Capacità ingegneristiche e fantasia: il primato del saper fare italiano

Per rispondere a questa domanda si deve risalire alla storia. Dobbiamo partire da molto lontano e cioè dalla straordinaria abilità ingegneristica degli antichi romani, che hanno realizzato gallerie idrauliche e stradali mirabili, forse incredibili considerando l’epoca in cui sono state realizzate. Queste opere hanno messo in luce una capacità ingegneristica e una “fantasia”, nel superare le difficoltà tecniche delle opere sotterranee con gli strumenti e le conoscenze dell’epoca, che non hanno eguali. Non dobbiamo poi dimenticare che l’Italia, proprio per la sua orografia e la presenza di una catena di montagne che la separavano dall’Europa, ha dovuto fare “di necessità virtù” scavando gallerie per poter realizzare una rete di trasporti efficienti.

La prima galleria “moderna” al mondo è, senza dubbio, il traforo ferroviario del Frejus fortemente voluto dal Conte Cavour che, al Parlamento subalpino, diceva in occasione dell’approvazione della legge per il finanziamento: “Signori, l’impresa che vi proponiamo, non vale il celarlo, è impresa gigantesca; la sua esecuzione dovrà però riuscire a gloria e vantaggio del Paese… Io nutro ferma fiducia che voi coronerete la vostra opera colla più grande di tutte le imprese moderne, deliberando il perforamento del Moncenisio.” La necessità di “cucire la nazione” con una rete ferroviaria adeguata, nell’800, ha richiesto la realizzazione in tempi brevi di moltissime gallerie anche nei terreni complessi e difficili degli Appennini. La realizzazione della rete autostradale del secondo dopoguerra ha richiesto di scavare nuove e più ambiziose gallerie al punto che l’Italia è diventata paese leader in Europa per numero e lunghezza di gallerie stradali.

Questo percorso storico ha consentito di formare sul campo una generazione di tecnici e maestranze all’avanguardia che ha via via trasmesso “il saper fare” grazie al quale abbiamo dimostrato nel mondo una capacità e una flessibilità senza eguali per affrontare le condizioni “geo” del sottosuolo spesso mutevoli o imprevedibili. Non dobbiamo dimenticare il nostro mondo universitario che ha sempre formato tecnici e ingegneri di qualità e fin dal 1967 al Politecnico di Torino era stato istituito un corso di insegnamento di “Costruzione di gallerie” e che il nostro sistema universitario è di prim’ordine.

In questo momento nel mondo c’è un tale numero di gallerie in corso di costruzione che è praticamente impossibile rispondere a questa domanda senza trascurare qualcosa. Anche perché per chi, come me, si occupa dell’aspetto scientifico della costruzione delle gallerie, le opere sfidanti non necessariamente sono quelle più “appariscenti” ma quelle che devono affrontare delle specifiche criticità. Le sfide che stiamo affrontando vanno da gallerie a grandi profondità e quindi con carichi della roccia molto alti e con la difficoltà delle investigazioni preliminari, a gallerie con diametri sempre maggiori, per rispondere alle esigenze moderne dei trasporti, dall’esigenza di fronteggiare battenti d’acqua sempre maggiori a quella di superare situazioni geologiche sempre più complesse ed eterogenee.

Se devo fare una sintesi sono le gallerie lunghe e profonde che rappresentano oggi la frontiera nella costruzione delle gallerie. In Italia abbiamo due dei maggiori lavori al mondo in corso di costruzione: i trafori del Brennero tra Italia e Austria e del Moncenisio tra Italia e Francia, senza dimenticare sia le gallerie del III Valico tra Genova e Milano o le gallerie della linea ad AV tra Napoli e Bari sia i grandi progetti ferroviari previsti nel PNRR si prevedono la costruzione di un numero incredibile di gallerie.

Come ho detto rispondendo alla domanda precedente, i grandi progetti previsti per il potenziamento della rete AV nazionale prevedono la realizzazione di un numero incredibile di gallerie in terreni e condizioni geologiche veramente sfidanti che metteranno alla prova i progettisti ma anche le imprese che saranno chiamate a realizzarle. L’uso di TBM a piena sezione sarà potenziato e spinto in Italia a livelli fino ad ora non immaginabili. Da professore devo però sottolineare una preoccupazione legata al fattore umano. Gli ingegneri e tecnici del settore che le università riescono a formare sono pochi. I giovani si rivolgono a professioni che sembrano più in linea con i tempi moderni dimenticando quanto possa essere affascinante la “concretezza del costruire”. È certamente un lavoro che richiede sacrifici, è inutile negarlo, ma sta al mondo imprenditoriale farlo risaltare e tornare a dargli il rilievo anche sociale che aveva nel passato.

L’uso di TBM a piena sezione, in particolare operanti nella modalità EPB, ha avuto una diffusione incredibile per gli innumerevoli vantaggi che questa tecnologia presenta. L’Italia ha posto negli ultimi anni una grande attenzione alle tematiche ambientali nell’industria delle costruzioni, con lo sviluppo di una legislazione molto avanzata nel settore delle terre e rocce provenienti dagli scavi. Per ottemperare a queste specifiche è stato necessario lo sviluppo di prodotti e di metodiche di indagine all’avanguardia, per lo sviluppo delle quali sono state coinvolte sia le università che il CNR.

È importante sottolineare come il condizionamento dei terreni e delle rocce nella tecnologia EPB sia uno dei settori in cui la ricerca scientifica negli ultimi anni si è mostrata più “effervescente”, con l'obiettivo di conseguire una migliore comprensione del funzionamento degli agenti condizionanti, che è stata perfezionata sia dall’industria sia dai laboratori di alcune scuole universitarie, tra cui la Colorado School of Mines, il Politecnico di Torino e l’Università della Ruhr. L'obiettivo è anche quello di sviluppare prodotti sempre più ambientalmente sostenibili e con elevate velocità di biodegradazione e bassissima ecotossicità. Vorrei però sottolineare che per fornire un’adeguata sperimentazione in sede di progetto e in corso d’opera sono necessari laboratori di elevata competenza e know-how per la delicatezza e sensibilità delle prove da eseguire. Questo aspetto è spesso sottovalutato da parte dei costruttori di gallerie.

La complessità dei problemi dello scavo di gallerie e in particolare di quelle lunghe e profonde ha stimolato la ricerca, chiedendo ai ricercatori di dare un contributo su come investigare e interpretare la geologia anche a grande profondità; prevedere e simulare il comportamento degli ammassi rocciosi a grande profondità e con alti carichi litostatici; prevedere e gestire le venute d’acqua in sotterrano; migliorare la tecnologia, sostanzialmente delle TBM, per scavare velocemente e per controllare la deformazione delle rocce e dei terreni nonché, se del caso, come fronteggiare venute d’acqua ad alta pressione; migliorare il condizionamento dei terreni e le procedure per la retroiniezione; aumentare la sicurezza delle maestranze; garantire una vita utile adeguata alle opere; ed infine, preservare e proteggere l’ambiente.

Macchine sempre più grandi sono ormai in grado di operare con successo e con elevate prestazioni in ammassi naturali sempre più complessi (eterogenei, duri e abrasivi, con elevate pressioni d’acqua) grazie all’evoluzione tecnologica dell’ingegneria meccanica, dell’informatica, della chimica e della robotica e grazie alla capacità di investigare, con relativa affidabilità e sicurezza, il comportamento degli ammassi naturali che saranno incontrati dalla macchina.

Voglio anche spendere una parola sul complesso tema delle manutenzioni di opere che sono ormai prossime al proprio fine vita. Queste è un settore sempre più importante che richiederà da un lato grandi risorse e dall’altro una capacità ingegneristica non banale.

Nella gestione ambientale delle opere infrastrutturali, e quindi anche delle gallerie, si registra un importante sviluppo e un gran numero di ricerche scientifiche. Tra le altre ricerche non si può non segnalare gli studi per la gestione dei materiali di scavo nell’ottica del loro riutilizzo in un percorso virtuoso di economia circolare. La ricerca internazionale sta prestando anche una grande attenzione alla quantificazione del “carbon footprint” delle fasi di costruzione delle grandi infrastrutture e specifici focus sono concentrati sull’efficientamento energetico delle lavorazioni che devono coinvolgere non solo la TBM, la quale deve comunque diventare una “green TBM”, ma anche interessare tutto il sistema “energivoro” (nastri trasportatori, impianti di ventilazione). Infine, non si devono dimenticare gli approfondimenti volti al miglioramento della qualità e della durabilità dei rivestimenti delle gallerie.

La collaborazione tra imprese e università è oggi più che mai fondamentale per entrambi gli attori.  Per esempio, il rapporto di collaborazione tra Mapei SpA e il Politecnico di Torino nel settore del condizionamento dei terreni e delle bicomponenti per retroiniezione risale a oltre 15 anni fa. Nel corso di questa collaborazione abbiamo sviluppato procedure, sottoposto a prova prodotti, approfondito sperimentazioni che hanno fatto crescere da un lato le competenze nel settore dell’intero mondo delle infrastrutture, in quanto alcune prove e metodiche di prova sono entrate nell’uso, e dall’altro hanno permesso di migliorare la qualità del prodotto.

Parallelamente la scelta della TBM “giusta” e correttamente equipaggiata che è uno dei punti chiave per la progettazione prima e la costruzione poi delle gallerie, richiederà ai ricercatori, ai progettisti e ai costruttori di macchine di lavorare in modo integrato per trovare e sperimentare soluzioni sempre più efficienti, sicure e innovative.

Daniele Peila

Professore Ordinario del Politecnico di Torino nel Settore Scientifico Disciplinare “Ingegneria e Sicurezza degli scavi”, Daniele Peila è coordinatore dei Master Post-Laurea “Tunnelling and Tunnel Boring Machines”, “Ingegneria e gestione integrata delle reti autostradali” e “Progettazione sostenibile di opere geotecniche e gallerie” ed è responsabile del laboratorio “Tunnelling & Rock Engineering” - DIATI del Politecnico di Torino. La sua attività di ricerca riguarda lo scavo di gallerie (convenzionale e meccanizzato, EPB tunnelling and soil conditioning, miglioramenti di terreni e delle rocce), l’attività mineraria a giorno e in sotterraneo e le opere di protezione contro la caduta massi. È stato Vice Presidente e Membro del Consiglio Direttivo della Società Italiana Gallerie e dell’International Tunnelling and Underground Space Association.