1.2. Progettazione generale della galleria (nuova galleria)

• 1.2.1 Allineamento orizzontale e verticale
• 1.2.2 Il profilo trasversale funzionale
• 1.2.3 Sicurezza e operatività
• 1.2.4 Sistemi operativi

La Sezione 1.2 riguarda la progettazione di nuove gallerie. La progettazione relativa al rifacimento e alla riqualificazione delle gallerie esistenti per fini di sicurezza è presentata nella Sezione Rinnovo - riqualificazione

1.2.1 Horizontal and vertical alignment

La progettazione dell’allineamento orizzontale e verticale di una sezione stradale o autostradale comprendente una galleria costituisce una fase iniziale primaria e fondamentale nella creazione di una nuova galleria, cui raramente viene prestata la necessaria attenzione.

La considerazione del "sistema complesso galleria" deve essere presente sin dall’inizio della progettazione dell’allineamento generale, cosa che accade di rado. È tuttavia in questa fase che le ottimizzazioni tecniche e finanziarie sono più importanti.

Già nelle prime fasi della progettazione, è essenziale mobilitare un team multidisciplinare composto da specialisti e progettisti esperti, i quali sapranno individuare tutti i potenziali problemi del progetto nonostante l’inevitabile incompletezza delle informazioni preliminari. Questo team sarà in grado di prendere decisioni valide e affidabili per le scelte principali e quindi di consolidare progressivamente questi elementi in funzione della disponibilità di ulteriori informazioni.

L’obiettivo di questa sezione non è quello di definire le norme relative alla progettazione del tracciato di una galleria (nella Sezione Regolamenti - Raccomandazioni si rimanda ai manuali di progettazione di diversi paesi), ma essenzialmente di sensibilizzare i proprietari e i progettisti sulla necessità di un approccio globale e multiculturale sin dalle prime fasi della progettazione, nonché sull’importanza dell’esperienza in materia che è fondamentale per il successo del progetto.

1.2.1.1 Paesi senza "cultura delle gallerie"

In questi paesi proprietari e progettisti nutrono una certa apprensione riguardo alle gallerie. Molto spesso preferiscono "tracciati acrobatici" che costeggiano i crinali, con pendenze ripide, enormi pareti di contenimento o viadotti lunghissimi e talvolta con imponenti opere di consolidamento (che sono molto costose e non sempre efficaci nel lungo periodo), per attraversare zone caratterizzate da movimenti franosi.

Numerosi esempi di progetti con gallerie e variazioni di allineamento progettate secondo un approccio di "sistema" globale dimostrano, rispetto agli approcci sistematicamente contrari alla costruzione di gallerie, che:

• i risparmi sui costi di costruzione possono attestarsi tra il 10% e il 25% nelle aree montane;
• si possono realizzare risparmi importanti in termini di costi operativi e di manutenzione. L’affidabilità della strada può essere migliorata, in particolare nelle zone caratterizzate da instabilità o da movimenti franosi o soggette a rigide condizioni climatiche;
• l’impatto ambientale viene notevolmente ridotto;
• il livello di servizio per gli utenti è migliore e le condizioni operative, in particolare in inverno (nei paesi più nevosi), sono rese affidabili dalla riduzione delle pendenze richieste dai passaggi lungo i crinali.

L’assistenza di un consulente esterno permette di attenuare l’insufficienza o la mancanza di una "cultura delle gallerie" e di migliorare significativamente il progetto.

1.2.1.2 Paesi che hanno una tradizione nella costruzione e operatività delle gallerie

Raramente il concetto di "sistema complesso" viene integrato a monte, a scapito dell’ottimizzazione globale del progetto. Troppo spesso la "geometria" della nuova infrastruttura è stabilita da specialisti in tracciati senza tenere conto di tutte le restrizioni e i componenti di una galleria. È tuttavia essenziale considerare sin da questa fase tutti i parametri e le interfacce descritte nel paragrafo 1.1 sopra e in particolare:

• la geologia e l’idrogeologia generale dell’area (secondo il livello disponibile di conoscenza) così come la stima preliminare delle difficoltà geologiche e dei potenziali rischi riguardanti i metodi, i costi e la durata della costruzione;
• le potenziali condizioni geomeccaniche, idrogeologiche e idrografiche agli imbocchi delle gallerie e lungo gli accessi;
• i rischi e i pericoli relativi alle condizioni invernali nei paesi soggetti a forti nevicate, in particolare:
  • i rischi di valanghe o di formazione di accumuli di neve e le possibilità di protezione delle vie d’accesso e dei portali contro questi rischi;
  • le condizioni di manutenzione delle vie d’accesso in caso di forti nevicate al fine di garantire l’affidabilità della strada. Questo può condizionare l’altezza degli imbocchi delle gallerie, le pendenze massime delle vie d’accesso e, se necessario, lo spazio a disposizione per allestire superfici di montaggio e smontaggio delle catene in prossimità degli imbocchi;

• le condizioni ambientali in corrispondenza degli imbocchi delle gallerie e sulle vie d’accesso. L’impatto può essere significativo negli ambienti urbani (in particolare a causa del rumore e degli scarichi di aria inquinata) come pure nel caso di gallerie interurbane;
• la pendenza delle rampe di avvicinamento:
  • la galleria meno costosa non sempre è quella più corta;
  • la soppressione di una corsia speciale per i veicoli lenti è difficile da gestire in prossimità dell’imbocco di una galleria e il mantenimento di una simile corsia in galleria è generalmente molto costoso;
  • la pendenza delle vie d’accesso può avere un impatto molto forte sulla capacità della strada in termini di volume di traffico e di affidabilità durante l’inverno;
• la possibilità di incorporare cunicoli d’accesso laterali (ventilazione – evacuazione e sicurezza – riduzione della tabella di marcia dei lavori) o condotti verticali o inclinati (ventilazione – evacuazione e sicurezza):
  • questi particolari punti d’accesso, il loro impatto sulla superficie (in particolare negli ambienti urbani: spazio disponibile – sensibilità agli scarichi di aria inquinata – ecc.) e la loro accessibilità 365 giorni all’anno (ad es. esposizione alle valanghe) possono costituire importanti restrizioni per la progettazione dell’allineamento orizzontale e verticale. Viceversa, essi molto spesso contribuiscono all’ottimizzazione dei costi di costruzione operativi;
  • questi particolari punti d’accesso possono avere un impatto considerevole sui costi di costruzione e operativi e sulle dimensioni della sezione (potenziale ottimizzazione delle strutture di ventilazione e di evacuazione);
• i metodi di costruzione che possono avere un impatto rilevante sulla progettazione dell’allineamento orizzontale e verticale, ad esempio:
  • l’attraversamento di un fiume con una galleria scavata sotto di esso costituisce un progetto sostanzialmente diverso da una soluzione basata su moduli prefabbricati immersi;
  • interfacce con un viadotto in corrispondenza dell’imbocco della galleria;
  • la scadenza imposta per i lavori può avere un impatto diretto sul tracciato, in particolare per consentire il transito da entrambi gli imbocchi della galleria così come la circolazione intermedia attraverso i cunicoli d’accesso;
• le caratteristiche geometriche del tracciato e il profilo longitudinale della galleria per cui è necessario integrare anche i seguenti elementi:
  • limitazione delle pendenze che hanno un impatto notevole sul dimensionamento del sistema di ventilazione e sulla riduzione della capacità del volume di traffico in galleria;
  • le condizioni idrauliche del drenaggio sotterraneo durane il periodo di costruzione e di operatività che influiscono sull’allineamento verticale;
  • la ridotta tolleranza laterale (la realizzare di larghezze aggiuntive è molto costosa) che richiede un’analisi speciale delle condizioni di visibilità e particolare attenzione nella scelta dei raggi delle curve per l’allineamento orizzontale;
  • la scelta migliore dei raggi per evitare pendenze trasversali alternate e il loro impatto elevato sui sistemi di raccolta e di drenaggio delle acque dalle carreggiate, interfacce con manicotti per l’installazione di cavi, tubi dell’acqua per spegnere gli incendi che possono comportare addirittura un aumento delle dimensioni della sezione;
• tutte le normali restrizioni legate all’occupazione di spazio sotterraneo, in particolare negli ambienti urbani: metropolitane - parcheggi – fondamenta – strutture sensibili agli assestamenti;
• costi di costruzione e operativi:
  • la galleria meno costosa non necessariamente è quella più corta;
  • un ulteriore investimento nell’ingegneria civile può essere complessivamente più economico nell’ottica del ciclo di vita di una galleria, se consente di ridurre i costi per la costruzione, il funzionamento, la manutenzione e le riparazioni di grossa entità (in particolare la ventilazione), oppure se permette di rimandare di alcuni anni il raggiungimento della saturazione della capacità di traffico (impatto della pendenza nella galleria e sugli accessi);

• il coordinamento tra gli allineamenti orizzontali e verticali in una galleria deve essere studiato attentamente in modo da supportare il livello di confort e di scurezza degli utenti. L’effetto visivo dei cambiamenti di pendenza nell’allineamento verticale, in particolare nei punti elevati, è posto in evidenza dal campo visivo limitato della galleria e dall’illuminazione;

• nella progettazione del tracciato bisogna considerare le condizioni di funzionamento con traffico unidirezionale o bidirezionale, in particolare:

  • le normali condizioni di visibilità e di leggibilità;
  • la possibilità di allestire accessi laterali (cunicoli) o accessi verticali (condotti), in particolare per: ottimizzare la ventilazione e la sezione, migliorare la sicurezza (evacuazione degli utenti e accesso delle squadre intervento emergenza evitando la costruzione di una costosa galleria parallela);

• il tracciato in prossimità degli imbocchi:

  • gli imbocchi della galleria costituiscono particolari punti di passaggio ed è necessario tenere conto del comportamento umano e delle condizioni fisiologiche. È fondamentale preservare una continuità geometrica al fine di aiutare l’utente a mantenere la sua traiettoria istintiva;
  • non è auspicabile una galleria rettilinea, in particolare in corrispondenza dell’avvicinamento all’uscita. Potrebbe rendersi necessario potenziare l’illuminazione dell’uscita su una lunga distanza;
• innesti sotterranei in corrispondenza degli imbocchi delle gallerie o molto vicino ad essi:
  • si devono evitare gli interscambi interni a una galleria o all’esterno nelle immediate vicinanze degli imbocchi;
  • se non possono essere evitati, occorre svolgere un’analisi molto dettagliata per determinare tutte le restrizioni e le conseguenze particolari da tenere in considerazione (tracciato – sezione – corsie di uscita o di arrampicamento – rischio di flusso di traffico a ritroso – evacuazione – ventilazione – illuminazione – ecc.) in modo da garantire la sicurezza in tutte le circostanze.

1.2.2 Il profilo trasversale funzionale

1.2.2.1 Le problematiche

Il profilo trasversale funzionale costituisce la seconda fase principale della progettazione di una galleria dopo la selezione dell’allineamento. Come per la prima fase, l’approccio al "sistema complesso" deve essere considerato con grande attenzione, il più a monte possibile, insieme a un team esperto e multidisciplinare. Si devono tenere presenti tutti i parametri e le interfacce di cui al Paragrafo Aspetti strategici

La seconda fase (profilo trasversale funzionale) non è indipendente dalla prima fase (allineamento) e deve ovviamente tenere in considerazione i criteri risultanti da quest’ultima. Le due fasi sono quindi interdipendenti e strettamente collegate tra loro.

Inoltre, come accennato nel paragrafo 1.1.2.2, il processo delle prime due fasi è iterativo e interattivo. Non esiste un approccio matematico diretto in grado di fornire un’unica risposta all’analisi del "sistema complesso". Né vi sono risposte univoche, ma soltanto un numero molto limitato di buone risposte e un numero elevato di cattive risposte. L’esperienza del team multidisciplinare è fondamentale per individuare una buona soluzione in tempi rapidi.

Gli esempi citati nel paragrafo 1.2.1 precedente indicano che i criteri in materia di "profilo trasversale funzionale" possono avere un impatto considerevole sulla progettazione degli allineamenti orizzontali e verticali.

L’esperienza mostra che l’analisi del "profilo trasversale funzionale" è molto spesso incompleta e limitata ai soli criteri di ingegneria civile, il che determina inevitabilmente:

• nel migliore dei casi, un progetto che non è ottimizzato dal punto di vista funzionale, operativo e finanziario. L’esperienza insegna che le ottimizzazioni potenziali possono raggiungere in casi eccezionali il 20% dei costi di costruzione;
• nel caso più frequente, una considerazione inadeguata delle funzioni, delle loro restrizioni e del loro impatto sul progetto. Queste funzioni dovranno essere integrate nelle fasi successive del progetto attuando soluzioni tardive e spesso molto costose;
• nel peggiore dei casi, errori fondamentali di progettazione con un impatto irrimediabile e permanente sulla galleria, sulle sue condizioni operative e di sicurezza, così come sui suoi costi di costruzione e operativi.

1.2.2.2 Criteri principali

The major parameters of the "functional transverse profile" are as follows:

I parametri principali del "profilo trasversale funzionale" sono i seguenti:

• volume di traffico – natura del traffico – organizzazione operativa – galleria urbana o non urbana, al fine di determinare:
  • il numero e la larghezza delle corsie, in funzione del traffico e del tipo di veicoli ammessi in galleria;
  • l’altezza massima (in funzione del tipo di veicolo);
  • la banchina, la corsia per la fermata d’emergenza o la piazzola, in funzione del volume di traffico, della modalità di transito, vale a dire in una o due direzioni, e della percentuale statistica di guasti;
  • un possibile separatore centrale e la sua larghezza in caso di transito bidirezionale;
• la ventilazione ha un impatto elevato che dipende:
  • dal sistema di ventilazione selezionato, anch’esso dipendente da molti altri parametri (v. Paragrafo Ventilation);
  • dallo spazio richiesto per i condotti di ventilazione, per l’installazione dei ventilatori, dei jet fans, dei condotti secondari e di tutti gli atri elementi previsti per il controllo della ventilazione; ,
• l’evacuazione degli utenti e l’accesso delle squadre intervento emergenza e di salvataggio che dipendono da numerosi fattori specificati nel Capitolo Sistemi strutturali;
• la lunghezza e la pendenza della galleria. Questi parametri intervengono in modo indiretto attraverso la ventilazione, i concetti di accesso e di sicurezza;
• anche le reti e i sistemi operativi sono molto spesso fattori determinanti nel dimensionamento della sezione funzionale, tenuto conto del loro numero, dello spazio che richiedono, della protezione essenziale ad esse associata per garantire la sicurezza operativa della galleria e dello spazio relativamente limitato sotto le passerelle e le banchine per il loro posizionamento. Sono interessate in particolare le reti seguenti, che hanno un impatto dimensionale:
  • sistema (o sistemi) fognario separato o combinato – raccolta dei liquidi inquinati dalle sedi stradali e dai relativi sifoni. L’assenza di variazione nella pendenza trasversale, associata alle condizioni dell’allineamento (v. Paragrafo 1.2.1.2), consente di semplificare e ottimizzare il profilo trasversale funzionale;
  • la rete di alimentazione d’acqua per il sistema antincendio, gli idranti e, se necessario, la loro protezione contro il gelo;
  • tutte le reti di cavi ad alta, media e  bassa tensione. È essenziale tenere in considerazione, da un lato, i cavi necessari al momento dell’apertura della galleria e la loro protezione antincendio, così come i criteri per la loro parziale o completa sostituzione, e dall’altro i criteri per l’inevitabile aggiunta di ulteriori reti nel corso del ciclo di vita della galleria;
  • le esigenze particolari nel breve o medio periodo in termini di reti esterne che passeranno probabilmente attraverso la galleria;
  • tutte le interazioni tra reti ed esigenze (tecniche o legali) in termini di spazio tra alcune reti;
  • tutti i segnali per il funzionamento: segnali e segnaletica – segnali di corsia – pannelli con messaggi variabili – indicazioni di regolamentazione – indicazioni di sicurezza – indicazioni direzionali;
• interfacce funzionali localizzate: sottostazioni sotterranee – sistema di ventilazione sotterraneo – rientranze di sicurezza – ripari – ecc. È fondamentale tenere in considerazione i criteri di funzionamento e manutenzione e in particolare la costruzione di piazzole per gli interventi di manutenzione e la sicurezza delle squadre operative;
• i metodi di costruzione e le condizioni geologiche hanno un impatto sulla sezione trasversale funzionale (indipendentemente dal dimensionamento delle strutture di ingegneria civile), ad esempio:
  • gli attraversamenti sott’acqua menzionati nel paragrafo 1.2.1.2 precedente. La soluzione con moduli prefabbricati immersi consente una progettazione e disposizione molto diversa del sistema di ventilazione, dei cunicoli di evacuazione o dell’accesso per le squadre intervento emergenza, rispetto alla disposizione degli stessi sitemi nel caso di una galleria scavata;
  • una galleria scavata con una TBM (Tunnel Boring Machine) mette a disposizione superfici sotto la sede stradale che possono essere usate ad esempio per la ventilazione, per l’evacuazione degli utenti o per l’accesso dei servizi d’emergenza. Questo permette ottimizzazioni (rimozione dei cunicoli di collegamento o di un cunicolo parallelo) che possono rivelarsi finanziariamente molto importanti se la galleria si trova sotto il livello delle acque sotterranee, circondata da materiali permeabili.

1.2.3 Sicurezza e operatività

1.2.3.1 Criteri generali

L’AIPCR ha emanato numerose raccomandazioni nel campo della sicurezza e dell’operatività al fine di portare a compimento gli studi di sicurezza, l’organizzazione del funzionamento e delle emergenze e i criteri operativi. Si rimanda il lettore a tali raccomandazioni (v. Capitolo 2 "Sicurezza" e Capitolo 3 "Fattori umani relativi alla sicurezza nelle gallerie").

Il presente capitolo tratta principalmente le interfacce di sicurezza e operative all’interno del "sistema complesso". Le tabelle contenute nel paragrafo 1.1.5.2 precedente indicano il grado di interdipendenza di ogni parametro rispetto ai vari sottogruppi del progetto.

Alcuni parametri hanno un impatto elevato sin dalle fasi a monte del progetto. Essi devono essere analizzati già nelle fasi iniziali della progettazione e riguardano in particolare:

• volume del traffico – natura del traffico (urbano o non urbano) – natura dei veicoli (possibilmente galleria dedicata a un’unica categoria di veicoli) – trasporto o meno di merci pericolose;
• evacuazione degli utenti e accesso delle squadre intervento emergenza;
• ventilazione;
• comunicazione con gli utenti – sistema di supervisione.

Questi parametri principali per la progettazione della galleria sono anche i fattori essenziali dell’anali dei rischi, oltre a costituire la bozza del "piano d’intervento delle squadre intervento emergenza". Ecco perché riteniamo fondamentale lo svolgimento di un’"analisi preliminare dei rischi", associata con l’analisi preliminare di un "piano d’emergenza" nelle fasi iniziali della progettazione preliminare. Tale analisi consente di descrivere meglio le caratteristiche specifiche della galleria e le specifiche funzionali e di sicurezza che essa deve soddisfare. Contribuisce inoltre a una valida analisi ingegneristica, a una migliore progettazione e a un miglioramento e ottimizzazione a livello tecnico e finanziario.

Questi parametri e i loro impatti sono illustrati nel dettaglio nei paragrafi seguenti.

1.2.3.2 Parametri relativi al traffico e alla sua natura

Questi parametri hanno un impatto principalmente sul profilo trasversale funzionale (v. 1.2.2) e, tramite questo, un impatto parziale sul tracciato:

• il volume di traffico influisce il numero di corsie, la ventilazione e l’evacuazione, oltre che sull’impatto dei veicoli guasti e sulla loro gestione da fermi: necessità o meno di una corsia laterale di sosta o di piazzole e organizzazione di spazi particolari per il servizio di riparazione;
• la natura del traffico, il tipo di veicoli e la loro distribuzione influiscono sul concetto di evacuazione (collegamenti trasversali, gallerie di sicurezza, dimensionamento e spaziatura) in funzione del volume delle persone da evacuare;
• nelle gallerie dedicate a particolari categorie di veicoli si considerano in particolare la larghezza delle corsie, l’altezza massima e la ventilazione;
• il passaggio o meno di merci pericolose ha un impatto importante sul sistema di ventilazione, la "sezione funzionale", la raccolta di liquidi e le misure di drenaggio, le deviazioni stradali, l’ambiente in corrispondenza degli imbocchi delle gallerie o dei camini di ventilazione, la protezione delle strutture dalle conseguenze di un grave incendio, così come sull’evacuazione e organizzazione dei servizi d’emergenza e sulla messa a disposizione dei vigili del fuoco con mezzi e materiali specifici.

1.2.3.3  Evacuazione degli utenti – accesso delle squadre intervento emergenza

Questo è un parametro fondamentale che riguarda i criteri funzionali e la progettazione in generale. Questo parametro influisce sovente anche sull’allineamento (uscite dirette verso l’esterno) e sui criteri di costruzione: collegamenti trasversali – cunicolo inferiore – cunicolo parallelo – ripari o rifugi temporanei collegati a un cunicolo.

La sua analisi richiede un approccio integrato con la progettazione della ventilazione (in particolare la ventilazione in caso di incendio), il volume di traffico, l’analisi dei rischi, l’elaborazione del piano d’emergenza (in particolare l’indagine sugli scenari di ventilazione/intervento) e i metodi costruttivi.

Da un punto di vista funzionale occorre definire i percorsi, le loro caratteristiche geometriche e spaziatura al fine di assicurare il flusso delle persone sia abili che disabili.

È essenziale garantire l’omogeneità, la leggibilità e il carattere accogliente e calmante di queste strutture, che sono usate dalle persone in situazioni di stress (incidente, incendio), durante la fase di auto-soccorso (prima dell’arrivo dei servizi d’emergenza). Il loro utilizzo deve essere naturale, semplice, efficiente e avere un effetto calmante per evitare di passare da uno stato di stress a uno stato di panico.

1.2.3.4 Ventilazione

I sistemi di ventilazione progettati unicamente come sistema di "ventilazione longitudinale" hanno un impatto ridotto sulla "sezione funzionale" o sull’"allineamento".

Non è questo il caso dei sistemi di "ventilazione longitudinale" dotati di un condotto di estrazione del fumo, o dei sistemi di "ventilazione trasversale", dei sistemi "semi-trasversali" o "semi-longitudinali", dei sistemi "misti", o dei sistemi di ventilazione che includono condotti o cunicoli intermedi che permettono di estrarre o scaricare aria all’esterno in modo diverso che attraverso agli imbocchi della galleria. Tutti questi sistemi hanno un impatto molto importante sulla "sezione funzionale", sull’"allineamento" e su tutte le ulteriori strutture sotterranee.

I sistemi di ventilazione dello spazio destinato al traffico sono progettati essenzialmente per:

• fornire condizioni salutari all’interno della galleria attraverso la diluizione dell’inquinamento dell’aria così da mantenere le concentrazioni a un livello inferiore a quello richiesto dalle raccomandazioni dei regolamenti nazionali;
• garantire la sicurezza degli utenti in caso di incendio all’interno della galleria, fino alla loro evacuazione al di fuori dello spazio destinato al traffico, fornendo un’efficace estrazione del fumo;

I sistemi di ventilazione possono svolgere inoltre ulteriori funzioni:

• limitazione dell’inquinamento dell’aria agli imbocchi della galleria, attraverso una migliore dispersione dell’aria inquinata o attraverso la depurazione dell’aria prima che sia scaricata al di fuori della galleria;
• impianti sotterranei per la depurazione dell’aria inquinata affinché possa essere riutilizzata in galleria. Questi sistemi sono presenti nelle gallerie urbane o nelle gallerie non urbane molto lunghe. Si tratta di tecnologie complesse e costose che richiedono molto spazio e notevole manutenzione;
• in caso di incendio, contribuire a limitare la temperatura all’interno della galleria per ridurre il deterioramento della struttura dovuto agli effetti termici.

I sistemi di ventilazione non riguardano soltanto lo spazio destinato al traffico, ma interessano anche:

• i cunicoli di collegamento tra le canne di galleria;
• le gallerie di sicurezza o i ripari usati dagli utenti in caso di incendio;
• i locali tecnici o gli impianti situati all’interno della galleria o all’esterno vicino agli imbocchi della galleria che possono richiedere il ricambio dell’aria o la gestione e il controllo del livello di temperatura (riscaldamento o climatizzazione dell’aria secondo le condizioni geografiche).

I sistemi di ventilazione devono essere progettati al fine di:

• adattarsi in modo dinamico e rapido alle numerose condizioni e capacità nelle quali sono utilizzati per sostenere:
  • le restrizioni climatiche, in particolare i differenziali di pressione elevati e fluttuanti tra gli imbocchi delle gallerie lunghe nelle zone montuose;
  • tassi di utilizzazione variabili per la gestione del fumo in caso di incendio, in particolare in funzione dello sviluppo dell’incendio e della sua regressione, così come per l’intera durata dell’incendio, in modo da risultare idonei all’evoluzione delle strategie antincendio in ogni fase di evacuazione, lotta antincendio, preservazione delle strutture ecc.;
• disporre di una capacità di sviluppo sufficiente in modo da adattarsi per tutto il ciclo di vita della galleria all’evoluzione del traffico (volume – natura), abbassando i livelli di inquinamento ammissibili e le varie condizioni di funzionamento.

1.2.3.5 - Comunicazione con gli utenti - supervisione

La comunicazione con gli utenti ha un impatto importante sul "profilo trasversale funzionale" per mezzo della segnaletica.

Gli altri impatti principali non riguardano il "sistema complesso" nella sua interezza, ma si riferiscono al sottosistema relativo ai sistemi operativi, in particolare al monitoraggio remoto, al rilevamento, alle comunicazioni, alla gestione del traffico, al controllo e supervisione, nonché all’organizzazione dell’evacuazione.

1.2.3.6 - Requisiti particolari per l’operatività

L’operatività di una galleria e l’intervento delle squadre di manutenzione possono richiedere accorgimenti particolari per consentire interventi in totale sicurezza e per ridurre le restrizioni al traffico.

Questi accorgimenti riguardano per esempio la predisposizione di piazzole di fronte ai sistemi sotterranei che richiedono interventi regolari di manutenzione o l’accessibilità ai materiali per la loro sostituzione e manutenzione (in particolare i materiali pesanti e voluminosi).

1.2.4 I sistemi operativi

Il presente paragrafo non si occupa di descrivere nel dettaglio i sistemi operativi, la loro funzione o la loro progettazione. Questi elementi sono definiti nelle raccomandazioni dell’attuale "Manuale delle gallerie stradali", nonché nei manuali o nelle raccomandazioni elencati nella Sezione 1.6 seguente.

Il paragrafo si occupa piuttosto di richiamare l’attenzione dei proprietari e dei progettisti su particolari questioni specifiche dei sistemi per l’operatività della galleria.

1.2.4.1 Scelte strategiche

I sistemi operativi devono consentire alla galleria di svolgere la sua funzione, che è assicurare il passaggio del traffico, e di soddisfare la doppia missione di fornire agli utenti un buon livello di confort e sicurezza quando attraversano la galleria.

I sistemi operativi devono tenere conto della funzione della galleria, della sua posizione geografica, delle sue caratteristiche intrinseche, della natura del traffico, delle infrastrutture a valle e a monte della galleria, delle principali questioni relative alla sicurezza e all’organizzazione in caso di emergenza, così come della regolamentazione e dell’ambiente culturale e socioeconomico del paese nel quale si trova la galleria.

Un gran numero di sistemi operativi non contribuisce automaticamente al miglioramento del livello di servizio, confort e sicurezza di una galleria. Al contrario, richiede maggiori interventi umani e di manutenzione che, se non effettuati, possono compromettere l’affidabilità della galleria e il suo livello di sicurezza. È inutile anche l’affiancamento o l’abuso di dispositivi. I sistemi devono essere idonei, complementari, talvolta ridondanti (per le principali funzioni di sicurezza) e devono costituire un insieme coerente.

I sistemi operativi sono "vivi":

• richiedono un rigoroso regime di cura e manutenzione, con interventi ricorrenti e adatti al loro livello di tecnologia. Questa manutenzione ha un costo e richiede risorse umane competenti, come pure ricorrenti investimenti finanziari per tutto il ciclo di vita della galleria. La mancanza di manutenzione (o una manutenzione insufficiente) porta a gravi disfunzioni o alla rottura dei sistemi, compromettendo così la funzione della galleria e la sicurezza degli utenti. La manutenzione dei sistemi in condizioni di traffico è spesso difficile e molto ristretta. Si devono considerare gli accorgimenti risultanti dalla progettazione dei sistemi. Per questo motivo, l’"architettura" dei sistemi, la loro progettazione e la loro installazione devono essere pensate in modo da limitare l’impatto delle disfunzioni sulla disponibilità e la sicurezza della galleria, così come l’impatto degli interventi di manutenzione o di rinnovo dei sistemi;
• il loro "ciclo di vita" è variabile: da dieci a trent’anni circa, in funzione della loro natura, della loro resistenza, delle condizioni cui sono esposti, così come dell’organizzazione e della qualità della manutenzione. Devono quindi essere sostituiti regolarmente, il che richiede investimenti adeguati;
• l’evoluzione tecnologica spesso rende indispensabile la sostituzione con sistemi basati su tecnologie avanzate, a causa dell’obsolescenza tecnologica e dell’impossibilità di reperire pezzi di ricambio;
• i sistemi devono dare prova di adattabilità all’evoluzione della galleria e del suo ambiente.

Tutte queste considerazioni si traducono in scelte strategiche, tra cui in particolare:

• definire i sistemi necessari in base alle reali esigenze della galleria, senza cedere alla tentazione di accumulare dispositivi. L’analisi dei rischi combinata al value engineering è uno strumento efficace che assicura la razionalità della scelta dei sistemi necessari. Questo approccio consente anche di dominare meglio la complessità dei sistemi, che è spesso fonte di ritardi, sforamenti dei superiori e gravi disfunzioni se non è stata gestita da un’organizzazione rigorosa e compente;
• dare priorità alla qualità e alla resistenza dei sistemi al fine di ridurre la necessità e la frequenza della manutenzione e le difficoltà di intervento in condizioni di traffico. Questo può tradursi in costi di investimento superiori, che però sono largamente compensati durante il periodo di operatività;
• verificare la qualità e le prestazioni dei sistemi in ogni fase di progettazione, costruzione, collaudo in fabbrica, installazione sul posto e successivamente collaudo in loco. L’esperienza dimostra che molti sistemi sono carenti e non soddisfano gli obiettivi a causa della mancanza di un’organizzazione rigorosa e di controlli efficienti;
• scegliere le tecnologie idonee alle condizioni climatiche e ambientali che i sistemi dovranno affrontare, così come alle condizioni socioculturali (mancanza di un concetto di manutenzione in alcuni paesi), alle condizioni tecnologiche e tecniche e all’organizzazione dei servizi;
• tenere conto, dalla progettazione dei sistemi alla scelta dei materiali, dei costi operativi e in particolare dei costi dell’energia. Questi costi sono ricorrenti per tutto il ciclo di vita della galleria. I sistemi di ventilazione e d’illuminazione sono quelli che generalmente consumano più energia. Questo aspetto merita particolare attenzione sin dalle fasi preliminari di progettazione;
• tenere in considerazione, sin dalle fasi preliminari di progettazione e di analisi finanziaria:
  • la necessità di predisporre, organizzare, istruire e formare le squadre dedicate al funzionamento e all’intervento da un lato e alla pulizia e manutenzione dall’altro;
  • le restrizioni agli interventi in condizioni di traffico per quanto riguarda i costi di manutenzione, operatività risultante, manutenzione e rifacimento;
• tenere conto, nell’organizzazione e nella programmazione generale di un nuovo progetto di galleria, del tempo necessario per reclutare le squadre e formarle in relazione alle prove, al collaudo finale di tutte le strutture e sistemi (periodo di 2-3 mesi), alle prassi e alle manovre sul posto con il coinvolgimento di tutte le parti esterne interessate (in particolare i servizi d’emergenza e i vigili del fuoco) affinché possano acquisire dimestichezza con le particolarità della galleria.

1.2.4.2 - Raccomandazioni chiave riguardanti i principali sistemi

1.2.4.2.a Fonti di energia – distribuzione elettrica

Perché i sistemi della galleria possano funzionare, servono delle fonti di energia. Le grandi gallerie possono richiedere diversi MW (megawatt) di potenza elettrica, che non sempre sono disponibili sul posto. Sin dalle prime fasi della progettazione bisogna prendere accorgimenti particolari per rafforzare e rendere più affidabili le reti esistenti, o spesso anche per creare nuove reti. L’alimentazione elettrica è fondamentale per l’operatività della galleria, ma anche per la sua costruzione.

L’alimentazione di energia elettrica e la sua distribuzione all’interno della galleria deve fornire:

• la capacità richiesta;
• un’alimentazione affidabile;
• un sistema di distribuzione dell’energia affidabile, ridondante e protetto: ridondanza e interconnessione delle reti di distribuzione – trasformatori in parallelo – cavi posizionati all’interno di manicotti e cunicoli a prova d’incendio.

Ogni galleria è specifica e deve essere sottoposta a un’analisi specifica in funzione della sua posizione geografica, del contesto delle reti elettriche esistenti, delle condizioni di alimentazione elettrica (priorità o non priorità), della possibilità di aumentare o meno la potenza e l’affidabilità delle reti pubbliche esistenti, dei rischi specifici della galleria, così come delle condizioni di intervento dei servizi d’emergenza.

I sistemi devono essere quindi progettati di conseguenza e le procedure operative devono essere attuate conformemente all’affidabilità del sistema e alle scelte che sono state prese durante la fase di progettazione.

Gli obiettivi riguardanti la sicurezza, in caso di mancanza di alimentazione elettrica, sono:

• immediata alimentazione elettrica d’emergenza senza interruzione di tutta i sistemi di sicurezza elencata di seguito per una durata di circa mezzora/un’ora (secondo le condizioni di evacuazione e della galleria):
  • livello minimo di illuminazione – segnaletica – monitoraggio CCTV – telecomunicazioni – trasmissione di dati e SCADA – sensori e vari rilevatori (inquinamento – incendio – incidenti – ecc.);
  • alimentazioni elettriche per le nicchie di sicurezza, percorsi di evacuazione e ripari;
  • questa funzione è assicurata solitamente dai sistemi UPS o da generatori diesel che sono subito in grado di fornire energia;
• a seconda della galleria, della sua collocazione urbana o rurale e dei rischi corsi, si possono fissare ulteriori obiettivi delle condizioni operative minime per assicurare l’alimentazione elettrica dei sistemi, purché le procedure specifiche siano attuate per tutta la durata della mancanza di corrente. Ad esempio: alimentazione elettrica d’emergenza del sistema di ventilazione (attraverso generatori o un’alimentazione parziale esterna) che permette di affrontare gli incendi dei veicoli leggeri ma non dei veicoli pesanti: il transito dei camion è quindi temporaneamente vietato.

Gli accorgimenti solitamente presi per l’alimentazione di corrente elettrica sono i seguenti:

• Alimentazione elettrica d’emergenza dalla rete pubblica:
  • da 2 a 3 possibili alimentazioni dalla rete di distribuzione pubblica, con collegamenti a segmenti indipendenti della rete ad alta o media tensione. Commutazione automatica tra l’"alimentazione elettrica normale" e l’"alimentazione elettrica d’emergenza" all’interno della sottostazione della galleria con, se richiesto, l’interruzione dell’alimentazione elettrica a parte dei sistemi, nel caso in cui l’alimentazione elettrica esterna sia insufficiente;
  • nessun generatore diesel;
  • installazione di un’alimentazione elettrica d’emergenza UPS.
• Nessuna alimentazione elettrica d’emergenza esterna:
  • un’unica alimentazione elettrica esterna dalla rete pubblica;
  • generatori diesel in grado di fornire parte della corrente in caso di interruzione dell’alimentazione elettrica esterna principale e predisposizione delle condizioni operative minime e delle principali procedure operative;
  • installazione di un’alimentazione elettrica d’emergenza UPS.
• Piena autonomia dell’alimentazione elettrica – nessuna alimentazione elettrica esterna disponibile:
  • la rete pubblica non è in grado di fornire la corrente richiesta, oppure non ha l’affidabilità per farlo. La galleria è allora completamente autonoma. L’energia è fornita interamente da un kit di generatori diesel che funzionano simultaneamente. Un ulteriore generatore è installato come "back up" in caso uno dei generatori non funzioni;
  • possibile installazione di un’alimentazione elettrica d’emergenza UPS, se il livello di affidabilità dei generatori è considerato insufficiente, oppure per ragioni di sicurezza.

1.2.4.2.b Ventilazione

L’AIPCR ha emanato numerose raccomandazioni in questo campo, che costituiscono i principali riferimenti internazionali per la concezione e la progettazione dei sistemi di ventilazione. Oltre alla precedente sezione 1.2.3.4, si rimanda il lettore alla Sezione Ventilation

Occorre tuttavia ricordare che anche se l’impianto di ventilazione costituisce uno dei principali sistemi che assicurano la salute, il confort e la sicurezza degli utenti in una galleria, essa è solo uno degli anelli del sistema di cui gli utenti, gli operatori e le squadre intervento emergenza e di salvataggio costituiscono gli elementi più importanti con il loro comportamento, la loro competenza e la loro capacità di agire.

I sistemi di ventilazione non bastano da soli a far fronte a tutti gli scenari, né a soddisfare tutte le possibili funzioni, con particolare riguardo per la depurazione dell’aria e la protezione dell’ambiente.

La scelta di un sistema di ventilazione e del suo dimensionamento richiede grande esperienza e la comprensione dei complessi fenomeni della meccanica dei fluidi in un ambiente chiuso, in associazione con le fasi consecutive di sviluppo di un incendio, propagazione, irradiazione e scambi termici, così come con lo sviluppo e la propagazione di fumo e gas tossici.

I sistemi di ventilazione consumano in generale molta energia e richiedono grande attenzione ai fini dell’ottimizzazione del loro dimensionamento e funzionamento, ad esempio per mezzo di sistemi esperti.

I sistemi di ventilazione possono essere molto complessi e la loro gestione in caso di incendio può richiedere l’attuazione di sistemi automatici che consentono di gestire e controllare la situazione in modo più efficiente rispetto a quanto farebbe un operatore sotto stress.

Come indicato nella sezione 1.2.3.4 precedente, i sistemi di ventilazione devono soprattutto soddisfare i requisiti sanitari e igienici in condizioni normali di operatività, nonché gli obiettivi di sicurezza in caso di incendio.

Resistenza, affidabilità, adattabilità, vita operativa e ottimizzazione del consumo di energia costituiscono i principali criteri di qualità che i sistemi di ventilazione devono soddisfare.

1.2.4.2.c Sistemi supplementari per i sistemi di ventilazione

Due tipi di sistemi supplementari per la ventilazione sono spesso oggetto di domande pressanti delle parti interessate, delle associazioni di residenti o delle lobby:

• sistemi per il trattamento o la depurazione dell’aria;
• sistemi fissi di soppressione incendio.

A. Sistemi di depurazione dell’aria.

Per maggiori informazioni su questo argomento, si rimanda il lettore alla Sezione Impatto sulla qualità dell’aria

L’implementazione di sistemi per la depurazione dell’aria è una richiesta ricorrente delle associazioni di residenti nelle aree urbane. Tali sistemi, di solito installati sottoterra, sono molto costosi da costruire così come da gestire e mantenere. Inoltre, comportano un elevato consumo di energia.

I risultati fino ad oggi ottenuti sono tutt’altro che convincenti, in particolare a causa delle forti riduzioni nelle emissioni dei veicoli e della difficoltà di questi sistemi nel depurare le concentrazioni molto basse di inquinanti presenti nella galleria e contenuti in grandi volumi d’aria. Di conseguenza, molti sistemi installati negli ultimi dieci anni non sono più operativi.

Il futuro dei sistemi per la depurazione dell’aria è molto incerto nei paesi dove vi sono norme più restrittive, che impongono riduzioni sempre più rigorose delle emissioni di inquinanti alla fonte.

B. Sistemi fissi di soppressione incendio.

Per maggiori informazioni su questo argomento, si rimanda il lettore alla Sezione Sistemi fissi antincendio

Le tecnologie sono numerose e rispondono a vari criteri: lotta antincendio – contenimento degli incendi – riduzione dell’irradiazione termica e della temperatura per gli utenti che si trovano in prossimità dell’incendio – preservazione della struttura della galleria contro i danni dovuti alle temperature elevate, ecc.

Questi sistemi, nonostante gli aspetti positivi, presentano anche aspetti negativi che riguardano in particolar modo il deterioramento delle condizioni di visibilità quando sono attivati all’inizio dell’incendio. L’utilizzo di un sistema fisso di soppressione incendio richiede un approccio coerente a tutti gli aspetti della sicurezza degli utenti, nonché alla strategia di ventilazione ed evacuazione.

La decisione di implementare o meno tali sistemi è complessa e ha importanti conseguenze. Deve quindi essere sottoposta a una riflessione approfondita in merito alle particolari condizioni di sicurezza dell’opera interessata e al valore aggiunto ottenuto dall’implementazione del sistema, e non deve essere presa sotto l’influenza della moda o di una lobby.

Un sistema fisso di soppressione incendio richiede l’adozione di importanti misure di manutenzione e l’esecuzione di prove regolari e frequenti, senza le quali la sua affidabilità non potrebbe essere garantita.

1.2.4.2.d Illuminazione

Le raccomandazioni della CIE (Commissione internazionale per l’illuminazione) sono state criticate dall’AIPCR a causa dei livelli elevati di illuminazione che spesso comportano. Si rimanda il lettore alla relazione tecnica pubblicata dal Comitato europeo di normazione che presenta diversi metodi tra cui quello raccomandato dalla CIE.

L’illuminazione è uno strumento fondamentale per garantire il confort e la sicurezza degli utenti in una galleria. Gli obiettivi del livello di illuminazione devono essere adattati alla collocazione geografica della galleria (urbana o non urbana), alle sue caratteristiche (corta o molto lunga), al volume e alla natura del traffico.

L’impianto di illuminazione consuma molta energia e si sta lavorando per ottimizzarne le loro caratteristiche e le prestazioni.

1.2.4.2.e Trasmissione dei dati - Supervisione - SCADA

SCADA è il "sistema nervoso" e il "cervello" della galleria, che permette la compilazione, la trasmissione e il trattamento delle informazioni e la successiva trasmissione delle istruzioni operative agli impianti.

Questo sistema richiede un’analisi meticolosa sulla base delle condizioni specifiche all’interno della galleria, dei suoi sistemi, dell’organizzazione e della modalità di funzionamento, del contesto dei rischi in cui la galleria è collocata, così come delle procedure e degli accorgimenti adottati per gli interventi.

L’organizzazione del centro di supervisione e controllo deve essere analizzata molto attentamente, in funzione del contesto specifico della galleria (o del gruppo di gallerie), dei mezzi umani e materiali necessari, degli incarichi da assumere, dell’aiuto essenziale fornito dai dispositivi automatici o dai sistemi esperti agli operatori in caso di incidente e che consente agli operatori di ridurre e semplificare i loro compiti rendendoli più efficienti.

La progettazione dettagliata di questi sistemi è un processo lungo e delicato e richiede una metodologia molto rigorosa di sviluppo, controllo per fasi consecutive (in particolare durante le prove in fabbrica), prova e controllo globale dopo l’integrazione di tutti i sistemi sul posto. L’esperienza indica che molti errori osservati su questi sistemi sono dovuti alle seguenti lacune:

• capitolati scarsamente definiti, analisi funzionale insufficiente o ignoranza delle condizioni e delle procedure operative;
• sviluppo tardivo dei sistemi, che non concede il tempo necessario per analisi dettagliate, per integrazioni trasversali o per tenere conto delle condizioni specifiche di operatività della galleria;
• mancanza di rigore nello sviluppo, prova, controllo e integrazione di tutti i sistemi;
• mancanza di considerazione per il comportamento umano e l’ergonomia in generale;
• mancanza di esperienza in relazione all’operatività delle gallerie, alla gerarchia delle decisioni da integrare e alle sequenze logiche di queste decisioni in caso di grave incidente.

La Sezione SCADA del manuale riassume questi aspetti differenti.

1.2.4.2.f Comunicazioni radio – circuiti a bassa tensione

Questi sistemi comprendono:

• rete telefonica d’emergenza;
• rete radio per le squadre operative e i servizi d’emergenza; canali radio per gli utenti della galleria, attraverso i quali è possibile trasmettere informazioni e istruzioni relative alla sicurezza;
• numerosi sensori per le misurazioni e i rilevamenti;
• rete CCTV;
• un sistema automatico di rilevazione degli incidenti (AID) è solitamente associato a un sistema CCTV. Il sistema AID richiede un numero maggiore di videocamere allo scopo di effettuare rilevamenti più affidabili e pertinenti.

1.2.4.2.g Segnali

Per i segnali si rimanda il lettore alla Sezione Cartelli segnaletici

Ancora più che nel caso di altri sistemi, un eccesso di segnali va a scapito della loro pertinenza e finalità.

La leggibilità, la coerenza, l’omogeneità e la gerarchia dei segnali (priorità ai segnali di evacuazione e alle informazioni per gli utenti) devono avere la priorità nella progettazione dei segnali all’interno della galleria e in prossimità di essa.

Pannelli segnaletici fissi, segnali delle corsie di traffico, segnali a messaggio variabile, semafori e luci di stop, segnali delle uscite di emergenza, segnali specifici per tali uscite, segnali delle nicchie di sicurezza, dispositivi fisici per la chiusura delle corsie (barriere rimovibili), segnaletica orizzontale e strisce rumorose orizzontali sono tutti dispositivi di segnalazione e assicurano una parte della comunicazione con gli utenti.

1.2.4.2.h Dispositivi antincendio

I dispositivi per il rilevamento degli incendi possono essere localizzati (rilevamento degli incendi nelle sottostazioni sotterranee o nei locali tecnici) o lineari (cavo sensibile al calore) all’interno dello spazio destinato al traffico.

Esistono vari dispositivi per la lotta antincendio:

• sistemi automatici nei locali tecnici e nelle sottostazioni sotterranee;
• estintori a polvere per l’utilizzo da parte dei conducenti;
• sistemi per i vigili del fuoco: tubi dell’acqua e idranti – in alcuni paesi tubi per la schiuma. Il volume dei serbatoi d’acqua è variabile e dipende dai regolamenti nazionali e dalle particolari condizioni della galleria.
• Alcune gallerie hanno un sistema fisso di soppressione incendio (v. la sezione 1.2.4.2.c precedente).

1.2.4.2.i Altri dispositivi

Altri dispositivi possono essere installate in funzione degli obiettivi e delle esigenze per ciò che concerne la sicurezza, il confort e la protezione della struttura. Ne sono un esempio:

• i segnali luminosi inseriti nelle pareti o nei cordoli dei marciapiedi;
• un corrimano o una “linea della vita” fissata sulla parete che permette lo spostamento in sicurezza dei vigili del fuoco in un’atmosfera satura di fumo;
• la vernice sulle pareti o l’installazione di pannelli prefabbricati sulle pareti;
• i dispositivi per la protezione delle strutture dai danni provocati da un incendio. Tali accorgimenti protettivi devono essere tenuti in considerazione sin dall’origine del progetto. Gli scambi termici (con il rivestimento in calcestruzzo o con il suolo) sono infatti alterati nel corso di un incendio; lo stesso vale per le caratteristiche dell’aria, che devono essere considerate nella progettazione ai fini del dimensionamento dei sistemi di ventilazione;
• la gestione e il trattamento dell’acqua raccolta sulla pavimentazione stradale all’interno della galleria prima che venga scaricata all’esterno nell’ambiente naturale;
• gli accorgimenti per la misurazione delle condizioni ambientali agli imbocchi delle gallerie, associati con le particolari procedure operative se i limiti definiti dai regolamenti vengono superati.