Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino

Moderne metodologie di scavo
e smaltimento dello smarino
Giancarlo Cardone e Giancarlo Ventura

Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
CARATTERISTICHE GENERALI
Il Nuovo Collegamento Ferroviario Transalpino Lione-Torino si sviluppa per
un lunghezza complessiva di 254 km.
Esso si compone di 3 parti distinte:
• FRANCIA. Segmento Montmelian-Sillon Alpin-St. Jean de Maurienne.
Committente: R.F.F. Réseau Ferré de France.
• FRANCIA-ITALIA. Segmento St. Jean de Maurienne- Bussoleno/Bruzolo.
Committente : L.T.F. Lyon-Turin Ferroviaire.
• ITALIA. Segmento Bussoleno/Bruzolo-Nodo di Torino/Settimo Torinese.
• Committente : R.F.I. Rete Ferroviaria Italiana.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
CARATTERISTICHE GENERALI
Le principali opere in sotterraneo, allineate all’incirca lungo una direttrice
WNW-ESE perpendicolare all’Arco Alpino Nord-Occidentale, sono:
• Il Tunnel di Base (53 km) e l’annessa stazione sotterranea di Modane (St.
Jean de Maurienne-Venaus).
• La Galleria esplorativa di Venaus (10 km), con asse in posizione mediana
e parallela alle due gallerie principali del Tunnel di Base e le discenderie
in corso di realizzazione in Francia a Modane (4 km) a Saint Martin La
Porte (2 km) e a La Praz (2.7 km).
• La Galleria di Bussoleno (12 km).
• La Galleria Musinè–Gravio (22 km).
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
TRACCIATO ITALIANO DEL COLLEGAMENTO TORINO-LIONE
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LEGENDA
(Da: Sistema Informativo Territoriale della Regione Piemonte, 2005)
1. Serpentiniti, lherzoliti, anfiboliti, prasiniti, metagabbri ("Zona
Piemontese" Giurassico - Cretaceo)
2. Calcescisti con intercalazioni filladiche e lenti di calcari cristallini e di
prasiniti ("Zona Piemontese" Giurassico - Cretaceo)
3. Gneiss occhiadini massicci e gneiss migmatitici (Massicci cristallini
dell'Argentera Dora-Maira Gran Paradiso Monte Rosa e Valle d'Ossola)
4. Gneiss minuti, micascisti talora eclogitici, scisti filladici e porfiroidi,
quarzitoscisti. (Massicci cristallini del Dora-Maira Permocarbonifero
assiale Sesia-Lanzo e Serie dei Laghi)
5. Dolomie e calcari microcristallini calcari dolomitici ed arenaceo-marnosi
con subordinate intercalazioni di scisti ardesiaci; brecce calcaree.
(Unita' Mesozoiche autoctone e alloctone)
Celeste. Depositi morenici a blocchi ghiaie sabbie limi degli anfiteatri di
Rivoli Ivrea del Lago Maggiore (Quaternario)
Azzurro. Depositi alluvionali a prevalenti ghiaie sabbie limi nell'area di
pianura e lungo i fondovalle principali (Quaternario)
Rosso. Gallerie
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CARATTERISTICHE GENERALI
Il Tunnel di Base attraversa alcuni delle principali Zone geologico-strutturali
delle Alpi Nord-Occidentali.
I contatti tettonici tra le varie unità tettoniche sono spesso rappresentativi
di strutture disarticolate e conseguentemente di condizioni di difficile
avanzamento. Tuttavia, tali contatti sono attraversati in direzione quasi
ortogonale rispetto all’asse di scavo e ciò rappresenta una condizione
favorevole all’avanzamento.
Le condizioni di carico litostatico sono molto variabili (max. 2.400 m).
Sono previste condizioni geotermiche difficili (T°C attese = 60-70 °C).
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IMPORTANZA DELLE INDAGINI GEOLOGICHE PRELIMINARI
NELLA PROGETTAZIONE E NELLA COSTRUZIONE DI GALLERIE
La progettazione e la costruzione di una galleria rappresentano il risultato
di una serie di decisioni prese dal Committente, dal Progettista, dal
Costruttore e dalla Direzione Lavori.
Le indagini preliminari hanno una rilevanza fondamentale per ognuno dei
suddetti attori, in quanto influenzano e guidano la definizione e la gestione
dei contratti e la scelta della più adatta metodologia di scavo.
Tali indagini sono mirate alla massima riduzione del grado d’incertezza e
permettono lo sviluppo di un progetto calibrato sugli attuali metodi
statistici dell’analisi di rischio.
Un adeguato programma di indagini preliminari rappresenta un fattore
decisivo nei confronti del costo complessivo finale dell’opera. Un piano
d’indagini ben fatto riduce l’insorgenza di contenziosi contrattuali tra il
Committente ed il Costruttore.
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METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE
Lo scavo in tradizionale (o convenzionale) di una galleria viene realizzato
attraverso l’abbattimento con esplosivo dei fronti scavo. Lo scavo
meccanizzato (puntuale o a piena sezione) prevede l’impiego di macchine
(scudi e frese TBM).
Le tecnologie di scavo meccanizzato integrale sono in continuo sviluppo.
Le macchine TBM (Tunnel Boring Machine) sono sempre più potenti, in
grado di spingere sul fronte con pressioni sempre più elevate, sono
costruite in modo da poter essere agevolmente montate, smontate e
trasportate. Soprattutto sono sempre più versatili in grado di operare con
successo su fronti di scavo in condizioni di ammassi rocciosi eterogenei
(mixed face conditions) ed in condizioni difficili.
Lo scavo meccanizzato integrale è tuttavia caratterizzato da una minor
flessibilità del sistema macchina-galleria rispetto al sistema di scavo in
tradizionale (esplosivo) il che si traduce in una maggiore esigenza di
indagini, prospezioni e specifici studi. In sostanza, in una corretta
progettazione d’insieme dello scavo.
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METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE
Esistono diverse tipologie di macchine TBM a seconda che siano costruite
per realizzare gallerie in ammassi rocciosi duri oppure in terreni poco
coesivi.
Lo scavo meccanizzato può avvenire a piena sezione (integrale) oppure ad
attacco puntuale.
Le TBM per rocce dure possono essere aperte, a scudo singolo (SS-TBM,
Single Shield TBM) oppure doppio-scudate (DS-TBM Double Shield TBM).
Le macchine per terreni si differenziano da quelle per rocce dure in quanto
l’avanzamento avviene con sostegno del fronte. L’azione di sostegno può
essere realizzata attraverso soluzioni meccaniche, con aria compressa, con
fango in pressione o con terra in pressione.
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METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE
Nell’impiego di una TBM per la realizzazione di gallerie lunghe e con elevati
carichi litostatici ed in condizioni geologiche strutturalmente complesse,
(es. il Tunnel di Base) diventa fondamentale l’esecuzione di prospezioni in
avanzamento.
Un’accurata analisi dei rischi rappresenta un punto fondamentale del
progetto.
Una TBM correttamente approntata dovrà essere equipaggiata per poter
eseguire perforazioni esplorative in avanzamento al fine di poter identificare
e posizionare condizioni geologiche sfavorevoli.
Seppur difficoltosa dovrebbe essere eseguita una caratterizzazione dei
parametri geomeccanici dell’ammasso roccioso sui fronti di scavo e delle
pareti durante i tempi di fermo macchina.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE
Condizioni critiche e difficili in cui una TBM non può operare secondo
prestazioni ottimali e dove, al contrario, potrebbe rimanere intrappolata, sono
rappresentate da:
• Forti convergenze e/o instabilità delle pareti della galleria;
• Instabilità del fronte di scavo
• Attraversamento di faglie e fasce milonitizzate
• Ingenti venute d’acqua
• Ammassi rocciosi scadenti, intensamente fratturati, presenza di
intercalazioni di terreni scadenti
• Condizioni di eterogeneità degli ammassi rocciosi sul fronte
d’avanzamento (mixed face conditions).
• Presenza di gas, acque ed ammassi rocciosi.
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METODI DI SCAVO IN TRADIZIONALE E MECCANIZZATO A PIENA SEZIONE
I sondaggi in avanzamento possono rallentare la produzione. Tali
perforazioni possono essere eseguite durante le fermate programmate di
manutenzione della TBM oppure partendo da nicchie laterali rispetto alla
galleria.
Le perforazioni in avanzamento possono essere con recupero di campioni
oppure a distruzione con registrazione dei parametri tecnici di perforazione.
Le indagini di tipo indiretto sono rappresentate dai metodi geofisici in
avanzamento.
I principali sono di tipo elettrico/elettromagnetico (BEAM, Bore Tunnelling
Electrical Ahead Method), sismici (TSP Tunnels Seismic Prediction Method
e TRT Tunnel Reflection Tomography) e sonici.
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Tunnel Boring Machine Double Shield
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Fresa aperta JARMA MK 12 (da “Guida al Tunneling”, M. Bringiotti)

Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
SCAVO MECCANIZZATO INTEGRALE
Secondo le più recenti indicazioni progettuali, gran parte del Tunnel di Base
e delle altre Gallerie principali verranno realizzate tramite scavo
meccanizzato integrale.
Saranno impiegate prevalentemente TBM “a fronte aperto”, mentre allo
stato attuale delle conoscenze, le TBM “a scudo” (mono-scudate o doppioscudate)
saranno impiegate solo per tratti di galleria con ridotta copertura
litostatica.
L’avanzamento di una TBM aperta avviene grazie alla combinazione tra
movimento rotatorio della testa fresante, spinta longitudinale ed azione di
contrasto laterale esercitata da coppie di dispositivi idraulici detraibili
(grippers) agenti contro le pareti rocciose.
Anche per le TBM aperte risultano fondamentali le indagini previsionali in
avanzamento. In questo tipo di macchina gli ammassi rocciosi sono
accessibili sia lateralmente che frontalmente.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
SCAVO MECCANIZZATO INTEGRALE
Le TBM chiuse hanno il vantaggio di garantire maggiori condizioni di
sicurezza del personale in caso di eventi imprevisti e condizioni
geologiche ed idrogeologiche critiche.
Questo tipo di macchina risente maggiormente delle forze di convergenza
che si sviluppano immediatamente dopo lo scavo di un tratto di galleria.
L’accessibilità agli ammassi rocciosi in una TBM chiusa è molto più
difficoltosa rispetto a quella praticabile in una fresa aperta.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
METODO TRADIZIONALE
La scelta degli schemi delle volate (fori paralleli o fori inclinati) e dei microritardi
dei detonatori riveste una particolare importanza (Presplitting e
Smoothblasting). Una corretta scelta degli schemi delle volate può portare
ad una considerevole aumento della produzione e riduzione dei tempi di
scavo.
Uno scavo in tradizionale (esplosivo) inappropriato può provocare dei fuorisagoma
della sezione della galleria (sovrascavi o sottoscavi) con
conseguente necessità di interventi di riprofilatura (interventi di
demolizione) prima della realizzazione del rivestimento definitivo in
calcestruzzo. Aumento dei costi e dei tempi di scavo.
Importanza dei sondaggi di prospezione preventivi all’avanzamento
finalizzati al riconoscimento ed all’ubicazione in anticipo di variazioni delle
caratteristiche geomeccaniche degli ammassi rocciosi e dei terreni e delle
possibili presenza di condizioni geologiche critiche (es. faglie, ingenti
venute d’acqua).
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METODO TRADIZIONALE
L’avanzamento su un fronte di scavo in direzione grosso modo
perpendicolare agli assi delle strutture principali ed in condizioni opposte
all’immersione rappresentano condizioni favorevoli (ammassi rocciosi
scadenti vengono dapprima intercettate in corrispondenza della platea, alla
quota galleria).
Diversamente, l’avanzamento in condizioni di sub-parallelismo e/o su un
fronte di scavo in condizioni in direzione dell’immersione rappresentano
condizioni sfavorevoli (ammassi rocciosi scadenti si presentano dapprima
in calotta con maggiori probabilità di avere di condizioni di instabilità).
In questo secondo caso assumono una grande importanza i sondaggi
esplorativi in avanzamento (di appropriata lunghezza ed inclinazione verso
l’alto) nonché l’approntamento di una adeguata organizzazione di pronto
intervento per fronteggiare improvvise venute d’acqua o interventi di
trattamento e consolidamento del fronte e dell’intera sezione di scavo.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
IL SISTEMA DI RIMOZIONE ED EVACUAZIONE DELLO SMARINO
Le operazioni di evacuazione del materiale di risulta possono essere
distinte in due momenti principali.
La raccolta ed il caricamento della materiale roccioso derivato
dall’abbattimento del fronte roccioso.
Il trasporto del materiale di risulta dal fronte di scavo direttamente fuori
della galleria per poter essere poi successivamente riutilizzato come
inerte o direttamente smaltito presso appropriate aree di stoccaggio.
Le suddette operazioni vengono eseguite con diverse tipologie di mezzi
meccanici.
Escavatori, pale gommate o cingolate caricatrici, dumpers, nastri
trasportatori, locomotori e vagoni su rotaie, sistemi combinati Hagglunds-
Shuttletrain (pala caricatrice Haggloader associata a nastro trasportatore
e vagoni di trasporto).
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Secondo la Direttiva UE 2003/18/CE sulla protezione dei lavoratori contro i
rischi derivanti dall’esposizione all’amianto durante il lavoro il termine
“amianto” indica i seguenti minerali fibrosi: grunerite, antofillite, crisotilo,
crocidolite, tremolite.
Sulla base delle informazioni geologiche disponibili e dei risultati dello
scavo degli impianti in sotterraneo dell’AEM di Torino (prossimi all’imbocco
della galleria esplorativa di Venaus), nella tratta italiana del Tunnel di Base
si può ritenere esclusa la probabilità d’incontrare ammassi rocciosi con
minerali fibrosi “amiantiferi”.
Diversamente, nella galleria Musinè-Gravio gli studi e le indagini preliminari
fatti lasciano prevedere che lo scavo interesserà ammassi rocciosi
amiantiferi (rocce anfibolitiche e serpentiniche fibrose).
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
L’inizio dei lavori di scavo in sotterraneo dovrà essere preceduto dalla
predisposizione di un Piano di Lavoro finalizzato alla rimozione dell'amianto
e delle rocce-terre frantumate contenenti amianto dall’ambiente
sotterraneo, dagli impianti e dai mezzi di trasporto.
Il Piano deve includere tutte le misure necessarie per garantire la sicurezza,
la salute dei lavoratori e la protezione dell'ambiente esterno.
Qualora fossero rilevati livelli di attenzione sono messe in atto adeguate
misure precauzionali mirate ad impedire o limitare al massimo la mobilità
delle polveri dalle piste di cantiere.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Durante le operazioni di scavo possono essere adottati i seguenti 4 livelli di
“Rischio Amianto”
RA-0. Nessun Pericolo. Non sono presenti ammassi rocciosi amiantiferi.
RA-1. Pericolo Basso. Potrebbero essere incontrati ammassi rocciosi
amiantiferi.
RA-2. Pericolo Alto. Si ritiene che saranno incontrati ammassi rocciosi
amiantiferi.
RA-3. Amianto presente. Tutte le operazioni di scavo e di mobilizzazione del
materiale devono essere eseguite con appropriate misure di protezione.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Per ognuno dei suddetti livelli di Rischio Amianto vanno adottate le
seguenti procedure operative.
Condizioni RA-0, Non sono necessarie misure di protezione e/o misurazioni
e/o controlli in galleria.
Condizioni RA-1. Le misure di protezione dall’amianto devono essere
approntate entro 1-2 giorni, devono invece essere immediatamente
disponibili le maschere individuali (tipo P3).
Condizioni RA-2. Le misure di protezione dall’amianto devono essere
disponibili per un’adozione immediata, devono essere immediatamente
impiegate le maschere individuali (tipo P3). L’avanzamento dovrà essere
preceduto da un sondaggio geognostico quasi parallelo all’asse di scavo.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Le procedure operative che vanno adottate in presenza di ammassi rocciosi
amiantiferi sono le seguenti.
Trattenuta delle polveri al fronte di scavo durante il caricamento ed il
trasporto del materiale (scavo in tradizionale) mediante annaffiatura
sistematica del fronte e del cumulo di dei materiali scavati (smarino).
Impiego di mezzi dotati di cabina climatizzata e filtri antipolvere.
Rilievo sistematico del fronte di scavo ed analisi dello smarino per
confermare o meno la presenza dei minerali fibrosi pericolosi (a cura del
geologo di cantiere).
Monitoraggio della qualità dell’aria in corrispondenza del fronte di scavo e
del frantumatore, presente prima del caricamento su nastro trasportatore.
Impiego di DPI ordinari per il personale addetto ai lavori a cadenza
settimanale.
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LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Nel caso in cui i risultati del sondaggio in avanzamento evidenziassero la
presenza di ammassi rocciosi amiantiferi (condizione RA-3), allora
dovranno essere adottate le seguenti procedure operative.
Andrà predisposto un Piano di Lavoro di Dettaglio (PdLD) e, previa
interruzione dei lavori in galleria, andrà intensificato il monitoraggio delle
polveri (cadenza bisettimanale).
Saranno potenziate le misure di protezione adottate in condizione RA-2
accompagnandole con le ulteriori seguenti specifiche misure protettive.
Andranno aggiunti tensioattivi alle acque di annaffiatura (le acque saranno
raccolte e conferite all’impianto di trattamento).
Sarà predisposto un impianto di nebulizzazione dell’acqua finalizzato alla
creazione di una serie di schermi per limitare la diffusione in aria delle fibre
e delle polveri.
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LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Dopo le operazioni di smarino, immediata copertura del fronte con uno
strato di calcestruzzo proiettato per isolare la galleria dalla sorgente di
potenziale rilascio.
Le perforazioni andranno eseguite con acqua additivata con tensioattivi per
impedire lo sviluppo di polveri in galleria.
Lo smarino andrà caricato e trasportato al luogo di stoccaggio su specifici
cassoni coperti.
Andranno approntati impianti di aspirazione localizzati con filtraggio delle
polveri, in particolare dietro la macchina saranno posizionati filtri a umido
in grado di aspirare e trattenere le polveri d’amianto disperse nell’aria.
Andrà sistematicamente eseguito il lavaggio mezzi in galleria e sul piazzale
dopo ogni avanzamento. Andranno approntati sistemi di decontaminazione
del personale (docce).
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LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
In condizioni RA-3 la porzione terminale della galleria può essere
opportunamente suddivisa in tre distinte zone (A,B eC) separate tra loro da
due schermi d’acqua nebulizzata.
Nella zona (A) vengono eseguite le operazioni di scavo e caricamento dello
smarino sugli automezzi a cassone coperto.
Nella zona (B) sono ubicati i servizi (es. postazione di lavaggio dei
macchinari o contenitori stagni per deporvi le maschere respiratorie
contaminate, del container per il trasporto cambio-turno dei minatori),
vengono preparate le macchine per i lavori nella zona (A) e vengono
eseguite tutte le operazioni di preparazione e di pulizia per accedere alla
zona (C).
La zona (C) è una sezione di galleria non contaminata da polveri d’amianto
che deve essere comunque sempre controllata mediante misurazioni con
filtri VDI.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Lo smaltimento di smarino costituito da rocce amiantifere andrà eseguito
nel rispetto delle vigenti normative italiane e di quelle UE in tema di
protezione ambientale, sicurezza e tutela della salute dei lavoratori e delle
popolazioni della Val di Susa.
I materiali rocciosi di risulta saranno controllati e classificati in sito
secondo quanto previsto dalla L. 443/2001.
Lo smarino proveniente dagli scavi in galleria viene trasportato in
apposite aree per lo stoccaggio provvisorio e per la caratterizzazione. Nel
caso che, durante le operazioni di trasporto, diventi reale il rischio di
rilascio in aria di fibre derivanti dal materiale di risulta, il trasporto deve
essere effettuato con mezzi aventi un cassone predisposto con sistema di
copertura del tipo copri/scopri.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Analogamente nel caso il trasporto avvenga con nastri trasportatori questi
devono essere dotati di percorso chiuso.
Lungo il percorso utilizzato dai mezzi di trasporto, sono stabiliti punti di
monitoraggio delle polveri, per il campionamento delle fibre di amianto
nell'aria e la determinazione della concentrazione delle fibre di amianto nei
campioni d'aria prelevati periodicamente.
Qualora fossero rilevati livelli di attenzione sono messe in atto adeguate
misure precauzionali mirate ad impedire o limitare al massimo la mobilità
delle polveri dalle piste di cantiere.
Lo stoccaggio dello smarino è realizzato in apposite aree all’interno del
cantiere o in altri siti prescelti. Il materiale di risulta viene disposto in cumuli
aventi un volume di 500-1000 metri cubi. Vengono adottati opportuni sistemi
di copertura mirati ad evitare il sollevamento e la mobilità di eventuali polveri
fibrose nell’aria.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Secondo l’attuale classificazione dei materiali con amianto, le rocce e le terre
derivanti da scavo di gallerie non sono considerati rifiuti fino a quando la
concentrazione di sostanza inquinante o pericolosa non si pone al di sopra
del limite massimo di legge (DM 471/1999) pari a 1 mg/kg.
Qualora lo smarino presenti un contenuto di polveri e fibre libere maggiore
rispetto al valore limite, lo smaltimento del materiale di risulta dovrà essere
realizzato in accordo con la normativa sui rifiuti speciali, tossici e nocivi
secondo la quale i rifiuti con amianto vengono classificati tossici e nocivi
quando il contenuto in polveri e fibre libere supera il valore di 100 mg/kg.
Per valori inferiori a tale limite i rifiuti vengono definiti speciali.
Accertato che non si tratti di rifiuti pericolosi così come stabilito dalla L.
443/2001, le terre e delle rocce derivanti dallo scavo di gallerie possono
essere riutilizzati per reinterri, riempimenti, rilevati e macinati ed altri
impieghi tra cui il riempimento delle cave coltivate.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
AMIANTO E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Diversamente, qualora le concentrazioni delle fibre di amianto risultino
superiori al valore limite di 1 mg/kg, le terre e le rocce frantumate derivate da
scavo sono da considerare come rifiuti e devono essere smaltite in base alla
normativa sui rifiuti.
Nel caso le concentrazioni di polveri e fibre libere di amianto siano inferiori o
superiori al valore limite di 100 mg/kg allora i materiali provenienti da scavi
sono considerati nel primo caso rifiuti non pericolosi e nel secondo rifiuti
pericolosi.
Secondo la più recente normativa lo smaltimento delle due diverse tipologie
di rifiuti viene realizzato in due diverse tipologie di discariche: B per i rifiuti
non pericolosi e C per quelli pericolosi.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Le conoscenze disponibili sulla distribuzione sul territorio nazionale delle
mineralizzazioni uranifere derivano, in larghissima parte, da specifiche
ricerche minerarie che ebbero inizio nei primi anni ’50 ed interessarono
prevalentemente l’Arco Alpino. Queste ricerche furono realizzate
soprattutto dal CNEN (Comitato Nazionale per l’Energia Nucleare) e non
portarono all’identificazione di giacimenti minerari d’importanza industriale,
fatta eccezione per qualche sporadico caso (es. Novazza in Val Seriana).
Sulla base dei dati e delle informazioni geologiche ad oggi disponibili per
l’Alta Val di Susa, e specificatamente per la prevista galleria esplorativa di
Venaus, durante l’avanzamento è previsto l’attraversamento, per circa 2 km,
della porzione corticale del Basamento pre-triassico del Massiccio
dell’Ambin.
Al pari dei corrispettivi sedimenti permiani delle Alpi Centrali ed Orientali,
tale complesso metamorfico è sede di sporadiche e dimensionalmente
limitate mineralizzazioni uranifere a bassa concentrazione, nessuna delle
quali ha mai assunto valore industriale.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
A fronte delle varie centinaia di chilometri di sviluppo delle formazioni
ospiti ora indicate, le singole mineralizzazioni individuate non superano le
decine o le centinaia di metri di estensione.
La bassa probabilità di distribuzione statistica non permette però di
escludere possibili presenze di mineralizzazioni uranifere nel tratto
corticale della formazione pre-triassica di previsto attraversamento delle
gallerie ferroviarie.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON
MINERALI URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Fig. 1 Mineralizzazioni Uranifere nelle Alpi. (da M. Mittempergher, 1972)

Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Nel caso di scavo di una galleria in ammassi rocciosi potenzialmente
uraniferi dovrà essere prevista l’adozione di una serie interventi mirati alla
protezione sanitaria delle popolazioni della Valle e dei lavoratori del
cantiere, nonché alla protezione dell’ambiente.
Gli aspetti operativi e tecnologici connessi con l’avanzamento dello scavo
di una galleria in ammassi rocciosi potenzialmente uraniferi possono
essere considerati indipendenti dai metodi scavo impiegati (tradizionale o
meccanizzato).
I principali aspetti operativi, le possibili problematiche di tunnelling attese,
le azioni da intraprendere e gli interventi da adottare possono essere
raggruppati in un Piano di Gestione e di Monitoraggio articolato in più
punti.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Dovrà prima di tutto essere ben accertato e valutato il rischio radiologico.
Andranno realizzati appropriati e specifici studi ed indagini geologiche
mirati ad una reale definizione delle “dimensioni” ed “ubicazione” delle
“mineralizzazioni uranifere”.
Dovrà essere eseguito un rilevamento geologico e mineralogico del fronte
di scavo con impiego di appropriate apparecchiature di monitoraggio (es.
contatore geiger portatile e lampade a fluorescenza).
Dovrà essere approntato un sistema di rilevamento delle polveri in galleria
mirato a controllare il rischio di inalazione. Ad esempio potrà essere
predisposto il prelievo di particolato (polveri) e dei gas. I campioni,
andranno quindi prelevati periodicamente e sottoposti a controlli
radiometrici (spettrometria gamma e conteggio alfa totale).
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Dovrà essere progettato un sistema di monitoraggio in continuo costituito
da sensori (geiger continuo) collegati al sistema di acquisizione dati e
predisposti per generare segnali di attenzione/allarme. Tali dispositivi di
rilevazione delle radiazioni gamma saranno collocati in posizioni
significative: in corrispondenza del fronte di scavo, dietro la testa rotante e
sul back-up nel caso TBM oppure in prossimità del fronte (nel caso di
avanzamento in tradizionale con metodo D&B), sul nastro trasportatore del
marino.
Dovrà essere comunque eseguito il controllo con spettrometria gamma del
materiale roccioso frantumato (smarino) mirato a valutare
quantitativamente il contenuto di radioattività del materiale roccioso
scavato, prima che questo sia allontanato dalla galleria.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
La tipologia e la composizione delle misure di controllo radiologico della
galleria in costruzione devono essere adeguatamente definite sulla base
dei risultati delle indagini geologiche preliminari allo scavo. Le
caratteristiche giacimentologiche e geochimiche delle eventuali
mineralizzazioni attese potranno orientare la definizione di un piano
operativo per il contenimento del rischio radiologico basato su due aspetti
fondamentali:
La capacità di individuare con precisione le masse rocciose contenenti le
mineralizzazioni uranifere;
La possibilità di realizzare all’interno dello stesso massiccio roccioso
scavato le condizioni ottimali per il confinamento dello smarino uranifero.
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LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Tutti gli operatori presenti nell’ambiente di lavoro sotterraneo dovranno
essere sottoposti a a controllo radiologico e dosimetria personale, in
funzione della presenza di livelli mineralizzazione uranifera.
Dovrà essere predisposto un sistema di rilevamento delle polveri anche
nelle aree di superficie del cantiere.
Relativamente alle acque, sia quelle impiegate per lo scavo che quelle
naturali andranno regolarmente sottoposte a misure mirate a determinare il
contenuto di radionuclidi disciolti o in sospensione.
Sarà importante programmare ed eseguire una simile campagna di misure
prima dell’inizio dei lavori, in modo tale che i dati di partenza rappresentino
un “punto zero” in vista delle successive valutazioni di impatto post
operam.
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LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
L’altra fonte principale di rischio radiologico connesso alla realizzazione di
opere in sotterraneo o alla permanenza di persone nel sottosuolo e data
dal gas Radon che è originato dai minerali uraniferi della crosta terrestre.
Il Radon e' un gas radioattivo, incolore, prodotto dal decadimento di tre
nuclidi capostipiti che danno luogo a tre diverse famiglie radioattive; essi
sono il Thorio 232, l'Uranio 235 e l'Uranio 238, che è il più abbondante in
natura, è responsabile della produzione dell'isotopo Radon 222. Il Thorio
232 e l’Uranio 235 producono invece rispettivamente il Rn 220 e Rn 219.
Il radon si forma quindi principalmente in seguito alla disintegrazione
dell'uranio, e la sua disintegrazione, a sua volta, dà luogo ad altri elementi
radioattivi e infine al Piombo che è stabile.
E’ il più pesante dei gas conosciuti (densità 9.72 g/l a 0 °C, 8 volte più
denso dell'aria). Il radon si diffonde nell'aria dal suolo, come gas disciolto
nelle falde acquifere viene veicolato anche a grandi distanze dal luogo di
formazione.
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LO SCAVO DI GALLERIE IN PRESENZA DI AMMASSI ROCCIOSI CON MINERALI
URANIFERI, RADON E LO SMALTIMENTO DELLO SMARINO
Sulla base dei dati e delle informazioni geologiche ad oggi disponibili per
l’Alta Val di Susa, in particolare quelle relative alla presenza di Radon nelle
gallerie dell’impianto di Pont Ventoux, durante la realizzazione della
prevista galleria esplorativa di Venaus, è attesa la presenza di gas Radon.
Il mantenimento del livello di Radon (Rn 222) al di sotto concentrazione di
soglia (pari a 500 Bq/m3 nel DLgs 241/2000, misurata come media annuale)
è connesso con un efficiente funzionamento del sistema di ventilazione
della galleria.
Nel caso di sospensioni dei lavori di scavo o di fermi del sistema di
ventilazione l’accesso del personale alle zone di lavoro potrà essere
consentito dopo un adeguato tempo dalla ripresa del funzionamento del
sistema di ventilazione.
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PROPOSTE D’INTERVENTO IN CASO DI AVANZAMENTO
IN AMMASSI ROCCIOSI URANIFERI
L’eventualità di attraversare ammassi rocciosi uraniferi con livelli di
radioattività superiori a quelle del fondo naturale nel segmento iniziale della
tratta italiana del Tunnel di Base è piuttosto remota.
SE invece dovessero essere incontrate mineralizzazioni uranifere, quali
interventi devono essere messi in atto nel caso che durante i lavori di
avanzamento?
Di seguito vengono presentate alcune proposte di possibili interventi sul
materiale di smarino contenente rocce frantumate uranifere.
Queste mineralizzazioni uranifere si sono prodotte 200-240 milioni di anni fa
in ambiente riducente. Per riottenere condizioni di immobilità geochimica
(perturbate dallo scavo con creazione di condizioni di ossidazione) è
necessario riprodurre condizioni simili a quelle, riducenti, che 240 milioni di
anni fa hanno permesso la formazione del giacimento (fissazione
geochimica dell’uranio mobile).
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PROPOSTE D’INTERVENTO PER LO SMALTIMENTO
DI SMARINO CON MINERALI URANIFERI
L’ambiente riducente può essere ricostituito miscelando materiale organico
(es. torba, fertilizzanti animali, compost agricolo, argilla) allo smarino
uranifero. L’intervento può essere eseguito già in prossimità del fronte di
scavo ad esempio in fase di caricamento del materiale di risulta su vagoni
già predisposti (precaricati) con materiale organico.
La miscela, posta nella condizione di isolamento dall’atmosfera, costringe i
batteri a consumare il poco ossigeno contenuto nella massa dello smarino
e pertanto il sistema diventa anossico. Da un punto di vista geochimico ciò
significa che l’ambiente assume carattere riducente ovvero valori di Eh
bassi o addirittura negativi.
In tali condizioni di ambiente chimico riducente, l’eventuale Uranio presente
nello smarino in forma di Uraninite (UO2) non viene disciolto ma si
mantiene nella forma immobile. Gli eventuali minerali epigenici ossidati
subiscono ugualmente una riduzione che portano alla formazione della
stessa fase stabile.
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PROPOSTE D’INTERVENTO PER LO SMALTIMENTO
DI SMARINO CON MINERALI URANIFERI
Le condizioni di isolamento possono essere rafforzate dall’impiego di
materiali argillosi sia nella miscela sia quale involucro a bassa permeabilità
al contorno della miscela. Due sono i fattori che contribuiscono alla
fissazione degli ioni uraniferi in soluzione.
Il primo è dato dal carattere intrinseco di riduzione dovuto ad un contenuto
significativo di sostanza organica.
Il secondo è connesso alla capacità di cattura esercitata dai minerali
argillosi nei riguardi degli ioni con i quali possano entrare a contatto. In
termini conclusivi le argille agiscono come doppia barriera idraulica e
geochimica.
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Moderne metodologie di scavo e smaltimento dello smarino
CONCLUSIONI
La probabilità d’incontrare ammassi rocciosi con minerali fibrosi
“amiantiferi” nella parte italiana del Tunnel di Base (galleria esplorativa di
Venaus) è molto bassa.
Tuttavia durante i lavori di scavo sarà attivo un sistema di monitoraggio
continuo e sarà predisposto un Piano di Lavoro e di Gestione che, nel caso
fossero incontrati ammassi rocciosi amiantiferi assicureranno la massima
protezione e sicurezza sanitaria del personale operativo, delle popolazioni
locali nonché assicureranno la salvaguardia ambientale nel rispetto delle
vigenti normative di legge.
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CONCLUSIONI
La probabilità d’incontrare ammassi rocciosi con minerali uraniferi nella
parte italiana del Tunnel di Base (galleria esplorativa di Venaus) è limitata
alla porzione iniziale del tracciato (v. sopra).
Un Piano di gestione del rischio radiologico dovrà garantire la tutela
sanitaria del personale di cantiere e delle popolazioni e dovrà prevedere un
monitoraggio radiometrico sistematico in grado di rilevare eventuali
anomalie di radioattività in aria e nei materiali di scavo. Dovranno
comunque essere individuate le soluzioni tecniche adeguate per la messa
in sicurezza permanente delle eventuali masse rocciose con tenori di uranio
al di sopra della soglia di legge (DLgs 241/2000).
E’ probabile la presenza di gas Radon durante i lavori di scavo. Condizioni
di sicurezza sanitaria per il personale operativo saranno assicurate
dall’efficienza del sistema di ventilazione e ricircolo di aria che manterranno
i livelli di radioattività molto al di sotto dei limiti di soglia indicati dalle leggi
vigenti (DLgs 241/2000).
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