Un grande intervento ferroviario in Sicilia

La Sicilia rinnova la mobilità

Per assistere dal vivo al montaggio di una TBM ci siamo recati in Sicilia, in località Alì Terme, in provincia di Messina. Qui  Rete Ferroviaria Italiana ha commissionato la realizzazione di una nuova galleria denominata “Sciglio”. Essa rientra in un più ampio ordine di interventi che prevede la velocizzazione e il raddoppio della direttrice ferroviaria Palermo - Catania - Messina.

Un investimento imponente di svariati miliardi di euro che ha inaugurato una stagione di cantierizzazioni in gran parte del territorio regionale e che assicurano l’adempimento dei criteri di interoperabilità e l’accelerazione del percorso tra le tre aree metropolitane dell’isola.

L’azione complessiva favorirà un incremento della competitività del trasporto passeggeri su rotaia, soddisfacendo le necessità di mobilità in termini di diminuzione dei tempi di viaggio, puntualità e frequenza. Per la finalizzazione dell’intero intervento è stato designato Commissario Straordinario di Governo l’Ing.  Filippo Palazzo, che in questo sopralluogo sarà la nostra guida tecnica.

Alla scoperta dei 140 metri della TBM “IGEA”

L’area del cantiere si sviluppa davanti alle due bocche della futura galleria. In asse a una delle due canne operai e maestranze sono al lavoro per definire il montaggio di questo gigante delle infrastrutture, che si estende in modo predominante in asse longitudinale.
La sua anima è costituita dalla parte anteriore, lo scudo, che proprio in concomitanza della nostra visita è in fase di installazione sul corpo della macchina.

Ing.  Filippo Palazzo: “Lo scudo della TBM è quella parte adibita a penetrare all’interno del terreno".

"Si compone di tre parti, la prima delle quali è la testa fresante. Essa ruota a lenta velocità ed è dotata di robusti utensili in metallo duro, noti come “cutter” o “dischi di taglio”, che hanno il compito di frantumare il terreno. I cutter sono sostituibili e progettati per affrontare condizioni geologiche diverse.
L’attività rotatoria della testa fresante è alimentata da un apposito rotore a cui essa è agganciata. Durante le fasi di scavo il materiale eroso circola in una camera di scavo e veicolato verso un nastro trasportatore tramite una coclea, ovvero una vite senza fine che con il suo moto circolatorio convoglia gli inerti. Da lì il materiale di scavo passa ai successivi carri della TBM sino alle vasche di decantazione".

 Palazzo: "In questi giorni si sta definendo il montaggio della testa fresante che ha un diametro di 9,40 metri. Nei giorni scorsi le maestranze, dopo aver ripartito i carichi, hanno terminato l’assemblaggio delle spazzole e le saldature, che sono state verificate dall’Istituto Tecnico della Saldatura, mediante controlli non distruttivi, con ultrasuoni o liquidi penetranti. L’intera circonferenza della testa fresante è composta da 4 spicchi. Alcuni suoi componenti sono stati opportunamente sezionati già in fabbrica per consentire un transito più agile nella ristretta viabilità pubblica locale, dunque la stiamo ricomponendo in tutte le sue parti e applicandola allo scudo".

La talpa davanti a noi è stata prodotta dalla società cinese CREG, ribattezzata “IGEA”. É una TBM di tipologia “dual mode”, dal costo di circa 20 milioni di euro. Una volta montata misurerà circa 140 metri di lunghezza. Si svilupperà su più carri, all’interno dei quali ritroveremo tra gli altri l’Unità di Guida, i cilindri di spinta, i Motori elettrici, i nastri trasportatori per lo smarino e l'erettore per il posizionamento dei conci.

La camera iperbarica svolge un ruolo cruciale, specialmente nelle macchine di tipo EPB (Earth Pressure Balance) e Slurry, dove è necessario mantenere l'equilibrio della pressione del terreno durante lo scavo del tunnel, soprattutto sotto il livello della falda acquifera o in condizioni di terreno complesse. Questa camera ha principalmente due funzioni: 

• Mantenimento della pressione frontale : Nelle TBM EPB e Slurry, la camera iperbarica consente di controllare e mantenere la pressione nel fronte di scavo, impedendo il crollo del tunnel e l'infiltrazione di acqua o fango. Ciò è fondamentale per la sicurezza strutturale del tunnel e per la protezione dell'ambiente circostante.
• Accesso sicuro per gli operai: la camera iperbarica permette agli operai di accedere al fronte di scavo in condizioni di sicurezza, anche sotto alta pressione. Prima di entrare nella zona di pressione elevata del fronte di scavo, gli operai passano attraverso la camera iperbarica che gradualmente adatta il loro corpo alla pressione che incontreranno. Questo è particolarmente importante per la manutenzione e l'ispezione del cutter head (o testa fresante) e per la gestione dei blocchi di terreno o roccia che potrebbero ostacolare l’avanzamento della macchina.

 Palazzo: “In presenza di terreno meno compatto e materiali più fluidi si utilizza un sistema di estrazione a coclea, come quella montata nella TBM “Igea”. In presenza di roccia più dura si utilizza invece un nastro trasportatore al posto della coclea. La vasca di raccolta materiali è concepita per adattarsi sia alla coclea che al nastro trasportatore".

“Fammi spazio”: le attività preparatorie al montaggio

Le dimensioni in questo caso fanno la differenza, anche in cantiere. Laddove uno scavo in metodo tradizionale comporterebbe il più agile approvvigionamento di macchine con martellone in loco, il montaggio di una TBM lunga oltre 100 metri richiede una preparazione del sito non indifferente.

 Palazzo: “In una prima fase occorre prevedere gli spazi utili alla realizzazione del piazzale dove si andranno a preparare ed assemblare i vari moduli della macchina. Questa attività è molto importante, in quanto un piazzale ridotto costringerebbe un assemblaggio su più assi paralleli e una traslazione in avanti dell’intera TBM verso e oltre il fronte di scavo".

Con largo anticipo sull’arrivo della TBM in cantiere sono stati effettuati gli interventi necessari a realizzare il grande piazzale che si mostra davanti a noi. E’ in corso la realizzazione della spalla del viadotto limitrofo che permetterà di recuperare lo spazio necessario per montare in linea tutti e 7 i carri.

 Palazzo: “In secondo luogo è fondamentale predisporre i servizi essenziali al funzionamento della macchina: acqua, luce e aria saranno necessari 24 ore al giorno quando la talpa entrerà in funzione. Vanno tutti predisposti prima che si entri in azione, così da rendere immediatamente operativi gli impianti di aerazione, di raffreddamento e di depurazione per lo smarino del materiale scavato.
Infine è necessario preparare il letto in cui transiterà la TBM, detta “culla”, il cui alloggio ha forma circolare".

"L’armatura di questa struttura è imponente e accoglie quantità di ferro e cemento armato non indifferente, se si considera che verrà altresì montato un portale di spinta”.

Tutte le fasi di montaggio sono state avviate a Novembre del 2023. Il montaggio di un mezzo di queste dimensioni può richiedere tra i 90 e 120 giorni, sebbene ogni contesto determini una variazione delle tempistiche in base a variabili come, ad esempio, la disponibilità degli spazi stessi.

Dalla Cina con furore: il trasporto di un gigante in acque internazionali

La TBM “Igea”, come detto, è stata prodotta dalla società CREG in Cina. Riteniamo interessante evidenziare i suoi tempi di realizzazione in fabbrica, che nel caso specifico si sono attestati intorno ai 12-14 mesi dalla data di ordine. Una rapidità incredibile se si considerano le dimensioni e la complessità ingegneristica.

Il suo trasferimento e quello delle altre “sorelle” verso l’Italia ha patito la critica situazione geopolitica creatasi nel Mar Rosso, che ha generato grandi rallentamenti alla logistica dei trasporti marittimi in generale.

Il parziale blocco perorato nel canale di Suez ha costretto un’altra TBM diretta in Sicilia a deviare il suo naturale percorso circumnavigando addirittura l’intero continente africano e transitando quindi da Capo di Buona Speranza.

Una contingenza logistica molto delicata, se si considera che il 40% dello scambio marittimo italiano transita dal Canale di Suez. L’aumento dei costi e delle materie prime, oltre al collasso dei tempi di consegna delle merci, stanno delineando un quadro di criticità che si traduce in svariati miliardi di perdita in termini economici.

La TBM “Igea” costituisce la prima delle 22 TBM che progressivamente raggiungeranno la Sicilia e che saranno montate e attivate nei prossimi anni. Ha già varcato le soglie dello stretto e in qualche settimana completerà le sue fasi di assemblaggio. Immediatamente dopo una delegazione di costruttori della società CREG definirà il collaudo della macchina in circa 20 giorni, testando ogni componente e funzionalità e rilasciando l’apposito certificato di idoneità alla Seli Overseas, incaricata dello scavo.

Il rifornimento dei conci per la galleria

Se la macchina è made in China, i conci sono made in Sicily.
Nella vicina Belpasso, in provincia di Catania, la società  We Build ha istituito apposita Roboplant, una fabbrica apposita incaricata di realizzare i conci che formeranno l’anello della galleria. Una realtà aziendale che merita una menzione per gli innovativi impianti di prefabbricazione robotizzati. Il fornitore ha infatti automatizzato due fasi della produzione, che in precedenza venivano espletate dagli operai.

 Palazzo: “La prima è lo svuotamento del cassero che dà forma al singolo concio. Attraverso due braccia dotate di spazzole il robot esegue la pulizia al suo interno. L’altra funzionalità è l’apertura/chiusura del cassero che, sempre con un sistema meccanico automatico, viene avvitato e svitato all’occorrenza per le operazioni di rito”.

L’approvvigionamento di conci per due tunnel da 9 chilometri è un tassello fondamentale di un mosaico più grande dove ogni cosa deve essere al suo posto.
La canna di ogni galleria sarà rivestita da anelli di 7 conci. Anche durante queste fasi di montaggio, i conci sono utilizzati per essere testati e propedeutici alla traslazione in avanti dei carri in fase di montaggio.

Un microsistema di 7 carri “in movimento”

Come abbiamo visto, la Tunnel Boring Machine ha una composizione a moduli, che, a partire dalla testa fresante incaricata di scavare il terreno, si snoda in un susseguirsi di carri e dunque di ambienti tecnici polifunzionali.
La natura di questa tipologia di macchine consente uno scavo h24, al netto delle interruzioni necessarie per la manutenzione degli impianti e delle componenti meccaniche. Una volta effettuato l’ingresso in galleria, questo grande convoglio non rivedrà la luce del sole fino a quando non perforerà l’ultimo diaframma dal punto opposto al punto in cui ci troviamo.

 Palazzo:“La saldatura delle tre parti dello scudo avviene contemporaneamente al montaggio del back-up alle sue spalle, che segue la testa della TBM per svolgere tutte le funzioni accessorie allo scavo. Al momento sono stati già assemblati due dei 7 carri previsti nel back-up. L’intero sistema dei carri consentirà di procedere in una progressione di scavo media tra i 13 e i 15 metri al giorno".

La TBM “Igea” disporrà tra gli altri di un carro elettrico, di un carro per la conservazione delle malte, di un carro per le emergenze. Proprio in termini di sicurezza approfondiamo la composizione degli ambienti interni in cui andranno ad operare gli addetti ai lavori.

 Palazzo:“La macchina è dotata di due camere iperbariche: una destinata alle attrezzature, l’altra al personale, quest’ultima suddivisa a sua volta in una cellula di servizio e una di emergenza. Per lavorare in condizioni di pressione controllata è necessario disporre di personale opportunamente formato. Al di fuori del fronte di scavo della galleria occorrerà disporre di una camera iperbarica di scorta in caso di emergenza, laddove l’operatore potrà essere trasferito e preso in carico dal 118”.

Una volta a regime, la TBM costituisce un piccolo ecosistema indipendente in movimento. Pur mantenendo contatto costante con l’area di cantiere all’esterno, procederà sempre più in profondità senza soluzione di continuità. Ogni turno di lavoro potrà richiedere l’impegno di circa 25 persone tra specialisti e personale di supporto, oltre a tutto l’indotto di operatori che dall’esterno rifornirà i materiali costruttivi e al contempo agevolerà lo smaltimento dello smarino.
Dal fronte di scavo alla coda, scopriamo in che modo questa TBM organizza spazi e funzioni, in vista della sua messa in funzione.

Nel carro n.1 è situata la cabina di comando, dove fisicamente vengono gestite le azioni della macchina. In questo carro ritroviamo anche il punto di incontro tra la coclea e il nastro trasportatore, che sposterà lo smarino sino alla coda della talpa per lo smaltimento.

Qui troviamo anche il primo blocco di bilance, adibite a pesare i materiali scavati e verificarne la corrispondenza con le previsioni. Una seconda verifica avverrà poco prima del conferimento dei materiali in vasca.

Il carro n.2 accoglie la prosecuzione degli impianti di aerazione in mandata e tornata e del nastro trasportatore che proviene dalla testa. In quest'ultima il concio viene applicato nella volta della galleria attraverso un sistema di martinetti che si distendono longitudinalmente di una misura pari alla sezione del concio, un erettore dotato di pinza a ventosa preleva il concio dalle slitte sottostanti e lo appone nell’esatto punto di applicazione in galleria.

Il rifornimento dei conci lungo lo scavo è demandato ad un sistema MSV (Multi Services Vehicle), un muletto che dall’esterno trasporta i conci e che circola all’interno della galleria, posizionandosi al di sotto dei carri della TBM.

Una volta posizionatosi nel punto previsto, un sollevatore meccanico muoverà e ruoterà il singolo concio nella posizione prevista per il montaggio.
Nel carro n.3 alloggiano i serbatoi che raccolgono le malte di iniezione: nello spazio che intercorre tra la roccia scavata e gli estradossi dei conci, la TBM inietta infatti una malta bicomponente a solidificazione rapida, che fissa e isola la volta della canna al contesto geomorfologico.

Nei due carri di coda si concentrano le funzioni più legate alla sicurezza dell’equipaggio.
Nel carro n.6 è ubicato il container (arca) di salvataggio, un ambiente pressurizzato che garantisce luce, acqua e aria a 25 operatori per un lasso di tempo di circa 48 ore. Questo carro può essere utilizzato in caso di incendio lungo il tunnel in attesa dell’intervento dei vigili del fuoco.

I piani di emergenza regolamentano specifiche procedure, pertanto gli spazi vengono dotati di specifica strumentazione, come ad esempio nel caso di malfunzionamento dell’impianto di pressurizzazione della cabina: all’interno di quest’ultima sono presenti decine di postazioni di erogazione dell’aria respirabile tramite maschere pienofacciali collegate ad apposite bombole di emergenza.

Per criticità estreme il personale di esercizio che lavora sulla TBM viene guidato verso i mezzi di evacuazione posti nel settimo e ultimo carro. Seguendo un’apposita segnaletica, tutti gli operatori vengono indirizzati alla fine del back-up dove sarà consentita l’uscita ripercorrendo a ritroso il tunnel già scavato.
I veicoli di evacuazione vengono posizionati nell’ultimo carro, parcheggiati con il fronte rivolto verso l’uscita del tunnel e con la chiave inserita.

La TBM è inoltre dotata di un sistema di monitoraggio continuo di fonti gassose, che potrebbero essere rilevate lungo la penetrazione in galleria. Oltre alle misure di sicurezza già citate, le gallerie stesse vengono dotate di sistemi di monitoraggio che effettuano specifici check a intervalli regolari lungo il profilo longitudinale dello scavo.

Secondo le previsioni contenute nel PAT (Piano Avanzamento TBM), l’avanzamento fisico della macchina viene preceduto dall’analisi di saggi preventivi valutati da parte del geologo che, attraverso relazioni progressive, comunica le caratteristiche geomorfologiche che di volta in volta ci si appresta a scavare.
Laddove alcuni fronti risultassero più instabili, la macchina può effettuare dei consolidamenti radiali dalla parte dello scudo, iniettando malte cementizie utili al consolidamento del fronte.

Sorelle gemelle

Nel cantiere operativo del Lotto 2 in cui ci troviamo, lungo la direttrice Messina - Catania, la TBM “Igea” scaverà una galleria a doppia canna. Terminato lo scavo della prima, la macchina verrà smontata e riportata al punto di partenza per procedere con la seconda. Le dimensioni della testa della TBM infatti sono maggiori della sezione della volta che verrà consolidata, pertanto la macchina non potrà percorrere a ritroso la galleria appena scavata. Il back-up invece si.

Inoltre lo smontaggio si rende necessario per ottimizzare le attività accessorie allo scavo, riutilizzando il medesimo campo operativo in cui ci troviamo, laddove sono stati già realizzati gli impianti accessori, come quello di depurazione per lo smarino.

A pochi chilometri di distanza nel comune di Taormina, nel Lotto 1, un’altra TBM analoga è in fase di montaggio. Altre due sono in arrivo nel Lotto 2, per la realizzazione delle gallerie Forza d’Agrò e Letojanni, Scaletta e Quali.

Una quinta TBM, il cui arrivo in Italia è previsto per il 2026, opererà nel territorio di Calatabiano.

 Palazzo: “Lo scavo automatizzato indubbiamente monopolizza le operazioni degli operatori di cantiere. Tuttavia l’organizzazione contestuale è fondamentale per consentire alla TBM di procedere senza intoppi, a partire dai consolidamenti preventivi già realizzati in prossimità dell’imbocco della prima canna".

Una squadra allargata a servizio

Tra i campi operativi, le operazioni di scavo e gli altri interventi necessari alla velocizzazione e al raddoppio delle direttrici ferroviarie, la Sicilia sarà sede di un imponente investimento infrastrutturale nei prossimi anni.

Le nuove realizzazioni consentiranno di rivedere il modello di servizio di Rete Ferroviaria Italiana, affinchè vengano ridotti i tempi di viaggio tra i principali centri metropolitani dell’isola.
Ad un piano di lavori così imponente hanno risposto “presente” compagini importanti nel panorama delle costruzioni.

 Palazzo: “Nei cantieri del Lotto n.2 da Taormina a Giampilieri opererà il Consorzio “Messina - Catania Lotto Nord”, unione delle società  We Build , capofila al 70%, e  Pizzarotti al 30%. Il Consorzio “Messina - Catania Lotto Sud” interverrà in modo speculare per il lotto n.1 da Fiumefreddo a Taormina".

Come in ogni grande cantiere che si rispetti, una rete di subappaltatori è stata selezionata per adempiere operativamente a specifiche mansioni e lavorazioni. Le società coinvolte saranno oltre 50, su varie fasi di lavoro.

La Seli Overseas , del gruppo We Build, si occuperà dello scavo tramite TBM. Le saldature che si stanno rendendo necessarie nelle operazioni di assemblaggio della macchina sono ad opera della  Syncrosald , società lombarda. L’impianto di depurazione e le vasche che serviranno lungo tutte le fasi di scavo meccanizzato sono state realizzate dalla  Stancanelli di Catania.

Non solo gallerie.
La connessione tra la galleria Sciglio e la galleria successiva in direzione Messina, richiederà la realizzazione del viadotto “Nizza” già in costruzione, i cui pali di sostegno saranno realizzati dalla società  TREVI Spa di Cesena, mentre le elevazioni del viadotto stesso vedranno impegnata la ROAN di Barcellona Pozzo di Gotto (ME).
Altre gallerie sono previste lungo la direttrice in cui ci troviamo, sebbene di lunghezze più contenute e che consentiranno uno scavo più agile in metodo tradizionale.

Per il raggiungimento dell’obiettivo prefissato è stato definito un cronoprogramma serrato in cui il fattore tempo è la risorsa più preziosa. In tal senso alcune specifiche tecniche della TBM “IGEA” assumono un fattore determinante: l’intrinseca funzionalità di recupero energetico consentirà alla macchina di auto sostentare parte del suo fabbisogno energetico durante le fasi di scavo in galleria, mentre la modalità “continuum smining”, grazie a una ripartizione di specifici martinetti che poserà i conci senza interrompere il processo di scavo, garantirà uno scavo si più lento ma senza interruzioni.

Nel giro di poche settimane tutto sarà al suo posto per dare il via allo scavo. Tecnici e maestranze si preparano al momento in cui “IGEA” accenderà i motori e potrà finalmente varcare la soglia del primo diaframma.