Confronto tecnico-economico delle metodologie di scavo in galleria

The purpose of a production process is the attainment of the maximum performance with the lowest possible cost. Similarly it can be said for the realization of a work of engineering, for which, at the design stage, it is essential to be able to estimate the costs and schedule tasks, especially if this involves the use of innovative technologies, which we do not know the real potential. The goal of this thesis is precisely to define a method for which it is possible to estimate in advance the excavation mode that maximizes the economic convenience for a specific project work. After an initial introduction on the excavation mode and on the main problems in the execution of tunnels, it will proceed by taking into consideration the main constraints that determine the choice of the method of excavation. For each constraint there will be considered an analysis of the possible problems and solutions in dependance on the technology used. Starting from a purely technical part it will deals with the definition of two main excavation alternatives, a mechanized one and a traditional one, it will be accompanied by an economic feasibility study that will determine which of the two choices can be defined as the most financially advantageous. This study is derived from the analysis of the major costs which is necessary to support during the execution of an underground work, dividing these charges in an initial part, to take a priori of the excavation, defined investment costs, and a part relating to the real execution of the tunnel, called advancement costs. This analysis lead to the definition of a characteristic length for which there is a shift of convenience from one method to another. The reasoning scheme just described will be applied, in the concluding chapter, to the case study of Sparvo tunnel, a work that is part of the Variante di Valico in the A1 highway. In this part will be analyzed the peculiarities and the specific constraints of the track in order to determine, according to the scheme introduced in the previous chapters, the excavation methods technically convenient for its realization. With regard to the two selected methods will be calculated the relative investment and advancement costs to conclude the discussion with the most economically advantageous alternative which will then be compared with the actual choice made by the real Contractor during the construction of Sparvo tunnel.

L’obiettivo di un processo produttivo è il raggiungimento della massima prestazione al minor costo possibile. Analogamente si può dire per la realizzazione di un’opera di ingegneria, per la quale, in sede progettuale, è fondamentale poter stimare costi e pianificare le attività, tanto più se questa prevede l’impiego di tecnologie innovative, di cui non si conosce a pieno le potenzialità. L’obiettivo di questa tesi è proprio quello di definire un metodo per il quale sia possibile stimare a priori la modalità di scavo che massimizza la convenienza economica per una determinata opera progettuale. Dopo un’iniziale introduzione delle modalità di scavo e delle principali problematiche nell’esecuzione di gallerie, si procederà prendendo in considerazione i principali vincoli che determinano la scelta del metodo di scavo. Per ogni vincolo considerato saranno analizzate le possibili problematiche e soluzioni conseguenti alla tecnologia utilizzata. Ad una parte puramente tecnica che si conclude con la definizione di due principali alternative di scavo, una di tipo meccanizzato e una di tipo tradizionale, si affiancherà uno studio economico di fattibilità che andrà a determinare quale delle due scelte si può definire finanziariamente più vantaggiosa. Tale studio deriva dall’analisi dei principali costi che è necessario sostenere durante l’esecuzione di un’opera in sotterraneo, dividendo tali oneri in una parte iniziale, da sostenere a priori dello scavo stesso, definiti costi d’investimento, e una parte relativa all’esecuzione materiale della galleria, detti nel seguito costi d’avanzamento. Tale analisi porterà alla definizione di una lunghezza caratteristica per la quale avviene un passaggio della convenienza da un metodo all’altro. Lo schema di ragionamento appena descritto verrà applicato, nel capitolo conclusivo, allo studio della galleria Sparvo, opera che fa parte del complesso della Variante di Valico nell’autostrada A1. In questa parte verranno analizzate le peculiarità e i vincoli specifici del tracciato per determinare, seguendo lo schema introdotto nei capitoli precedenti, i metodi di scavo tecnicamente utilizzabili per la sua realizzazione. Relativamente ad i due metodi selezionati saranno calcolati i relativi oneri di investimento e di avanzamento per concludere la trattazione con l’alternativa definitiva della modalità di scavo economicamente più vantaggiosa che sarà quindi confrontata con la reale scelta effettuata dalla Appaltatore durante la realizzazione della galleria Sparvo.