Quale frantumatore idraulico è adatto per progetti di costruzione di gallerie?

I lavori in galleria impongono vincoli che la selezione per cantieri aperti ignora

L'ambiente della galleria introduce tre vincoli che le linee guida per la selezione dei macchinari per lavori di superficie non affrontano mai. Innanzitutto, il funzionamento capovolto e quasi capovolto: rimuovere detriti rocciosi dalla volta di una galleria significa che il demolitore colpisce il materiale posto al di sopra del veicolo portante, operando talvolta in posizione quasi completamente capovolta. Un demolitore standard di tipo aperto, utilizzato in posizione capovolta, fa cadere la pasta per scalpelli dal punto di lubrificazione anteriore direttamente sulle guarnizioni inferiori e nella fessura del cilindro — una pasta progettata per rimanere tra l’utensile e la bussola, ma che in questo caso diventa un percorso di contaminazione verso l’interno del cilindro. I demolitori specifici per gallerie risolvono questo problema grazie a un sistema di protezione antipolvere certificato per il funzionamento capovolto e a pistoni in acciaio inossidabile, progettati per resistere all’ambiente corrosivo tipico delle gallerie appena scavate con esplosivi.

In secondo luogo, le emissioni di scarico. In una testata di galleria confinata con ventilazione limitata, ogni mezzo di trasporto alimentato a diesel contribuisce direttamente alla qualità dell’aria in prossimità della fronte di scavo. I limiti normativi per il biossido di azoto e il monossido di carbonio nei cantieri sotterranei sono stabiliti in parti per milione (ppm), con valori che variano a seconda della giurisdizione, ma richiedono generalmente il ricambio d’aria nella zona di scavo prima del rientro del personale dopo l’utilizzo delle attrezzature. I mezzi di trasporto elettrici a batteria o idraulici-elettrici eliminano completamente le emissioni di scarico — aspetto particolarmente rilevante per i lavori nell’anello di una TBM, dove la ventilazione può essere minima, e per i progetti di gallerie metropolitane e ferroviarie, in cui il monitoraggio ambientale è continuo. In terzo luogo, la trasmissione di vibrazioni al rivestimento di sostegno appena posato. Il calcestruzzo proiettato (shotcrete) applicato poche ore prima del successivo avanzamento non ha ancora raggiunto la sua resistenza finale. Gli impatti ad alta energia generati da un martello demolitore di dimensioni eccessive trasmettono vibrazioni al rivestimento, potendo ridurre la resistenza aderente prima che il calcestruzzo abbia completato la maturazione.

Cinque compiti in galleria — vincoli, esigenze del martello demolitore e configurazione

La tabella illustra i cinque principali compiti in cui viene impiegato un demolitore idraulico nella costruzione di gallerie, i vincoli specifici che ciascun compito impone e che differiscono dal lavoro in superficie, la configurazione corretta del demolitore e la scelta dell’utensile appropriato, nonché il problema relativo alle specifiche non immediatamente evidente che la maggior parte delle guide per la selezione delle attrezzature trascura per ciascun compito.

Cosa distingue un utensile per tunnel da un modello standard

Non tutti gli utensili compatti sono utensili per tunnel. La differenza non risiede nelle dimensioni, bensì nell’ingegnerizzazione di componenti specifici per le condizioni cui i tunnel sottopongono l’utensile in modo continuo, anziché occasionale. La serie di utensili per tunnel Epiroc SB, ad esempio, prolunga la vita del pistone grazie alla costruzione in acciaio inossidabile (resistenza alla corrosione negli ambienti rocciosi umidi), riduce l’usura della sede della bussola mediante una bussola monoblocco montata a pressione e bloccata da un ulteriore perno, anziché con il classico sistema di ritenzione, e prevede una piastra di usura sostituibile sul corpo dell’utensile, che assorbe i danni da abrasione causati dal contatto con le pareti e il soffitto del tunnel senza richiedere la sostituzione dell’intero corpo. Queste tre modifiche affrontano specificamente le modalità di guasto che si verificano nelle applicazioni in tunnel, ma raramente nei cantieri di cava o di demolizione.

L'ugello integrato per la soppressione della polvere mediante acqua — disponibile sui modelli di tunnel Epiroc SB e sulle unità BEILITE con configurazione per la soppressione della polvere — affronta un rischio specifico delle operazioni di rottura sotterranea: la silice cristallina respirabile. La roccia appena fatta esplodere o frantumata meccanicamente rilascia polvere di silice a concentrazioni che, in un’area confinata come una testata di scavo, possono raggiungere livelli nocivi di esposizione già dopo pochi minuti, in assenza di un sistema attivo di soppressione della polvere. Anche la visibilità dell’operatore si riduce rapidamente, compromettendo la precisione di ogni decisione di posizionamento e prolungando il tempo necessario per ogni avanzamento. La soppressione della polvere mediante acqua nel punto di impatto — e non una semplice nebulizzazione nell’aria — è l’unico controllo efficace della silice alla fonte durante le operazioni di rottura.

La scelta del veicolo portante è spesso più importante di quella della martellatrice nei tunnel. Un escavatore compatto a zero raggio di sterzata nella classe di peso compresa tra 5 e 12 tonnellate copre la maggior parte delle sezioni trasversali dei tunnel stradali e ferroviari all’imbocco. Se il progetto prevede lo sgombero degli anelli di una TBM o lavori di riabilitazione attraverso un anello di segmenti già posato, il veicolo portante deve passare attraverso l’apertura dell’anello — tipicamente pari a 900 mm o meno — escludendo così completamente gli escavatori convenzionali e indicando l’impiego di robot demolitori telecomandati dotati di sistemi idraulici a batteria. La martellatrice montata su un robot demolitore nell’anello di una TBM deve essere dimensionata in base alla potenza idraulica erogata dal robot, e non rispetto a quella di un escavatore convenzionale. Si tratta quindi di un processo di selezione diverso da quello descritto nelle guide per martellatrici destinate a cantieri aperti.