreni al fine di progettare un intervento di mitigazione dell’effetto della sabbia sull’ infrastruttura ferroviaria nonché le opere per superare i tratti di dune mobili (Figure 3A, 3B e 4); 2) terreni con pessime caratteristiche geotecniche: la presenza di sabkha è stata rilevata, oltre che lungo la costa orientale, nei pressi di Al Jubail, anche nelle zone interne depresse dell’Arabian Shield, laddove per la pioggia si formano i laghi ricchi di

INDAGINI GEOGNOSTICHE

3A e 3B. Effetti del trasporto eolico della sabbia su alcuni tratti di una linea ferroviaria esistente

4. Dune mobili alla p.k. 831+000

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sali disciolti. La sabkha si presenta come una crosta di sale superficiale discontinua mentre il terreno sottostante può avere densità variabile. In presenza di tali suoli, si potrebbero avere fenomeni di subsidenza dovuti sia alla dissoluzione dei sali che la costituiscono sia per l’addensamento dei terreni sottostanti. In queste situazioni, le indagini devono permettere di definire esattamente lo spessore della crosta, la tipologia, le caratteristiche geotecniche, con particolare riguardo al grado di addensamento, dei terreni sottostanti, la profondità e le escursioni della falda freatica, nonché chiaramente l’estensione e il tratto del tracciato interessato (Figure 5, 6A e 6B); 3) alluvioni: questi eventi si verificano periodicamente, in particolare durante il periodo invernale, nelle aree di wadi a causa di pioggia intensa. In questo ambiente, in assenza di vegetazione, eventi così intensi portano a un’erosione lineare elevata sia degli stessi wadi

che dei versanti dei rilievi e delle scarpate delle infrastrutture esistenti. Nello sviluppo del progetto, pertanto, devono essere acquisiti tutti i dati necessari per progettare soluzioni per la stabilizzazione delle scarpate esistenti e la protezione di quelle nuove, per la riduzione degli scalzamenti delle fondazioni delle opere, ecc. (Figura 7); 4) instabilità di pendii (cadute di massi): questo fenomeno si verifica, soprattutto, in presenza di rocce sedimentarie stratificate per il loro diverso grado di alterabilità ed erodibilità, da parte degli agenti atmosferici. Per lo sviluppo del progetto sono stati eseguiti tutti gli studi e i rilievi necessari per progettare interventi di stabilizzazione e protezione (Figura 8). n

6A e 6B. Esempio di sabkha soil in zone depresse nelle zone interne dell’Arabian Shield (1) Ingegnere, Responsabile UO Infrastrutture Nord, Geotechnical Key Expert in “The Saudi Landbridge Railway Project” di Italferr SpA (2) Ingegnere Progettista Geotecnica (3) Dottore Geologo, Geologist and Material Key Expert in “The Saudi Landbridge Railway Project” di Italferr SpA

5. Esempio di sabkha soil nella zona costiera nei pressi di Al Jubail

DATI TECNICI

Contracting authority: The Public Investment Fund Kingdom of Saudi Arabia Client: Saudi Railway Company (SAR) PMC: Fluor DEDC: Italferr SpA Stipula del contratto: 22 Luglio 2013 Data effettiva per la sezione 2: 22 Agosto 2015 Durata del progetto section 2: 20 mesi Consegna finale del progetto: 22 Aprile 2017 Project Director: Ing. Egidio Bianchini Engineering Manager: Ing. Luca Bernardini Deputy Engineering Managers: Ing. Roberto Borghi e Ing. Pierangelo Rivoli Fasi Progettuali: Concept, Preliminary e Detail

7. Esempio di erosione superficiale

8. Esempio di rock falls