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Vivremo in città ipogee INGEGNERIA DEL SOTTOSUOLO Vivremo in città ipogee Le più grandi e potenti macchine da scavo DA qualche mese ad Amburgo è al lavoro la più grande macchina da scavo del mondo, appositamente realizzata in Germania per la costruzione della quarta galleria stradale sotto il fiume Elba, lunga 4 chilometri, di cui 2,5 km sotto l'acqua. Questo tratto di fiume è una via di traffico mercantile molto importante, poiché collega il porto fluviale di Amburgo, uno dei maggiori del mondo, con il Mare del Nord: da ciò l'impossibilità di intralciare il traffico navale con lavori fatti in superficie, e quindi la necessità di andare in sotterraneo. La macchina è uno «scudo meccanizzato integrale» con controllo della stabilità del fronte mediante fango bentonitico. E' adatta per terreni soffici (limi sabbiosi in acqua), quali sono quelli dell'alveo del fiume Elba: la copertura minima è di 7 metri di terreno e solo 15 separeranno la macchina dalla carena delle navi. E' prudenzialmente previsto che dia uria produzione di galleria finita di 6 m/giorno, pur potendo arrivare sino a 19 m/giorno. Ricordiamo che per la costruzione della galleria ferroviaria della Manica, di 51 km di cui 37,4 km sotto il mare, che è costituita da 3 tubi (due di corsa, unidirezionali, e uno che fu esplorativo ed ora è di servizio e sicurezza) per un totale di 150 chilometri di galleria, furono usate contemporaneamente nove frese, ciascuna delle quali ha dato più di un chilometro di galleria finita per mese. La quarta galleria dell'Elba è un caso emblematico della ineluttabile necessità per le future generazioni di trasferire in sotterraneo un sempre maggiore numero di funzioni della vita associata. La rapida crescita della popolazione mondiale avrà in futuro un forte impatto sulla vita dell'uomo, anche in considerazione del fatto che la popolazione si urbanizzerà maggiormente e chiederà una sempre più alta qualità della vita: per sostenere tale crescita il mondo dovrà produrre più cibo, più energia e più materie prime minerali, nonché proteggere e meglio distribuire l'acqua potabile e per usi agricoli. L'uso dello spazio sotterraneo offre grandi opportunità per soddisfare tali necessità: la superficie del suolo rimane più libera per le produzioni agricole e per la ricreazione; le aree urbane vengono decongestionate dal traffico e meglio protette contro l'inquinamento; una notevole quantità d'energia viene risparmiata grazie all'isolamento termico offerto dalla massa rocciosa. Nel sottosuolo sono disponibili immensi volumi liberi che possono essere trasformati in grandi spazi utili per insediarvi le reti di servizio per trasporto, transito, comunicazione, distribuzione di acqua ed energia, raccolta ed allontanamento rifiuti, le strutture produttive, commerciali, amministrative, i centri di cultura, ricreazione, sport, sanità, religione. Le gallerie stradali, ferroviarie, metropolitane, idrauliche, fognarie, tecnologiche rappresentano la tipologia d'uso del sottosuolo più nota e diffusa: nel mondo intero, l'industria delle costruzioni si sta rivitalizzando, dopo qualche anno buio, poiché la tendenza dell'uomo allo star bene, allo star meglio, è inesauribile ed inarrestabile. Il lavoro di scavo in sotterraneo, conosciuto come sporco, difficile e pericoloso, si sta trasformando da un'arte in una scienza; in ciò la meccanizzazione giuoca un ruolo essenziale, procedendo secondo due direzioni: da un lato per migliorare i metodi di costruzione delle gallerie cosiddetti convenzionali, nei quali cioè il minatore vede la roccia ed ha ancora un ruolo di primo piano nell'affrontarla; dall'altro lato per migliorare le macchine di scavo integrale (in gergo anche chiamate «talpe», «frese», «scudi meccanizzati» o, all'americana, «Tbm-Tunnel Boring Ma- chine») che costruiscono direttamente la galleria scavando, stabilizzando la roccia, erigendo il rivestimento permanente del cavo: insomma, dando la galleria finita senza che l'uomo veda la roccia e senza necessità di minatori: per governarla servono tecnici meccanici, elettrici ed elettronici. La macchina «universale», capace cioè di passare attraverso qualsiasi condizione geologica e geotecnica, si può considerare una realtà in termini tecnologici, ma non in termini di costo: è una macchina complessa e quindi costosa e diffici¬ le da gestire, per cui non sempre ne risulta conveniente l'adozione. Si preferisce quindi una macchina capace di costruire l'80% della galleria, affrontando il restante 20 per cento con l'ausilio ancora di sistemi convenzionali. Un'alternativa è oggi la macchina «trasformabile» della quale si utilizzano sempre le parti vitali per la motorizzazione, il comando ed il controllo, e si cambia, da un lavoro all'altro, solo la struttura esterna che è in carpenteria metallica: a Roma sono state recentemente costruite con la medesima mac¬ china tratte diverse di una galleria ferroviaria, con un diametro rispettivamente di circa dieci metri (per due binari) e di circa sei metri (per un binario), a Tokyo per la costruzione di un tratto di metropolitana si usano due macchine coassiali: la più grande, 14,18 metri di diametro, scava la stazione e da essa esce poi la macchina di 10 m per la costruzione della galleria corrente a doppio binario. La macchina-robot, tanto intelligente e sensibile da fare tutto da sola, è ancora lontana. In un contesto di variabilità geologiche, quali sono quelle usuali, l'automazione trova grandi difficoltà, mentre dall'altro lato non trova grandi interessi sinché si rimane sulla nostra Terra. Diverso è il discorso se si pensa ad insediamenti umani.sulla Luna o su Marte, o altrove nello spazio: qui bisognerà andare in sotterraneo e le macchine-robot ne saranno gli agenti di scavo essenziali. Pensando all'abbattimento del terreno con teste rotanti attorno all'asse della galleria si ricava l'immagine della galleria come se fosse un cilindro coricato a direttrice circolare: ditale sezione circolare se ne utilizza solo un parte quando vi si facciano passare autovetture o treni. Ecco allora che possono risultare più utili e convenienti forme diverse e più complesse, ad esempio per costruire gallerie gemelle intersecantisi, o stazioni per metropolitana, o parcheggi, od altro. In questo settore, soprattutto la tecnologia giapponese si è sbizzarrita e sviluppata: si passa dalle già citate frese coassiali, alle doppie macchine associate per gallerie a forma di 8, a triple macchine associate per stazioni, a frese molto articolate e complesse per scavi di sezione quadrata, o rettangolare, semplici o con varie appendici. Sebastiano Polizza Politecnico di Torino In Germania sotto il fiume Elba si lavora ad una galleria di 4 chilometri A sinistra, il più grande «scudo meccanizzato» del mondo: è alto come un palazzo di cinque piani e viene usato in questi mesi per scavare una galleria in Germania sotto il fiume Elba. A destra, fresa multipla a teste circolari. Sotto, tripla macchina per scavare una stazione di metropolitana con le vie di corsa laterali riducendo al minimo la sezione di scavo oaaoaa w v.* w %y <•■<