La nuova galleria Cuorra II. La ricerca di una sostituzione efficace
Bänziger Partner
La galleria è progettata come una struttura a sbalzo in grado di resistere anche alla caduta massi grazie a fondazioni complesse e profonde e a una costruzione a telaio che collega rigidamente il soffitto alla piastra di base. I pilastri in acciaio pensati come supporti oscillanti ne garantiscono la flessibilità e la stabilità.
La galleria paramassi Cuorra II, costruita nel 1923 sulla tratta Untersax - Lüen-Castiel della linea Coira-Arosa e lunga circa 13 m, è giunta a fine vita e deve essere sostituita. Le norme vigenti e la spettacolare topografia hanno spinto a realizzarne una nuova di 54 m, progettata come struttura a sbalzo in grado di resistere anche alla caduta massi sul lato a valle grazie a fondazioni complesse e profonde. I lavori in uno spazio ristretto, con traffico ferroviario costante e tempi serrati, hanno richiesto il massimo da parte di tutti i soggetti coinvolti.
Situazione storica di partenza e obiettivi tecnici
Il tracciato ha una pendenza longitudinale del 66‰. La galleria si colloca in un’area a raggio variabile (clotoide), con un raggio minimo del binario all’imbocco del tunnel pari a 57 m e un’inclinazione massima di 72 mm.
Costruita nel 1923 in filigrana d’acciaio e rinforzata con calcestruzzo negli anni Settanta, la struttura protegge dalla neve, dal ghiaccio e dalla caduta massi. Nel 2007 sono stati necessari dei lavori di rinforzo sulle fondazioni dei pilastri dal lato a valle. Si è determinato che la galleria era troppo debole per il rischio di caduta massi previsto. Dal 2018 il tracciato, molto esposto e talvolta anche a strapiombo, è stato monitorato tramite estensimetro, dopo che la roccia, a seguito di un’approfondita indagine geologica, è stata classificata come fortemente consumata dalle intemperie. Il taglio del terreno durante la costruzione della ferrovia nel 1923 ha creato un ripido pendio franoso sul fianco della montagna con una pendenza che raggiunge i 55°, soggetto a processi di erosione molto attivi con accumulo di detriti.
La galleria è in pessime condizioni e presenta notevoli difetti. È stata dunque inserita nella classe di condizione 4 (su 5 livelli possibili). Sono presenti numerose crepe e scheggiature che ne compromettono la sicurezza strutturale. Un altro problema è la grande quantità d’acqua sul fianco della montagna che nell’area del tracciato sale regolarmente fino alla parte superiore delle traversine e porta a un problematico accumulo di terra. La struttura è già talmente danneggiata che la sostituzione è l’unica soluzione efficace.
Rischio di caduta massi e misure protettive
La galleria Cuorra II attraversa una zona di transizione tra gli scisti grigionesi sottostanti e la morena sovrastante. Se l’orizzonte roccioso all’imbocco della galleria, al km 7,857, è circa all’altezza del soffitto, al km 7,900 scende fino al tracciato ferroviario. Sul lato a monte si trova un pendio franoso senza vegetazione, con un’altezza fino a 40 m e una pendenza di 45°-55°. Il prolungamento meridionale del pendio è alto fino a 30 m e ha un’inclinazione di circa 40°-50°. La morena è cementata in modo naturale e la relazione geologica ipotizza una pendenza stabile intorno ai 38°. La roccia sottostante è moderatamente consumata fino a 3-4 m di profondità. Indagini precedenti avevano riscontrato una leggera erosione fino a circa 6 m.
La stratificazione e le pieghe nell’area della galleria sono complesse e non possono essere definite con chiarezza, ma sono generalmente «favorevoli», soprattutto perché gli strati scendono lungo il pendio. La fratturazione, invece, è prevalentemente ripida e i tre sistemi diaclasici identificati, K1-K3, generano frammenti rocciosi che potrebbero staccarsi. Lo scenario di frana principale dal versante montuoso consiste nel rotolamento e nel rimbalzo di massi che si staccano dal bordo del pendio a causa dell’erosione. Le altezze dei rimbalzi sono generalmente <1 m e l’intensità dei processi di caduta è per lo più debole (<30 kJ). Oltre ai singoli frammenti, vengono rilasciati anche blocchi di materiale di diversi m3, soprattutto in condizioni di umidità che cadono come detriti e possono riempire localmente le strutture del muro e della palizzata.
La galleria si trova in una posizione molto esposta e talvolta attraversa anche zone rocciose a strapiombo. Soprattutto in queste si presuppone un maggiore rischio di caduta massi a causa delle forti fratture nella roccia. Il potenziale di danno è classificato come elevato.
Considerando la possibile profondità di rottura dei blocchi rocciosi sul lato della valle, il sistema diaclasico rilevante è il K3. Le fratture sono inclinate di circa 30° verso l’esterno rispetto alla verticale. La profondità di rottura è stata valutata nella relazione geologica in sezioni trasversali di 2 m. Si è dimostrato che le rocce fratturate possono sporgere all’interno del tracciato e quindi sfiorare i binari.
Concetto tecnico e progettazione dettagliata
In funzione della topografia esistente e per via della distanza dagli elementi a rischio di impatto da mantenere secondo le norme vigenti (considerando in particolare i pilastri verso valle), il tracciato deve essere modificato o non ci sarebbe fisicamente spazio per la galleria. In fase di pianificazione sono stati esaminati diversi spostamenti dei binari. Da un lato, spingendo il tracciato «nel pendio» si potrebbe minimizzare il rischio di caduta massi dal lato della valle, ma dall’altro, più è scavato il pendio più diventa complesso e difficile attuare le misure di sicurezza durante i lavori. Lo spostamento finale del tracciato è stato individuato solo dopo diverse ipotesi (cfr. fig 4). Quello ottimale si è rivelato uno spostamento massimo di 2,60 m, com’è attualmente implementato, che permette di evitare il più possibile i tratti rocciosi a strapiombo sul lato della valle e di inserire in modo geometricamente corretto la galleria nel contesto.
Il ripristino della galleria Cuorra II prevede una sua sostituzione completa. La nuova galleria paramassi è stata progettata come una struttura monolitica e a sbalzo, lunga 54 m. Da un lato, questo elimina la necessità di un continuo e pericoloso sgombero di materiale dietro di essa; e dall’altro, il pendio diventerà automaticamente più piatto per via dei processi naturali di erosione e della forma della galleria, raggiungendo idealmente una condizione stabile. La struttura portante della nuova galleria è concepita come una costruzione a telaio in direzione trasversale. La parete posteriore è collegata rigidamente al soffitto e alla piastra di base, mentre i pilastri in acciaio sono pensati come supporti oscillanti, garantendo una struttura flessibile ma stabile. La piastra è posizionata lungo tutta la galleria per garantire l’impermeabilità, rispettando il concetto della fondazione. Quest’ultima è poco profonda. Tuttavia, nella roccia sono state scavate sei paratie in cemento, profonde fino a 5 m e larghe circa 1 m, a intervalli di 7,2 m. In caso di rottura della roccia – uno scenario possibile per via delle fratture esistenti – la galleria rimane sopra alla parte crollata. La piastra di base si comporta quindi come una trave continua e garantisce così che il tracciato dei binari non scivoli via anche in caso di caduta massi sul lato a valle.
Il soffitto della galleria è progettato con una sporgenza di 1,45 m rispetto ai pilastri per impedire il riflusso nella galleria stessa in caso di forti piogge. Con uno spessore di 70 cm nell’angolo del telaio, il soffitto è assai massiccio. Per tener conto dei requisiti di conservazione che riguardano le costruzioni di aspetto snello, la sporgenza è rastremata artificialmente. Il bordo visibile del soffitto è quindi molto più sottile. Grande importanza è stata data anche al design del portale. Utilizzando un «trucco geometrico», è stato possibile evitare l’antiestetico bordo all’entrata. A causa della topografia, la galleria può tracimare al massimo fino a circa 10 m dietro il portale. Le analisi geologiche sul processo di riempimento e di erosione del pendio dimostrano che la tracimazione fino al portale della galleria non è possibile. La disposizione di un piccolo bordo a circa 5 m dietro la fronte del soffitto non è quindi necessaria.
Anche il passaggio dalla galleria lungo il muro di sostegno è un elemento centrale del progetto. Il muro di sostegno, con un’inclinazione di 5:1, prosegue lungo la galleria fino al secondo pilastro. Si ha così un visibile cambio di materiale, dalla pietra naturale al cemento, che è però leggermente arretrato rispetto al portale. Questo dà l’impressione che il soffitto «si appoggi sul muro di sostegno» e crea dunque una transizione graduale tra il livello di protezione «del muro di sostegno» e quello «della galleria».
Scaletta dei lavori e conclusioni
La costruzione della galleria Cuorra II avrà luogo quest’anno. Il progetto è molto complesso per la logistica del cantiere e le scadenze da rispettare. L’accessibilità limitata e il mantenimento dell’esercizio ferroviario rendono essenziale una pianificazione dettagliata dei lavori. In una prima fase verrà costruita l’intera parete posteriore verso la montagna. Nell’area della galleria, il tracciato dei binari correrà su otto ponti ausiliari in acciaio, ciascuno con una campata di 7,2 m, per consentire di posare la piastra di base. Per l’installazione dei ponti si prevede una chiusura totale di 16 giorni. Durante questo periodo si dovrà rimuovere la roccia alla base per circa 50 cm e scavare le cinque fessure. La chiusura totale si concluderà con l’installazione degli otto ponti ausiliari. In una seconda fase il tracciato verrà spostato fino a 2,6 m verso il pendio. A questo scopo è prevista un’ulteriore chiusura totale di 33 ore. I ponti ausiliari verranno riposizionati e in seguito saranno posati circa 60 m di nuove rotaie. Solo dopo aver spostato lateralmente i ponti ausiliari sarà possibile realizzare le chiusure verso valle. Infine, il soffitto della galleria verrà cementato in due fasi. Tutti i lavori si potranno svolgere durante il giorno grazie a un’impalcatura protettiva. In generale, però, si lavorerà soprattutto durante la pausa notturna, perché la linea aerea di contatto dovrà essere disattivata per motivi di sicurezza e ciò è possibile solo di notte.
La sostituzione della galleria Cuorra II contribuirà a migliorare in modo significativo la sicurezza su questo tratto del percorso. Grazie alla galleria a sbalzo in futuro si potranno evitare gran parte dei lavori di manutenzione. Questo aumenterà notevolmente la sicurezza sul lavoro per il servizio ferroviario. Anche i costi di manutenzione potranno essere ridotti di molto in futuro.
In tutti i suoi progetti la RhB attribuisce grande importanza agli aspetti legati alla conservazione delle sue opere. Con questa galleria, in stretta collaborazione con il Servizio monumenti dei Grigioni, è stata progettata una struttura portante che è fedele alle caratteristiche della linea Coira-Arosa e rispetta tutti gli attuali requisiti tecnici e geometrici.
Luogo: Tratta Untersax - Lüen-Castiel, Comune di Arosa, km 7.858
Committenza: Rhätische Bahn AG, Coira
Ingegneria civile e direzione lavori: Bänziger Partner AG, Coira
Geologia: SC+H Sieber Cassina + Handke AG, Coira
Fotografia: Nicola Pitaro, Coira
Date: progetto 2021-2023; realizzazione 2024
