Gli effetti indotti dalla battitura di pali nel terreno attraverso misure sismiche

Roma, 7 gennaio 2015 - Al convegno del Gruppo Nazionale di Geofisica della Terra Solida, svoltosi a Trieste a fine novembre, sotto l’egida dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale, l’U.O. Geotecnica e Gallerie, guidato dall’Ing. Micheli, coadiuvato dall’Ing. Mangiola, della Vicedirezione Ingegneria e Sviluppo Rete, della Direzione Progettazione e Realizzazione Lavori, in collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Terra e Centro di Ricerca per i Rischi Geologici (CERI) dell’Università di La Sapienza, guidato dalla Prof.ssa Bozzano, http://www.ceri.uniroma1.it, nonché con l’Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR) www.ifsttar.fr, dove di recente sono confluite le risorse del prestigioso Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, (LCPC), rappresentato dal Dott. Lenti, ha presentato i primi risultati di una ricerca scientifica inerente la misura degli effetti indotti dalla battitura di pali nel terreno attraverso misure sismiche.

La ricerca s’inquadra nel contesto degli sforzi di ricerca della comunità scientifica internazionale di una più razionale progettazione delle fondazioni su pali, basata sulla quantificazione dell’attrito laterale tra palo e terreno circostante (Mangiola, 2005).

Nell’ambito dell’attività di supporto alla Direzione Lavori, per l’approvazione del Progetto Esecutivo di Dettaglio delle fondazioni del viadotto Velino, che ha previsto tra l’altro l’esecuzione di una prova di carico su palo, per eseguire la progettazione in conformità alla sperimentazione di modelli fisici in vera grandezza, l’U.O. Geotecnica e Gallerie, collaborando con i centri di ricerca suddetti, ha ispirato l’attività di ricerca, coinvolgendo gli enti competenti, ed ha creato altresì le condizioni perché le attività sperimentali si svolgessero in modo compatibile con le esigenze esecutive del cantiere: senza cioè recare alcun disturbo alle attività costruttive.

Il Viadotto Velino, ubicato in prossimità del Lago di Piediluco (TR), appartenente al tratto umbro della Direttrice Civitavecchia-Orte-Terni-Rieti, ha una lunghezza di 508 m, con 9 campate di cui 2 da 95 m di lunghezza, con sovrappasso della linea ferroviaria. Il sito fondale caratterizzato attraverso numerose e sofisticate campagne di indagini geognostiche, ed anche oggetto di una tesi di laurea specialistica in Geologia Applicata all’Ingegneria, al Territorio e ai Rischi, svolta presso gli uffici dell’U.O. Geotecnica e Gallerie, ha mostrato un’alternanza di terreni in falda, sia a grana fine sia a grana grossa, di natura alluvionale poggianti su un bed rock calcareo ubicato a circa 100 m di profondità. La complessità del quadro stratigrafico, confermata dalle indagini di laboratorio, che hanno mostrato terreni dalle ridotte caratteristiche meccaniche, ha reso indispensabile il ricorso a fondazioni su pali.

Risultati dai calcoli pali di lunghezza dell’ordine di 70 m, il campo delle tecnologie esecutive disponibili si restringe, individuando fra quelle più idonee la tipologia dei pali battuti, anche per ragioni ambientali, poiché non essendoci asportazione di terreno non vi è necessità di smaltimento. Fra questi sono stati scelti i pali di tipo Multiton, costituiti da un cilindro cavo in acciaio dello spessore di 1 cm e del diametro variabile 50,8-55,8 cm, aventi lunghezza fino a 74 m, riempito di calcestruzzo armato dopo l'installazione. L’infissione prevede l’utilizzo di un maglio, a gravità, che colpisce il tubolare di acciaio in testa piantandolo nel terreno, come fosse un gigantesco chiodo. Essendo il piede del tubolare chiuso con un fondello d’acciaio, l’inserimento impulsivo del palo nel terreno produce un significativo addensamento del terreno circostante il palo, influenzando sensibilmente l’attrito laterale tra palo e terreno responsabile della portanza di tale elemento costruttivo. Il palo stesso viene così ammorsato nel terreno, e sottoposto ad un’azione di serraggio sensibilmente accresciuta dalla procedura di installazione, che addensa il terreno.

Senza dare alcun disturbo al cantiere, sono state eseguite misure sismiche di rumore prima e dopo l’esecuzione dei pali 13 e 18, della pila 7 del Viadotto e stime della velocità delle onde sismiche nella porzione superficiale, durante la fase di battitura del palo stesso, ubicando 4 sensori velocimetrici a distanze crescenti tra 3 e 24 metri dai pali. L’elaborazione dei dati sul rumore sismico rilevati in fase pre-battitura e post-battitura pali è stata eseguita per mezzo del software scientifico GEOPSY, (www.geopsy.org).

Benchè questa sperimentazione non dispone di una misura in assenza totale di opere nel volume di terreno indagato, in quanto ipotizzata a lavori già iniziati, quanto rilevato sperimentalmente mostra un certo cambiamento della rigidezza del suolo in prossimità della zona indagata a causa del processo di infissione. L’addensamento del terreno è certamente compreso nella fascia che va dalla superficie esterna del palo e entro la distanza massima di 12 m da questo. In verticale invece, non ci si può pronunciare ancora per via dei tempi di attesa dello smaltimento delle sovrappressioni interstiziali causate dalla battitura, presenti negli strati di terreno a grana fine, per via della falda freatica.

I risultati ottenuti fanno ben sperare sia per la preparazione di un lavoro a stampa per l’Italian Journal of Engineering Geology, sia per la prosecuzione delle attività sperimentali. Il tratto laziale della Terni – Rieti, dove i progettisti ANAS, stante la similarità delle problematiche geotecniche con il sito del Viadotto Velino, e la buona riuscita dei pali suddetti, hanno proposto la medesima soluzione progettuale, è stato già oggetto di misure geofisiche ante operam. In particolare, oltre ad evidenziare gli effetti schermo che i pali ravvicinati hanno tra loro sulla misura, sarà interessante indagare l’immediato intorno del palo, con strumentazione specifica, e matrice di misura più stretta, stante gli elevati valori di energia immessi nel terreno, al fine di raffinare il risultato ottenuto.
Il risultato ottenuto è frutto del lavoro di squadra tra le due équipes della DPRL, Geotecnica e Gallerie, guidata dall’ing. Micheli e rappresentata dall’ing. Mangiola, nonché l’équipe di Direzione Lavori, guidata dal Rup Ing. Liberatore e dal Direttore dei Lavori ing. Petrizzelli, nonché dai gruppi di ricerca suddetti, guidati dalla Prof.ssa Bozzano, Università La Sapienza.