Scavare con precisione millimetrica

La nuova linea ferroviaria ad alta velocità pone requisiti di precisione molto severi. La precisione millimetrica richiesta nel tracciamento della NFTA è garantita da sistemi di misurazione ad alta precisione estremamente affidabili.

Quando il 29 febbraio 1880 venne ultimato lo scavo della galleria di valico del San Gottardo, si celebrò un’opera di ingegneria e di geomatica che aveva quasi dell’incredibile: uno scarto di soli 33 centimetri ai lati e 5 centimetri in altezza era impensabile per l’epoca. Per accertarsi che i due cunicoli di avanzamento si congiungessero correttamente, venne eseguita una doppia misurazione: l’ingegnere Otto Gelpke nel 1869 e Carl Koppe, primo geodeta di 25 anni, nel 1874 si avvalsero di apparecchi di tracciamento appositamente progettati per la misurazione della galleria di valico del San Gottardo.

Per la misurazione della galleria di base del San Gottardo, invece, si sono sfruttate le più recenti possibilità offerte dalla tecnica, non ancora note ai pionieri della prima galleria del San Gottardo.

Mediante tecniche di misurazione satellitari è stata definita una rete di punti fissi che coprono l’intero territorio interessato dal progetto. Questi punti formano la rete di riferimento fra i piani e la realtà, una sorta di quadro di partenza per il tracciamento in sotterraneo. Il principio adottato è quello della «poligonale»: distanze e angoli vengono progressivamente rilevati e riportati all’interno della galleria.

 

Dirigere l’avanzamento
In galleria i compiti del topografo sono numerosi e di diversa natura. In particolare si tratta del tracciamento della costruzione grezza, delle installazioni di tecnica ferroviaria e degli altri impianti. Inoltre i dati di misurazione servono a dirigere gli avanzamenti sia meccanizzati che convenzionali. Tutti i dati della rete di riferimento devono essere costantemente aggiornati. La geomatica ha anche il compito di monitorare l’opera per individuare tempestivamente eventuali deformazioni.

 

Considerare gli effetti falsanti
Le enormi dimensioni delle grandi opere sotterranee rendono più difficili le operazioni di misurazione. L’organizzazione dei rilevamenti è particolarmente impegnativa a causa del gran numero di cantieri, della complessità degli accessi e perché i lavori in galleria proseguono 24 ore su 24. Occorre inoltre tenere conto dei fattori che possono falsare i risultati dei rilevamenti. Le differenze di temperatura tra le pareti, dove la roccia può emanare molto calore, e il centro della galleria, piuttosto fresco, possono causare deviazioni dei raggi laser utilizzati dai topografi (refrazione). Perciò, per quanto possibile, lo stativo dello strumento di misurazione deve sempre essere collocato al centro della galleria. Inoltre bisogna tenere in considerazione gli influssi del geoide. È definita geoide la forma esatta della Terra che non corrisponde esattamente a una sfera, per via delle variazioni di densità del manto terrestre e della presenza delle catene rocciose in superficie. Se il modello di riferimento non tenesse conto di questi influssi, le misurazioni presenterebbero errori dell’ordine di metri.

 

Gli strumenti di misurazione

Il tacheometro permette di misurare con estrema precisione distanze, direzioni e angoli di elevazione. I tacheometri moderni sono motorizzati e assistiti da computer. Il sistema di puntamento si basa sull’emissione di onde infrarosse che vengono rinviate da riflettori.

Il giroscopio è impiegato per determinare esattamente le direzioni di avanzamento in galleria. L’asse rotante del suo pendolo soggiace all’influsso della rotazione terrestre e, di conseguenza, indica la direzione nord.

Laser a scansione: attrezzature in grado di rilevare fino a 500 000 punti al secondo che consentono di effettuare misurazioni di modelli fotorealistici tridimensionali. Sono impiegate nei collaudi di costruzioni grezze poiché permettono di riconoscere persino fini fessure nel calcestruzzo. Forniscono informazioni preziose per la posa delle installazioni di tecnica ferroviaria nonché per l’esercizio e la manutenzione.

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