La svolta tecnologica della scarifica

gallerie&tunnelling Lucio Garofalo(1)

LA SVOLTA TECNOLOGICA DELLA SCARIFICA

LA SCARIFICA SPECIALE PERMETTE DI MIGLIORARE PRODUTTIVITÀ E PRECISIONE NELLA RIMOZIONE DELLO STRATO AMMALORATO DEL CALCESTRUZZO E GIOCA QUINDI UN RUOLO CHIAVE NEGLI INTERVENTI DI RIPRISTINO DEL RIVESTIMENTO DELLE GALLERIE

1. Il concetto di scarifica speciale è stato elaborato come metodo di intervento capace di migliorare produttività e precisione nella rimozione dello strato ammalorato del calcestruzzo necessario al ripristino dei rivestimenti delle gallerie La manutenzione dei manufatti in c.a. è un elemento decisivo per ristabilire la piena funzionalità e sicurezza della rete viaria italiana, che oggi soffre le conseguenze di anni di scarse o mancate manutenzioni. Fra le tipologie più comuni di intervento, la rimozione dello strato ammalorato del calcestruzzo e il ripristino dei rivestimenti delle gallerie si distingue senz’altro per frequenza e diffusione, interessando tutti i tipi di viabilità, indipendentemente dalle loro dimensioni e dalla collocazione geografica sul territorio nazionale. A riguardo, è sufficiente ricordare che solo la rete gestita da ANAS conta 1.235 gallerie per un totale di 711 km, mentre quella autostradale consta di 566 gallerie per un totale 516 km, a cui si devono anche aggiungere tre trafori internazionali che, se sommati, misurano 30,307 km (Monte Bianco 11,611 km, Frejus 12,898 km, Gran San Bernardo 5,798 km, di cui 11,953 km in territorio italiano). È invece più difficile avere dati aggregati delle gallerie presenti nelle reti gestite da provincie e comuni (NdR: http://www.lotsberg.net/data/italia/ list.html).

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I numeri spiegano comunque perché l’Italia sia il Paese con la maggiore quantità di gallerie in Europa (il 53% del totale dei tunnel sulla rete TEN-T) e come il problema della loro manutenzione e adeguamento alle Direttive in materia di sicurezza rappresenti una voce importante del capitolo di spesa per le infrastrutture nazionali. Il dato assume poi un ulteriore peso se si considera che circa il 60% delle gallerie ha un’età media compresa tra 50 e 60 anni e spiega il perché siano circa 200 quelle che oggi necessitano di interventi di una certa urgenza. Per quanto riguarda il problema specifico del degrado del rivestimento, esiste inoltre un rilievo per la sicurezza dell’esercizio, perché il pericolo che si verifichino distacchi è reale, come del resto provato anche da alcuni eventi recenti quali quelli verificatisi tra la fine del 2019 e i primi mesi del 2020 in due gallerie dell’A 26 e dell’A6.

LE PROCEDURE D’INTERVENTO

In molti casi, il problema dell’ammaloramento del rivestimento in c.a. delle gallerie stradali è di natura superficiale, cioè legato a fenomeni di carbonatazione, alla presenza di fessure poco profonde, di lesioni, distacchi, o dei cosiddetti nidi di ghiaia. Non mancano tuttavia gli esempi in cui, per via delle forti infiltrazioni di acqua attraverso l’ammasso roccioso fratturato, per i movimenti dovuti alle spinte di carattere geomeccanico (faglie, frane attive ecc.) per effetto dell’azione sismica, o per l’aggravarsi nel tempo dell’ammaloramento superficiale a causa della mancata manutenzione, il problema può assumere una dimensione più ampia che richiede un ripristino più complesso. Per quanto riguarda gli interventi sugli strati più superficiali, l’elemento discriminante è senz’altro rappresentato dall’estensione del degrado; se infatti lo spessore massimo rimane intorno ai 6/7 cm e non coinvolge le armature, si può evitare l’impiego di reti e sistemi di ancoraggio utilizzando malte fibrorinforzate. Come noto, tutta la materia degli interventi di ripristino del calcestruzzo è trattata dalla Norma UNI EN 1504 (“Prodotti e sistemi per la protezione e la riparazione delle strutture di calcestruzzo”), che si articola in 10 capitoli. I capitoli 9 e 10, in particolare, si occupano rispettivamente dei “Principi generali per l’uso dei prodotti e dei sistemi” e dell’“Applicazione in opera di prodotti e sistemi e controllo di qualità dei lavori”. Unitamente al capitolo 3, che tratta del ripristino strutturale e non strutturale, questi capitoli definiscono i materiali, i requisiti e i metodi per la preparazione del supporto in funzione del metodo di riparazione e di protezione scelto per ripristinare e riprofilare lo strato ammalorato di diverse tipologie di strutture in c.a., incluse le gallerie. Queste indicazioni, e altre più specifiche sugli interventi nelle gallerie i relativi metodi e materiali, sono anche contenute nei quaderni tecnici per la salvaguardia delle infrastrutture ANAS n° 9 e n° 13 e in certi passaggi del quaderno 14. In tutta la documentazione tecnica e nei Capitolati messi a punto dalle varie Stazioni Appaltanti, la rimozione della parte ammalorata del cls gioca comunque un ruolo importante, perché la superficie scarificata, per rugosità e uniformità, deve sempre avere caratteristiche aggrappanti che garantiscano la perfetta aderenza tra la malta di ripristino e il materiale sottostante.

LA SCARIFICA SPECIALE COME METODO ALTERNATIVO La scarifica dello strato ammalorato del calcestruzzo può essere realizzata con mezzi meccanici o con l’idrodemolizione, tecnologia da anni impiegata con successo in molte applicazioni. L’idrodemolizione risulta particolarmente efficace quando si tratta di rimuovere in modo selettivo strati ammalorati profondi, che implicano la messa a nudo di armature, specie quando si deve poi sottoporle ad un trattamento anticorrosione. Ri-

2A, 2B e 2C. La scarifica speciale coniuga produzioni notevoli con un livello di precisione altrimenti non raggiungibile con i sistemi meccanici tradizionali e, allo stesso tempo, consente una contrazione dei costi e dei tempi di intervento

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3A e 3B. Grazie alla potenza e alla precisione delle macchine della Serie GTF, la scarifica speciale può essere utilizzata in diverse passate per la modifica del profilo

4A e 4B. La scarifica speciale permette di calcolare in anticipo e con grande precisione la quantità di malta necessaria al ripristino e lascia una superficie aggrappante perfetta; nella foto, gli addetti di Amir Srl al lavoro

spetto ai sistemi di scarifica meccanica tradizionali, la scarifica realizzata con idrodemolizione ha indubbiamente una maggiore produttività, presenta il vantaggio di poter rimuovere in modo selettivo anche gli strati ammalorati di calcestruzzo presenti fra le armature senza danneggiarle, e permette anche di raggiungere una maggiore profondità in tempi decisamente inferiori. A fronte di questi punti di forza, l’idrodemolizione manifesta tuttavia alcune criticità che non la rendono sempre conveniente per motivi di natura logistica o economica, in particolare quando si deve provvedere alla scarifica degli strati superficiali dei rivestimenti delle gallerie. La grande quantità di acqua richiesta dall’alta pressione (a secondo del sistema impiegato, tra le 1.500 e le 2.500 atmosfere) oscilla tra i 200 e 300 l/min., e presuppone quindi un approvvigionamento continuo, o comunque richiede che l’ingente volume necessario alla macchina possa essere facilmente trasportato in cantiere. La notevole quantità di acqua reflua prodotta durante la scarifica deve inoltre essere raccolta e filtrata prima di essere dispersa nell’ambiente, ma anche rimossa dalla superficie stradale dove, insieme al materiale di risulta della scarifica, crea una “miscela” che può compromettere la perfetta aderenza (grip) tra lo pneumatico e il tappeto di usura. Una situazione che potrebbe verificarsi nel caso in cui il gestore della viabilità intenda mantenerla in esercizio alternando, per esempio, la chiusura totale durante il lavoro nelle ore notturne all’apertura parziale in quelle diurne. Il problema può naturalmente essere risolto limitando le ore di lavoro per consentire un’adeguata pulizia (riducendo però la produttività), o utilizzando sistemi di idrodemolizione dotati di aspirazione delle acque reflue, che però sono caratterizzati da una limitata autonomia (anche in questo caso con conseguenze sulla produttività) e da ingombri che penalizzano la manovrabilità, specie nelle gallerie a due corsie. Visto il continuo aumento degli interventi di ripristino, negli ultimi quattro o cinque anni sono state elaborate diverse tecniche di scarifica meccanica alternative all’idrodemolizione, ma l’unico metodo che sembra ad oggi aver dato risultati più interessanti in quanto a produttività, precisione, costi-benefici e contrazione generale dei tempi d’intervento, è quello della scarifica speciale, ottenuta con il sistema GTF, messo a punto da Grotti Srl. Il concetto di scarifica speciale è stato elaborato prima di tutto come metodo di intervento capace di migliorare produttività e precisione in una vasta serie di applicazioni, superando le limitazioni poste dall’impiego di macchine e attrezzature disponibili sul mercato (scarifica e profilatura dei rivestimenti gallerie, creazione di canaline e canalette, scarifica di muri di contenimento, ecc.). Il sistema GTF è stato dunque progettato per ottenere caratteristiche e prestazioni mirate, di fatto marcando una svolta di carattere tecnologico per la scarifica (donde la definizione speciale). Questo livello di efficacia è stato ottenuto grazie a una combinazione di fattori, tra i quali spicca la capacità di controllo delle notevoli potenze idrauliche disponibili (portata di 540 l a 420 bar) tramite l’impiego di sistemi elettronici governati da un software brevettato, che permette di modificare tutti i parametri operativi richiesti, in rapporto all’esigenza operativa. La scarifica speciale coniuga quindi produzioni notevoli (Figura 5) con un livello di precisione altrimenti non raggiungibile con i sistemi meccanici tradizionali, consentendo al tempo stesso, una contrazione dei costi e dei tempi di intervento anche ri-

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5.

spetto all’idrodemolizione, con evidenti vantaggi di tipo qualitativo ed economico per il committente. Il sistema è impiegato per scarifiche con profondità di 10 cm per ogni passata, ma dà ottimi risultati anche quando si devono realizzare più passate per spessori fino a 50 cm anche in presenza di armature leggere. La scarifica realizzata con le macchine della Serie GTF, che sono radiocomandate e possono essere anche video assistite, si distingue anche perché assicura profondità precise e costanti, indipendentemente dalla lunghezza della galleria su cui si deve intervenire, consentendo un calcolo anticipato dell’esatta quantità di malta che sarà impiegata per la riprofilatura delle superfici scarificate. Il sistema crea superfici dalle eccellenti caratteristiche aggrappanti e, grazie all’intercambiabilità dei tamburi della fresa con passo dente diverso da quello standard, consente anche di adattare il livello di rugosità al tipo di materiale di ripristino prescritto dalle specifiche di Capitolato.

I VANTAGGI PER L’ORGANIZZAZIONE DEL CANTIERE

I numerosi interventi già realizzati hanno messo in luce come la scarifica speciale possa avere un’influenza positiva sull’andamento del cantiere da un punto di vista dei tempi e dell’organizzazione generale. Il risparmio di tempo nei confronti dei comuni sistemi meccanici (una riduzione del 50%) e il generale aumento della produttività permettono infatti una diversa organizzazione del lavoro. L’estrema rapidità per ogni passata da 1 m

SCARIFICA CON SISTEMA GTF SCARIFICA CON SISTEMA TRADIZIONALE porta a ottenere una superficie scarificata che risulta comunque maggio-

Profondità 30-50 mm Profondità 30-50 mm re in metri quadrati rispetto a quella 25-35 MPa 70-120 m²/ora 25-35 MPa 11-30 m²/ora ottenuta con la scarifica tradizionale. 35-45 MPa 50-90 m²/ora 35-45 MPa N.D. Questo consente la riapertura parzia>70 MPa 20-30 m²/ora > 70 MPa N.D. le o totale del tratto di viabilità in galleria perché, anche operando solo di Precisione ± 5 mm Precisione N.D notte, si possono raggiungere livelli

Profondità 75-100 mm Profondità 75-100 mm di produzione doppi rispetto a quelli 25-35 MPa 40-60 m²/ora 25-35 MPa 8-10 m²/ora dei sistemi tradizionali. Un risultato possibile grazie anche alla rapidità 35-45 MPa 30-40 m²/ora 35-45 MPa N.D. con cui si può rimuovere il materiale >70 MPa 20-30 m²/ora > 70 MPa N.D. di risulta durante e dopo l’intervenPrecisione ± 5 mm Precisione N.D to, in modo da non compromettere le

Profondità oltre 100 mm Profondità oltre 100 mm condizioni dello strato di usura della pavimentazione. 25-35 MPa 4-6 m²/ora 25-35 MPa N.D. Se ben coordinata con le successive 35-45 MPa 3-4 m²/ora 35-45 MPa N.D. fasi di applicazione della malta di ri>70 MPa 2-3 m²/ora > 70 MPa N.D. pristino e delle vernici ad alta rifletPrecisione ± 5 mm Precisione N.D tenza, la scarifica speciale porta dunque ad una significativa riduzione dei tempi generali e incide anche su tutta la logistica del cantiere, riducendo il numero dei mezzi e del personale. Essendo poi radiocomandate, e se necessario anche video assistite, le macchine della Serie GTF offrono alti livelli di sicurezza, in quanto permettono all’ operatore di lavorare a distanza e di non esporsi ai rischi connessi con i distacchi che si possono verificare durante la rimozione di aree particolarmente ammalorate. n (1) Giornalista

6. L’estrema rapidità per ogni passata da 1 m permette di ottenere una superficie scarificata in metri quadrati nettamente maggiore rispetto a quella ottenuta con la scarifica tradizionale