Consolidamento delle pile ponte sul fiume Albegna della linea ferroviaria Pisa – Roma

L’intervento sulla fondazione delle pile in alveo, necessaria a causa dei cedimenti registrati e per la protezione da fenomeni erosivi, ha comportato numerose problematiche ingegneristiche risolte grazie alla scrupolosa progettazione del cantiere, a innovative soluzioni tecnologiche e all’ausilio di tecnici e maestranze specializzate.

LUOGO: Orbetello (GR)

ANNO DI REALIZZAZIONE: 2020/2023

COMMITTENTE: RFI

IMPRESA ESECUTRICE: Della Buona Srl

DATI DIMENSIONALI: 230 M (Lunghezza) – 9,8 M (Larghezza tra i parapetti)

L’opera d’arte interessata è un ponte che serve per l’attraversamento ferroviario sul Fiume Albegna, ubicato sulla linea Roma – Pisa, al km 157+437 in località Albinia (GR). Si tratta di un ponte a quindici campate, con struttura a impalcato in cemento armato e spalle/pile in cemento armato muratura, larghezza delle spalle/pile variabile (tra 6,2 m e un massimo di 8,5 m.) Nel tempo si sono manifestati cedimenti anomali e erosione localizzata intorno alle pile. Pertanto si è deciso di intervenire per contrastare questi fenomeni.

Indagini

L’opera è stata indagata con varie metodologie; per la parte fuori terra sono state fatti rilievi tramite strumenti topografici, indagini di laboratorio sui materiali e indagini geologiche e geotecniche sui terreni. In aggiunta, al fine di descrivere accuratamente le fondazioni presenti sotto il livello dell’acqua, sono stati effettuati rilievi tramite sub, indagini batimetriche e indagini geoelettriche tomografiche. In questo modo, incrociando i dati delle varie matodologie, si sono potute ottenere stime attendibili circa le dimensioni e profondità delle fondazioni, il loro stato e le eventuali fondazioni profonde esistenti.

Campo prova

In base alle indagini eseguite, si è potuto procedere a elaborare un progetto preliminare che prevedeva la realizzazione di una cintura in pali trivellati in acciaio con effetto di confinamento e l’iniezione di resine espandenti.

Le  tecniche di consolidamento di terreni mediante iniezioni di resine espandenti sono utilizzate con buon successo, quando le cause di cedimento differenziale verticale delle strutture di fondazione sono connesse ad alterazioni naturali e/o antropiche del terreno di fondazione e/o ad una non corretta progettazione/esecuzione dell’opera.  Tali tecniche sono utilizzate anche laddove, in assenza di cedimenti differenziali verticali, si renda necessario  migliorare le proprietà meccaniche dei terreni e quindi la capacità portante del terreno di fondazione per ragioni di altra natura come, ad esempio, quando la capacità portante del sistema terreno/fondazione non risulta verificata o quando si debba procedere ad interventi di sopraelevazione con conseguente incremento dei carichi in fondazione, o per il miglioramento sismico dei terreni come ad esempio nel campo della mitigazione del rischio da liquefazione.  

Per valutare la reale efficacia dell’intervento proposto è stato utile realizzare un campo prova in prossimità del ponte.

Per monitorare l’evoluzione dei parametri del terreno del campo prova durante e a seguito dell’intervento, in abbinamento alle tradizionali prove geotecniche, è stata utilizzata anche la tomografia di resistività elettrica che ha permesso di acquisire le informazioni di base necessarie. Infatti è in grado di rilevare nel terreno la presenza di vuoti, acqua stagnante, fluidi in circolo, tutti fattori che sono effettiva con-causa dei cedimenti.  In corso d'iniezione la tomografia della resistività elettrica permette di verificare il corretto riempimento di macrovuoti e delle cavità, l'allontanamento e la riduzione dell'acqua interstiziale, il volume di terreno che è stato interessato dall'azione filtrante ed espandente della resina. Test ulteriori con il penetrometro permettono di misurare la resistenza meccanica del terreno consolidato.

A seguito delle indagini effettuate sul campo prova (prima e dopo il consolidamento) si è potuta constatare la completa fattibilità di un tale intervento di consolidamento dei terreni di fondazione. Infatti negli strati di terreno oggetto di trasferimento dei carichi da parte delle sovrastrutture si sono ottenuti incrementi meccanici superiori anche a cinque volte i valori medi di partenza.

La progettazione dell’intervento

Sulla base delle analisi svolte è stata quindi realizzata una protezione passiva della fondazione delle pile previa realizzazione di una cintura in pali trivellati in acciaio con effetto di confinamento. Nella definizione della profondità di intervento si è tenuta in considerazione le profondità di erosione potenziale. Per quel che riguarda il dimensionamento degli interventi si è cercato di contenere il più possibile la sagoma della pila e del basamento entro gli attuali ingombri per evitare un aumento di larghezza che porterebbe ad un conseguente incremento della profondità di erosione.

Le fasi di lavoro e lo studio per la cantierizzazione

Dovendo lavorare anche in mezzo all’alveo, particolare attenzione è stata posta nella divisione in fasi e nella cantierizzazione dell’opera. In particolare, è stata accuratamente studiata anche dal punto di vista idraulico la fase transitoria in cui una parte dell’alveo è occupata da inerti (per realizzare idonei piani di lavoro). In accordo con il Genio Civile sono stati utilizzati materiali facilmente asportabili dalla corrente in caso di piena, così da non aggravare il rischio idraulico. La pista da cantiere per raggiungere le pile ha origine alternativamente dalla sponda in destra o in sinistra idraulica, a seconda di quale soluzione permettesse il miglior deflusso del fiume, in base alla pila da raggiungere. A fine lavori la pista da cantiere in alveo è stata ovviamente rimossa in modo che la sezione di deflusso risultasse invariata rispetto alla situazione ante-intervento.

Sempre dal punto di vista della cantierizzazione, è sorto un altro problema riguardante le dimensioni delle macchine perforatrici per i micropali. Infatti le macchine usualmente in commercio hanno dimensioni tali che non possono essere utilizzate in caso di altezze limitate (come quella esistente tra il piano di lavoro, circa pari al livello dell’acqua, e l’intradosso del ponte). Pertanto è stato necessario modificare appositamente un macchinario per permetterne l’utilizzo anche in condizione di altezza limitata.

L’efficacia dell’intervento

A seguito dell’intervento sono state fatte delle batimetrie post-operam che hanno permesso di verificare il profilo di fondo e confrontarlo con quello ante-operam. Per valutare l’efficacia dell’intervento sono stati inoltre fatti (e sono tutt’oggi in corso) rilievi topografici periodici (tramite prismi posti sulle pile del ponte) utili a valutare l’evoluzione dei cedimenti nel tempo.