INFLUENZA DELLE TECNICHE COSTRUTTIVE SUI RISENTIMENTI INDOTTI DALLO SCAVO DI PARATIE PERIMETRALI DI STAZIONE DELLA NUOVA LINEA C DI ROMA Grisolia M., Iorio G., Panetta G., Catinari C. Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale - “Sapienza” Università di Roma Zechini A. Roma Metropolitane S.r.l. SOMMARIO Il sistema di monitoraggio messo a servizio della costruzione della Nuova Linea C della Metropolitana di Roma, consente di ricavare importanti dati di controllo dei risentimenti indotti dalle opere in tutte le diverse fasi costruttive. In questa nota vengono rappresentati e commentati i risentimenti indotti dallo scavo delle paratie di contenimento laterale che hanno preceduto la costruzione delle diverse stazioni di linea dei tratti T4 e T5. Per la costruzione delle paratie sono state previste tecniche diverse per tipologia di macchina impiegata, sequenza delle operazioni e sistema di sostegno degli scavi. Il contesto stratigrafico e geotecnico relativamente omogeneo per le diverse stazioni ha consentito di fare interessanti correlazioni tra distribuzione ed entità dei cedimenti indotti al contorno e tecnica di scavo adottata. L’applicazione di un programma di calcolo ad elementi finiti ha quindi consentito di interpretare gli effetti della tecnica costruttiva adottata e del contesto stratigrafico sui risentimenti al contorno. La nota potrà offrire spunti di carattere applicativo anche in considerazione dell’ampio programma di costruzione di nuove linee metropolitane previsto per la città di Roma. Parole chiave: Scavi profondi, paratie, cedimenti, monitoraggio 1 INTRODUZIONE La realizzazione di una linea metropolitana rappresenta un’operazione di grande complessità progettuale e costruttiva a causa di problemi di ordine geotecnico ed ambientale e per i possibili risentimenti diretti od indiretti indotti su strutture ed infrastrutture esistenti. Nel caso di una città storica come Roma, i problemi risultano esaltati oltre che dalla eccezionale complessità stratigrafica e geotecnica dei terreni, dalle preesistenze monumentali ed archeologiche e dalla diffusa presenza di cavità sotterranee. Una corretta progettazione deve essere orientata alla scelta di metodologie costruttive in grado di minimizzare gli effetti sull’ambiente controllando le deformazioni indotte nel terreno circostante derivanti dalle variazioni dello stato tensionale indotte dalle operazioni di scavo e dall'alterazione temporanea o permanente delle condizioni idrauliche al contorno. Moderne e consolidate tecniche di scavo basate sull’impiego di speciali macchinari, il consolidamento dei terreni e sistemi di monitoraggio consentono di adattare i lavori e di controllarne gli effetti entro ampi limiti. In tale ambito si inseriscono i lavori di costruzione della nuova Linea C della Metropolitana di Roma che presentano eccezionali complessità intrinseche sia per i caratteri propri delle opere che per le caratteristiche dei terreni interessati e per la delicatezza delle condizioni ambientali. I manufatti di stazione delle Tratte T4 e T5, posti a grande profondità in complesse situazioni stratigrafiche e con elevati carichi idraulici, hanno reso necessario l’impiego di particolari soluzioni costruttive per limitare i risentimenti ambientali. In particolare, per la realizzazione delle paratie di confinamento, vista l’eccezionale profondità di scavo, sono state previste innovative tecniche costruttive diverse per tipologia di macchina di scavo, sequenza delle operazioni e sistema di sostegno degli scavi. Come dimostrano altri “case histories”, la sola costruzione dei diaframmi perimetrali può comportare notevoli spostamenti del terreno in superficie che, in particolari contesti stratigrafici, rappresentano un’importante aliquota dei cedimenti totali connessi con le successive fasi di scavo del manufatto. Grazie alla disponibilità di un esteso sistema di riscontri sperimentali, nella presente nota vengono valutate l’estensione e l’entità dei cedimenti indotti dallo scavo delle paratie di diverse stazione delle tratte T4 e T5 della nuova linea. Un quadro stratigrafico e geotecnico relativamente omogeneo per le diverse stazioni ha consentito di valutare gli effetti di metodologie costruttive diverse e di determinare i principali fattori da cui dipendono i risentimenti indotti. I dati disponibili rappresentano un’occasione irripetibile per estendere le conoscenze sui delicati fenomeni di interazione tra opere in sotterraneo ed ambiente circostante, anche in considerazione dell’ampio programma di ampliamento della rete metropolitana previsto nella città di Roma. 2 INQUADRAMENTO AMBIENTALE La nuova Linea C, una volta ultimata, attraverserà la città di Roma da nord-ovest a sud-est (Fig. 1). Il progetto prevede inizialmente la realizzazione delle tratte T4 (San Giovanni-Malatesta), T5 (Malatesta – Alessandrino), T6A (Alessandrino – Innesto di Torrenova) e T7 (Innesto di Torrenova – Pantano) per un totale di 18.3 km di linea e ventuno stazioni (Tabella 1). I tratti di linea in fase di costruzione si inseriscono in un contesto ambientale estremamente sensibile per la presenza di una diffusa urbanizzazione (quartieri Appio, Pigneto, Centocelle, Alessandrino) soprattutto a ridosso delle aree di stazione. 2.1 Quadro geologico ed idrogeologico I terreni interessati dalle opere presentano caratteristiche stratigrafiche riconducibili a ben individuati complessi stratigrafici, che riflettono varie fasi di erosione e sedimentazione, ed a modificazioni morfologiche prodotte dall’attività vulcanica (Fig. 1 e 2). Al di sotto di uno strato di spessore variabile di terreni di riporto e, localmente, di depositi alluvionali a colmamento di antichi fossi, il sottosuolo risulta sostanzialmente costituito da alternanze di strati di terreni piroclastici ad andamento suborizzontale appartenenti al complesso vulcanico dei Colli Albani. Questi presentano un diverso grado di cementazione ed alterazione e caratteri variabili tra quelli di terreni poco consistenti a comportamento plastico, e quelli di termini sabbiosi e Figura 1. Profilo Geologico Tratta T4 compreso tra le stazioni di S. Giovanni e Malatesta (adattato da Metro C, Progetto costruttivo). Figura 2. Profilo Geologico Tratta T5 compreso tra le stazioni di Teano e Alessandrino (adattato da Metro C, Progetto costruttivo). Nr T4 DENOMINAZIONE TRATTE SAN GIOVANNI - MALATESTA N° STAZIONI km. 4 San Giovanni - Lodi Pigneto - Malatesta 3.0 4.3 T5 MALATESTA - ALESSANDRINO 5 Teano - Gardenie - Mirti Parco di Centocelle - Alessandrino T6 ALESSANDRINO - Innseto di TORRENOVA 2 Torre Spaccata - Giglioli 2.8 Innesto di TORRENOVA-PANTANO 10 Torrenova/Giardinetti Torre Angela - Torre Gaia Grotte Celoni - Fontana Candida Borghesiana - Bolognetta Finocchio - Graniti - Pantano 8.2 TOTALE 21 T7 18.3 Tabella 1. Stazioni della nuova Linea C della Metropolitana di Roma attualmente in fase di costruzione limosi incoerenti o poco coerenti o materiali cementati con caratteristiche da pseudolitoidi a litoidi. Il complesso vulcanico superiore, superati due strati di tufi pseudo litoidi fratturati e pedogenizzati (TL e VS) caratterizzati da elevati stati di addensamento, è costituito da due strati di pozzolane (nere PN e rosse PR), assimilabili a sabbie ben addensate, separate da uno strato di tufi terrosi (TT). Il complesso inferiore è costituito da una alternanza di livelli piroclastici da semilitoidi a litoidi con intercalazioni di sabbie limose (T1 e T2) e tufi argillificati costituiti prevalentemente da limi argillosi di media o bassa plasticità (TA). Alla base è presente il complesso sedimentario fluvio-lacustre prevulcanico costituito da un primo strato di limi sabbiosi e argillosi (ST), seguito da uno strato prettamente limoso-argilloso (AR), e infine da uno strato continuo di sabbie e ghiaie (SG). A profondità maggiori è presente il complesso delle argille plioceniche di origine marina (APL) che costituisce il substrato di tutta l’area della città di Roma. Particolarmente complesso risulta il quadro idrogeologico riconducibile ad un doppio sistema di falde sovrapposte di cui una in diretta correlazione con il reticolo idraulico di superficie, ed una più profonda, in pressione, che si sviluppa nell’ambito delle sabbie e ghiaie di base. 3 DIAFRAMMI PERIMETRALI DELLE STAZIONI 3.1 Caratteristiche tecniche e costruttive I manufatti di stazione delle Tratte T4 e T5 sono realizzate con la tecnica del “cut and cover” che prevede, a seconda dei casi, metodologie del tipo “top-down”, “bottom-up” o miste in cui lo scavo è sostenuto da diaframmi in calcestruzzo armato variamente contrastati. Per lo scavo dei pannelli elementari dei diaframmi sono state impiegate idrofrese a due ruote taglienti o benne mordenti di tipo idraulico a fune libera o su asta telescopica (“kelly”). Nel caso delle stazioni della Tratta T5 i diaframmi perimetrali si sviluppano quasi esclusivamente nei terreni della serie vulcanica, mentre nella Tratta T4 si attestano nei terreni limo-sabbiosi argillosi (ST/STa) e sabbioghiaiosi (SG) del complesso fluvio-lacustre ed in due casi nelle argille plioceniche di base (stazioni San Giovanni e Pigneto). Il procedimento costruttivo dei pannelli prevede la realizzazione delle corree di guida, l'esecuzione dello scavo in presenza di fanghi di stabilizzazione, la messa in opera d'armature ed infine il getto del calcestruzzo, eseguito a partire dal fondo scavo mediante tubo convogliatore. Infine sono previste delle operazioni di rifinitura del diaframma (“scapitozzatura”). In fase di scavo sono utilizzati fanghi bentonitici o miscele polimeriche biodegradabili. In tutti i casi i pannelli sono stati realizzati in modo “alternato”, procedendo prima allo scavo e getto dei pannelli primari e successivamente a quelli intermedi secondari a presa avvenuta dei primi, con opportuna compenetrazione tra i pannelli per garantirne una efficiente tenuta idraulica. 3.2 Problematiche costruttive La scelta del sistema di scavo è stata fortemente condizionata dall’elevata profondità dei pannelli, dalla necessità di garantire la tenuta idraulica delle future stazioni e dai risentimenti ambientali sul regime di circolazione delle acque nel sottosuolo e sulle preesistenze al contorno. In taluni casi, impreviste difficoltà esecutive connesse con il particolare contesto stratigrafico ed idrogeologico dell’area, hanno reso necessario l’impiego di specifici accorgimenti tecnici rispetto alle usuali tecniche di scavo in tradizionale. L’attraversamento di orizzonti litoidi diffusamente presenti nel complesso dei tufi antichi (T1T2) è stato possibile mediante l’impiego dello “scalpello” o tramite l’esecuzione preventivi prefori mediante sondaggi a rotazione e attrezzature tipo “rotary” Per i diaframmi realizzati tramite idrofresa della stazione Lodi, al passaggio stratigrafico tra i termini limoargillosi-sabbiosi del fluvio-lacustre (ST/STa) e le sottostanti sabbie e ghiaie ad elevata permeabilità (SG) si sono verificate perdite ingenti ed improvvise del fluido bentonitico, provocando potenziali problemi di stabilità e di sicurezza durante le fasi di scavo. In tal caso i problemi sono stati superati tramite la preventiva realizzazione di iniezioni cementizie di intasamento dei terreni sabbioghiaiosi. 3.3 Effetto dello scavo dei diaframmi e controllo dei risentimenti indotti La fase di installazione dei diaframmi può indurre spostamenti del terreno in superficie e potenziali effetti sulle preesistenze. Come dimostra la nota curva limite di subsidenza elaborata da Clough e Rourke (1990) relativa a diaframmi in calcestruzzo gettati in opera in terreni granulari ed argille da soffici a consistenti, il bacino di subsidenza indotto si esaurisce ad una distanza pari a circa due volte la profondità dello scavo H con un valore massimo del cedimento pari a circa lo 0.15% di H. Nel caso di terreni a comportamento tipicamente granulare, alla variazione dello stato tensionale iniziale indotta dalla costruzione del diaframma può inoltre corrispondere un incremento delle tensioni orizzontali nel terreno (Viggiani G.M.B. et al., 2006) di cui si dovrebbe tenere conto nel dimensionamento strutturale dell’opera. Considerata l’importanza delle opere e la particolarità e la delicatezza del contesto ambientale, la costruzione delle stazioni è stata preceduta dalla installazione di un completo sistema di monitoraggio riferito a tre macroaree di controllo: strutture di perimetrazione e interno stazione; volume di terreno circostante; preesistenze nell’intorno degli scavi. Il primo insieme di misure ha riguardato spostamenti, deformazioni e sollecitazioni delle strutture interne della stazione. Il secondo ha riguardato le misure di spostamenti superficiali e in profondità (misure inclinometriche, assestimetriche e topografiche) e la misura delle pressioni interstiziali nel volume di terreno che interagisce con le fasi costruttive dell’opera. Il terzo infine ha riguardato le misure sugli edifici esistenti, quali spostamenti, rotazioni ed eventuali rilievi fessurimetrici. La frequenza delle letture è stata definita in funzione delle specifiche fasi di costruzione e dall’eventuale raggiungimento di predefinite soglie limite di controllo. stato possibile riscontrare che il bacino di subsidenza indotto si esaurisce ad una distanza pari a circa una volta la profondità dello scavo H (Fig. 5) con un valore massimo del cedimento pari a circa lo 0.03% della medesima profondità H. 5 FATTORI CHE INFLUENZANO I RISENTIMENTI 4 RISENTIMENTI INDOTTI DALLO SCAVO DEI DIAFRAMMI DELLA LINEA C La raccolta sistematica delle letture dei capisaldi predisposti nelle sezioni di monitoraggio poste a ridosso delle diverse stazioni delle tratte T4 e T5 (San Giovanni, Lodi, Pigneto, Malatesta, Teano, Gardenie, Mirti, Parco di Centocelle, Alessandrino) ha permesso di ricavare specifiche curve di subsidenza indotte dalla costruzione dei diaframmi perimetrali di confinamento. Nella Figura 3 sono rappresentati, in funzione della distanza dalla paratia, i valori dei cedimenti massimi misurati. I dati sono da intendersi riferiti alle condizioni finali una volta ultimata la realizzazione del settore dei diaframmi perimetrali afferente alla sezione di monitoraggio. In tutti i casi, nonostante la grande profondità di scavo raggiunta, i cedimenti ottenuti sono risultati di modesta entità se riferiti alla citata curva di Clough e Rourke (1990). Il valore del massimo cedimento misurato è nell’ordine dei 13 mm e tende a diminuire con la distanza tanto che, a partire da circa 40-45 m dai diaframmi, è risultato praticamente nullo. Normalizzando i valori dei cedimenti rispetto alla distanza dalla paratia è 5.1 Tecniche costruttive impiegate La presenza di terreni con caratteristiche stratigrafiche relativamente omogenee e riconducibili a ben individuati complessi stratigrafici (vulcanico, fluvio-lacustre), ha consentito di valutare per le diverse stazioni l’influenza delle tecniche costruttive impiegate sui cedimenti indotti nel terreno circostante. Nell’insieme, i risentimenti sono risultati mediamente maggiori nel caso di scavo con benna meccanica rispetto a quelli con idrofresa nonostante le maggiori profondità di scavo di questi ultimi, a conferma della maggiore affidabilità di tale tecnologia nel limitare le deformazioni indotte nel terreno circostante gli scavi. Nel caso infatti delle stazioni Lodi, Pigneto e Mirti, i pannelli sono stati realizzati con idrofresa con profondità di scavo comprese tra 36 e 48 m circa, i cedimenti massimi in superficie sono risultati variabili tra 2.7 e 12.0 mm. Nel caso delle stazioni Malatesta e Gardenie, i pannelli realizzati mediante benna meccanica con profondità di scavo comprese tra 36 e 39 m circa, hanno indotto maggiori valori dei cedimenti massimi e compresi Distanza dal filo paratia (m) 0 10 20 30 40 50 Cedimenti dal piano campagna (mm) 0 -4 -8 Scavo con idrofresa Scavo con benna mordente -12 -16 Figura 3. Cedimenti indotti dalla realizzazione dei diaframmi perimetrali dei manufatti di stazione della nuova Linea C. Distanza dal filo paratia Profondità di scavo 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 0 Cedimenti Profondità di scavo 0.01 0.02 0.03 0.04 Stazioni Linea C - Tratte T4-T5 0.05 Figura 4. Curva di subsidenza normalizzata 1.5 STAZIONE PIGNETO - SEZ 2 VALLE STAZIONE PIGNETO - SEZ 2 MONTE Distanza dal filo paratia (m) T2 TA T1 25 Quote assolute (m slm) 20 IDROFRESA 15 30 0 40 -4 35 30 25 -12 20 -16 10 5 SG -3.9 m slm -5 APL -10 35 TA 30 40 Distanza dal filo paratia (m) 20 30 40 0 10 Distanza dal filo paratia (m) 20 SG -3.9 m slm APL R LSO TA 30 0 25 -4 20 -8 -12 -16 0 -5 10 -8 -12 35 Quote assolute (m slm) 5 Cedimenti piano campagna (mm) Quote assolute (m slm) Distanza dal filo paratia (m) 10 20 0 10 0 -4 STAZIONE MALATESTA - SEZ 1 VALLE STAZIONE MALATESTA - SEZ 1 MONTE BENNA 40 0 -5 -20 15 30 -16 5 -20 20 TA T2 TA T1 TA 20 ST -10 R LSO TA T2 TA T1 R 10 0 10 -15 25 IDROFRESA 15 -15 30 R -8 ST 0 0 45 40 STa -5.5 m slm 15 BENNA 10 T2 TA T1 TA 5 0 -4 -8 -12 -16 STa 0 -5 Cedimenti piano campagna (mm) 30 Distanza dal filo paratia (m) 20 Quote assolute (m slm) 35 Cedimenti piano campagna (mm) R PR TA 40 10 Cedimenti piano campagna (mm) 0 45 -5.5 m slm SG -10 -10 -15 -15 SG -20 -25 APL -30 -35 STAZIONE MALATESTA - SEZ 2 MONTE STAZIONE MALATESTA - SEZ 2 VALLE R 25 LSO Quote assolute (m slm) 20 TA 15 BENNA 10 T2 5 TA T1 TA STa SG 0 -5 -10 -5.5 m slm 30 35 0 25 -4 20 -8 -12 -16 R LSO 30 Quote assolute (m slm) R 30 Cedimenti piano campagna (mm) 35 Distanza dal filo paratia (m) 10 20 15 BENNA 10 5 -10 30 40 0 -4 -8 -12 -16 TA 0 -5 TA T2 TA T1 Cedimenti piano campagna (mm) 0 -5.5 m slm STa SG -15 -15 -20 Figura 5. Malatesta e Pigneto: contesto stratigrafico nelle sezioni di monte e valle tra 4.0 e 13.5 mm. Analizzando le curve di subsidenza relative ai casi di Pigneto e Malatesta è emerso inoltre come, a parità di tecnologia costruttiva impiegata, gli abbassamenti siano marcatamente differenti tra i lati prospicienti dell’opera. Tali differenze sono risultate imputabili al quadro stratigrafico locale legato alla presenza ed alle caratteristiche di terreni di recente riporto ed alle modalità di preparazione del piano di lavoro (scavi e riporti) eseguite preventivamente alla realizzazione dei pannelli. proposito, con riferimento a due casi ritenuti rappresentativi (Stazione Pigneto Sez 2M e Stazione Malatesta, Sez 2M) sono state simulate le varie fasi di realizzazione dei pannelli e ricostruito il campo di spostamenti misurato sperimentalmente a tergo dei diaframmi mediante il codice agli elementi finiti Plaxis 3D Tunnel. Coerentemente agli studi presenti nella letteratura scientifica in materia (Ng et al., 1995 - Gourvenec e Powrie, 1999 - Schaper e Triantafyllidis, 2004), la realizzazione di un pannello è stata simulata in tre fasi: 1) Scavo della paratia considerando la pressione offerta dalla bentonite sulle pareti della trincea; 5.2 Variazione dello stato tensionale a tergo dei pannelli a seguito delle varie fasi costruttive Per comprendere le variazioni tensionali associate alle varie fasi costruttive nel volume di terreno circostante i pannelli, in mancanza di specifiche misure in sito, sono state eseguite delle analisi numeriche tridimensionali. A tal 2) Getto del calcestruzzo fresco simulando la pressione agente sulle pareti attraverso una legge bilatera del tipo: γ cls ⋅ h γ b ⋅ h + (γ cls − γ b ) ⋅ hcrit h ≤ hcrit h > hcrit per Stratigrafia (1) con γcls=25 kN/m3, γb=10.3-11.0 kN/m3, hcrit=altezza critica, assunta pari al 20-30% dell’altezza di scavo H, e z profondità dal pc. 3) Maturazione del calcestruzzo. R LSO TA T1-T2 TA T1-T2 TA STA SG APL Stratigrafia Metodologia di analisi. Le analisi eseguite si riferiscono ad un tratto di n.5 pannelli adiacenti di medesime dimensioni (2.8*1.0 m) ed altezza H di progetto, di cui i tre “primari” (nn.1-3-5) distanziati di 2.8 m, e i due “secondari” (nn.2 e 4) realizzati successivamente. E’stato preliminarmente simulato lo scavo, il getto e maturazione dei pannelli primari (n. 1, 3 e 5) e successivamente quello dei secondari (n. 2 e 4). In questo modo è stato possibile valutare le variazioni tensionali complessivamente indotte nel terreno circostante i pannelli e valutare il campo di spostamento. Con riferimento al quadro stratigrafico in esame, nelle analisi il terreno è stato assimilato ad un mezzo elastoplastico con incrudimento isotropo regolato dalle deformazioni volumetriche εpv e distorsionali plastiche [γp=(2·εp1 - εpv )], modello “Hardening Soil”, proposto da Schanz, Vermeer e Bonnier (1998-99). Il comportamento in campo elastico è definito da un modulo di Young E’ funzione dello stato tensionale efficace attraverso la relazione c' cot ϕ '+σ '3 E ' = E ' ref ⋅ c' cot ϕ '+ p ref m (2) dove pref = 100kPa è una pressione di riferimento, Eref è il modulo di Young per un valore della tensione principale efficace minima σ'3=100kPa, ed m dipende dalle caratteristiche del terreno. Per i termini vulcanici pseudolitoidi (T1-T2) è stato assunto un modello elasto-plastico perfetto con criterio di rottura alla Mohr-Coulomb. Le analisi sono state eseguite assumendo per i vari termini i parametri geotecnici di Tabella 2, ottenendo un bacino di subsidenza di andamento analogo a quello registrato sperimentalmente. R PR TA T1-T2 TA T1-T2 ST SG APL γ kN/m3 17 17 17 17 17 17 17 18 20 20 c' kPa 10 25 30 400 30 400 30 25 5 25 ϕ’ ° 25 27 30 35 30 35 30 24 35 26 E’ref MPa 400 270 650 1000 650 1000 650 370 1400 450 γ kN/m3 17 17 17 17 17 17 18 20 20 c' kPa 10 5 10 40 10 40 5 1 40 ϕ’ ° 30 35 35 35 35 35 28 38 26 E’ref MPa 240 1000 624 1115 624 1115 60 1400 460 ν’ m E’ref/E50 ref E’ref/E0ed ref 0.2 0.5 0.9 0.1 0.1 0.1 0.6 0.4 0.7 10 10 ν’ m E’ref/E50 ref E’ref/E0ed ref 0.2 0.5 0.2 0.1 0.1 0.6 0.4 0.7 10 10 Tabella 2. Stazioni Malatesta e Pigneto: parametri di riferimento assunti nelle analisi numeriche Preliminarmente alle fasi di scavo e getto dei pannelli si è proceduto a simulare lo stato tensionale iniziale. Nel modello di sottosuolo le effettive condizioni idrauliche iniziali al contorno, sono state riferite a quelle di un moto di filtrazione monodimensionale verso il basso, tra i termini vulcanici e le ghiaie. L’azione stabilizzante del fango bentonitico durante lo scavo di ogni pannello e la pressione del calcestruzzo fresco sono state modellate come carichi di superficie, mentre per il calcolo della bilatera è stata ipotizzata una altezza critica hcrit (Lings, et al., 1995) pari al 25% dell’altezza massima H del pannello. Risultati ottenuti. Dalle analisi è risultato un buon accordo tra gli andamenti degli abbassamenti verticali e quelli misurati. (Fig.6). Gli spostamenti orizzontali calcolati a ridosso del pannello centrale sono in entrambi i casi analizzati diretti in direzione del terreno. Pur in mancanza di dati sperimentali di confronto, è stato comunque possibile fare delle ipotesi interpretative sui reali fenomeni di interazione occorsi. Per la sezione di monte di Malatesta le deformazioni risultano concentrarsi negli strati superficiali di terreni di riporto R ed alluvionali LSO di scadenti caratteristiche meccaniche; nel caso di Pigneto i maggiori spostamenti risultano nello strato sabbio-limoso ST. 6 CONCLUSIONI I manufatti di stazione della nuova Linea C della Metropolitana di Roma sono opere di eccezionale complessità per le importanti profondità di scavo da raggiungere, per gli elevati carichi idraulici e per il quadro stratigrafico ed ambientale in cui si inseriscono. La predisposizione di un completo sistema di monitoraggio ha consentito di raccogliere dati significativi di interazione anche con riferimento alle diverse fasi costruttive elementari. I dati disponibili hanno indicato come l’installazione 10 20 30 Distanza dal filo paratia (m) 40 50 0 -4 -8 Analisi numeriche -12 Valori sperimentali -16 Cedimenti piano campagna (mm) Cedimenti piano campagna (mm) Distanza dal filo paratia (m) 0 0 10 20 30 40 50 0 -4 -8 Analisi numeriche -12 Valori sperimentali -16 Figura 6. Stazioni Malatesta e Pigneto: confronto tra cedimenti ottenuti dalle analisi numeriche e quelli misurati Spostamenti orizzontali (mm) 0 4 8 12 16 Spostamenti orizzontali (mm) 20 0 ST R R 12 16 20 30 LSO 30 TA BENNA 20 T2 10 SG 0 -3.9 m slm -5.5 m slm APL -10 TA T1 TA STa SG Quota assoluta (m s.l.m.) IDROFRESA 8 35 40 Quota assoluta (m s.l.m.) T2 TA T1 4 50 R PR TA 25 20 15 10 5 0 -5 Figura 7. Stazioni Malatesta e Pigneto: confronto tra spostamenti orizzontali ottenuti a ridosso del diaframma dalle analisi numeriche dei pannelli delle paratie perimetrali delle stazioni della nuova Linea C prese in esame comporti dei risentimenti al contorno di entità comunque modesta rispetto a quanto riscontrato in altri contesti. Ciò può essere attribuito sia ad un favorevole contesto stratigrafico legato alla presenza di terreni piroclastici di buone caratteristiche meccaniche, sia alla efficacia delle tecniche e modalità costruttive adottate. Specifiche analisi numeriche tarate sui dati sperimentali hanno mostrato come a seguito delle fasi di scavo, getto e maturazione del calcestruzzo si verifichino spostamenti ed incrementi delle tensioni orizzontali con possibili incrementi delle sollecitazioni sulla struttura nelle successive fasi di scavo delle stazioni. Tali considerazioni potranno rilevarsi utile elemento di confronto e supporto per la progettazione di altri previsti tratti della linea metropolitana di Roma in contesti stratigrafici e geotecnici ben più complessi. 7 BIBLIOGRAFIA Clough, G. W., and O’Rourke, T. D., 1990. Construction induced movements of in-situ wall. Proc., Des. and Perf. of Earth Retaining Struct., Geotech. Spec. Publ. No. 25, P. C. Lambe and L. A. Hansen, eds., ASCE, New York, 439–470. Gourvenec SM, Powrie W., 1999. Three-dimensional finite-element analysis of diaphragm wall installation. Geotechnique; 49(6):801–823. Iorio G., 2010. Problematiche geotecniche connesse con la realizzazione di stazioni metropolitane. Tesi di Dottorato, Sapienza Università di Roma Lings, M.L. & C.W.W. Ng & D.F.T. Nash, 1994. The lateral pressure of wet concrete in diaphragm wall panels cast under bentonite. Proc. Instn. Civ. Engrs Geotech. Engng 107. Metro C. Progetto costruttivo – Metropolitana di Roma Linea C - Tratte T4-T5. Ng CWW, Lings ML, Simpson B, Nash DFT, 1995. An approximate analysis of the three-dimensional effects of diaphragm wall installation. Geotechnique; 45(3):497–507. Poh, T. Y., Chee Goh, A. T. C., Wong, I. H., 2001. Ground movements associated with wall construction: case histories. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 127, No. 12 1061–1069. Schafer R, Triantafyllidis T, 2004.. Influence of the construction method on the deformation of diaphragm walls in clayey ground. Tunneling and Underground Space Technology, 19(4–5), S.47588, Elsevier. Viggiani G.M.B., de Sanctis L., Mandolini A., 2006. Monitoraggio di scavi: l’esperienza della Linea 1 della Metropolitana di Napoli. Atti del XXII Convegno Nazionale di Geotecnica, Abano Terme, 415-430. ABSTRACT INFLUENCE OF CONSTRUCTION TECHNIQUES ON THE SETTLEMENT INDUCED BY EXCAVATION OF DIAPHRAGM WALLS OF NEW LINE C STATIONS IN ROME Keywords: Deep excavations, Settlement, Monitoring Diaphragm walls, The new C Line of Rome Underground -T4, T5 and T6A lots- , about 10 km twin running tunnels and eleven stations, at present is in advanced working state of progress. Due to the presence of a densely built urban environment, the selected solution for the construction of the stations consists of a “cut and cover” excavation retained by multi-propped diaphragm walls to minimise settlements and prevent damage to the structures. The diaphragm walls were carried out with hydromills and self guided mechanical grab. Excavations about 35-55 m depth, occour into volcanic deposits deriving from the Colli Albani apparatus, with a very complex local hydrogeological framework. An intense programme of monitoring was set up to control and prevent the effects induced by the excavation during the entire construction progress. This paper presents the in situ measurement of ground surface settlement due to lateral diaphragm walls installation of some stations of the new C Line using different construction techniques. The maximum settlements ranged from 10-15 mm and occurred since at distances of twice the excavation depth. Minimum displacements occurred using hydromill, also with excavation depth of 40-50 m, while the maximum values occur in the cases of excavations carried out using a heavy self guided mechanical grab. Numerical analyses carried out to interpret situ measurements for two different stations of T4 lot, namely Pigneto and Malatesta, showed the main influence of presence of soft soil on the settlements due to diaphragm wall installation.
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