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Entro il 2028 la nuova linea della metropolitana U2 si collegherà alla linea ferroviaria suburbana principale a Matzleinsdorfer Platz (Foto: Doka)

L'Europa ospita alcune delle più ambiziose imprese di ingegneria dei tunnel. Il continente sta lentamente abbattendo le barriere ai viaggi attraverso il paese, apparentemente senza grandi sfide. Allo stesso tempo, la mobilità in Europa sta diventando più facile con lo sviluppo di nuove metropolitane e strade migliorate.

Uno degli sforzi di scavo più impressionanti è la Galleria di base del Brennero (BBT), destinata a diventare il collegamento ferroviario sotterraneo più lungo del mondo una volta completata. Con una lunghezza di 64 chilometri, questa galleria collegherà Innsbruck, in Austria, con Fortezza, in Italia, riducendo significativamente i tempi di percorrenza e aumentando la capacità di trasporto merci attraverso le Alpi.

Si ritiene che la Galleria di base del Brennero sia una pietra angolare della rete transeuropea dei trasporti (TEN-T), il cui obiettivo è migliorare la connettività transfrontaliera e stimolare l'integrazione economica all'interno dell'UE.

Herrenknecht, un'azienda tedesca che produce frese per lo scavo di tunnel (TBM), ha consegnato la sua settima macchina per il progetto nel marzo 2024.

La nuova TBM a doppio scudo Herrenknecht per la Galleria di base del Brennero ha un diametro di 10,37 m, una lunghezza di circa 183 m e un peso complessivo di circa 2.700 tonnellate.

Il trasporto delle prime parti della macchina dallo stabilimento Herrenknecht di Schwanau all'Austria dovrebbe iniziare a fine marzo. La macchina verrà poi riassemblata nella caverna di montaggio appositamente progettata del tunnel. L'inizio dello scavo è previsto per l'autunno 2024.

L'ottava TBM identica a doppio scudo per lo scavo della seconda canna del lotto di costruzione H53 Pfons-Brennero è attualmente in costruzione presso lo stabilimento Herrenknecht di Schwanau e verrà consegnata nella primavera del 2025.

Allo stesso modo, il Grand Paris Express, un vasto progetto di espansione della metropolitana, sta rivoluzionando il trasporto pubblico nella capitale francese. Composto da quattro nuove linee e dall'estensione di due linee esistenti, questo progetto aggiungerà 200 km di nuovi binari, collegando i sobborghi della città e i principali quartieri commerciali. Si prevede che questa ambiziosa impresa allevierà la congestione del traffico, ridurrà l'inquinamento e offrirà un'esperienza di viaggio senza interruzioni per milioni di pendolari.

Herrenknecht ha fornito una nuova TBM per il progetto della Galleria di base del Brennero (Foto: Herrenknecht)

Di recente sono stati assegnati diversi nuovi contratti, tra cui uno a un gruppo guidato dall'appaltatore francese Bouygues per costruire la linea 15 Est, che collegherà Bobigny e Saint-Ouen, e un altro a una joint venture tra l'appaltatore italiano Webuild e la società di ingegneria francese NGE, sulla sezione occidentale della linea 15, che prevede la progettazione e la costruzione di quattro stazioni sotterranee e 7 km di tunnel utilizzando TBM.

Puntellature e casseforme per scavi di gallerie

Anche Doka, specialista in casseforme e armature, è al lavoro su un complesso e innovativo progetto di scavo di gallerie.

La capitale austriaca, Vienna, sta vivendo un importante miglioramento del trasporto pubblico, con l'estensione della linea U2 che collega il centro città e la costruzione di una nuova linea completamente automatizzata (U5) entro il 2028.

Doka svolge un ruolo fondamentale in questo progetto con le sue soluzioni di casseratura personalizzate, in particolare nella Matzleinsdorfer Platz, dove vengono costruite numerose e complesse strutture di tunnel e stazioni.

Entro il 2028, la nuova linea della metropolitana U2 si collegherà alla linea ferroviaria suburbana principale a Matzleinsdorfer Platz, a beneficio di circa 50.000 persone nell'area di riferimento. Prima che ciò possa accadere, è necessario completare un totale di 1.400 m di tunnel attorno alla stazione.

Dato che la stazione ferroviaria suburbana di Matzleinsdorfer Platz sarà situata direttamente sopra la nuova stazione sotterranea, i tunnel e le casseforme devono affrontare sfide specifiche. Ad esempio, il terreno può essere scavato solo con molta attenzione, il che richiede misure speciali.

Tra queste rientrano l'impiego di una molla a disco di supporto o di un "anello di supporto" prefabbricato nei tubi della stazione, tutti aspetti che devono essere presi in considerazione in anticipo dal team di ingegneri Doka nella progettazione della cassaforma.

Doka ha fornito la maggior parte delle soluzioni di casseratura per la stazione, tra cui il carro di casseratura per i due tunnel della stazione, i vagoni guida per i tunnel della stazione e della linea e la cassaforma per un pozzo della scala mobile. Tutti gli attraversamenti sono stati progettati in 3D.

Lotto di costruzione Tulfes-Pfons sulla Galleria di base del Brennero (Foto: Galleria di base del Brennero)

Thomas Staffenberger, direttore dell'unità S&I Eng casseforme e infrastrutture di Doka, afferma che la visualizzazione 3D offre l'opportunità di esaminare la soluzione nella sua interezza, tenendo conto di tutti i dettagli e delle sfumature.

"Soprattutto con geometrie variabili", afferma Staffenberger. "L'intera progettazione della cassaforma diventa molto più efficiente e sicura, poiché potenziali collisioni e problemi possono essere evitati in anticipo.

“I nostri clienti sono inoltre lieti di vedere il quadro completo e dettagliato, il che consente loro di valutare in anticipo tutte le caratteristiche e preparare il cantiere.�

La sicurezza prima di tutto

Poiché i progetti di scavo di gallerie stanno diventando sempre più complessi, possono anche essere più pericolosi, spingendo le aziende a ricorrere alla tecnologia per proteggere i lavoratori in situazioni rischiose in cantiere.

Un gruppo di leader del settore dell'ingegneria meccanica e civile, nonché dell'automazione robotica, tra cui Tunnel Engineering Services (UK) (TES), i3D Robotics (i3D), il Manufacturing Technology Centre (MTC), Costain e VVB Engineering, ha creato la prima soluzione robotica e di intelligenza artificiale per l'installazione di servizi meccanici e civili nei tunnel.

Tradizionalmente, installare questi servizi nei tunnel è rischioso, richiede molto lavoro e tempo. Si dice che il prototipo Automated Tunnel Robotic Installation System (ATRIS) sia in grado di selezionare autonomamente le staffe, individuare dove devono essere montate lungo una parete del tunnel e installarle.

Una volta completamente sviluppato, il gruppo afferma che il sistema finale può essere impiegato nella costruzione di tunnel per vari settori, tra cui trasporti, acqua ed energia. Si prevede che la macchina aumenterà la produttività del 40% consentendo un'installazione più rapida, ridurrà i costi di installazione per nuovi sistemi meccanici ed elettrici (M&E) del 30% e diminuirà i movimenti degli impianti di costruzione del 40%, riducendo così il carbonio incorporato.

Steve Nesbitt, capo tecnologo per l'ambiente costruito presso MTC, afferma: "Come molti settori, l'edilizia ha dovuto affrontare sfide legate alla manodopera negli ultimi anni, il che ha spinto a un maggiore interesse nell'uso dei robot, oltre che nella produzione e nella logistica, per affrontare questi problemi.

"Contribuendo con la nostra competenza a questo progetto, stiamo aprendo la strada alle aziende di costruzione per adottare la tecnologia per un maggiore controllo e strutturazione dei lavori in loco, rendendo la fornitura di infrastrutture più sicura, più produttiva e più sostenibile".

Lee Bateson, responsabile meccanico e ingegneristico nonché responsabile della robotica presso Costain, aggiunge: "Insegnare ai robot a imparare compiti apparentemente semplici, come ad esempio come evitare di avvitare male le viti che vanno nelle prese, è stato estremamente gratificante, grazie allo spirito collaborativo del consorzio.

"Che si tratti di riduzione delle emissioni di carbonio, aumento della produttività o miglioramento della salute e della sicurezza della forza lavoro, questa è una tecnologia trasformativa che porterà enormi benefici ai clienti per i quali costruiamo tunnel".

Semplificare le sfide

Sistema di installazione robotizzata automatizzata di tunnel (ATRIS) (Foto: Andrei Zota/ Costain)

Amberg Technologies affronta anche le sfide moderne della costruzione di tunnel con l'obiettivo di semplificare i rilievi topografici.

Il sistema di soluzioni dell'azienda svizzera sotto il nome di Amberg Tunnel combina strumenti di misurazione precisi con software specifici per le attività. Si realizzano miglioramenti significativi nell'efficienza, in particolare nella navigazione in galleria, nelle misurazioni del profilo della galleria, nella scansione della galleria, nell'analisi geotecnica e nell'analisi della galleria as-built.

L'azienda è stata recentemente coinvolta in un progetto di tunnel su larga scala in Svezia. La circonvallazione di Stoccolma, Förbifart Stockholm, è un nuovo percorso per l'autostrada europea (E4) che passa per la capitale svedese. Il progetto infrastrutturale, una volta completato, comprenderà uno dei tunnel autostradali più lunghi del mondo.

Progettato in un ambiente Building Information Modeling (BIM), il complesso di tunnel comprende passaggi principali, tagli trasversali, pozzi di ventilazione e tunnel di accesso. La sezione "FSE305 Bergtunnlar Lovö", nota per la sua geometria intricata, ha presentato notevoli sfide di rilevamento. L'ostacolo principale, afferma Amberg Technologies, è stato l'elaborazione dei dati estesi raccolti e la consegna di report tempestivi.

Si dice che il perito svedese del tunnel che si occupa del progetto abbia gestito più piattaforme software locali, il che ha portato a notevoli inefficienze. Amberg Tunnelscan è stato impiegato per semplificare il processo concentrandosi sulle sfide specifiche del tunnel.

L'azienda afferma che il software supporta l'importazione diretta di dati dagli scanner e fornisce strumenti per la georeferenziazione e la pulizia dei dati. Oltre a ciò, il software organizza le scansioni in modo sistematico in modo che gli utenti possano generare analisi e report personalizzati direttamente dalla piattaforma.

Questi sono solo alcuni esempi di quanto ambiziosi possano essere i progetti di tunnel in tutta Europa. Con la tecnologia moderna e metodi di lavoro semplificati, questi progetti possono ridefinire i trasporti e portare altri benefici a migliaia di persone ogni giorno. Non siamo mai stati così connessi come lo siamo ora e i progetti sono destinati a diventare ancora più grandi man mano che continuiamo a costruire estesi tunnel in tutto il continente con l'aiuto di tecnologie avanzate e sistemi di sicurezza migliorati.