Il si­ste­ma gal­le­ria

In questo vasto saggio panoramico l'ingegnere Alberto Del Col, figura chiave nella realizzazione della Galleria di base del Ceneri, e la redattrice Valeria Gozzi danno conto della macro-opera del tunnel nel suo complesso, dalle basi del progetto alle considerazioni sul tracciato, dalle analisi geologiche all'iter dei lavori.

Data di pubblicazione
21-10-2020
Alberto Del Col
Direttore Costruzione grezza / Tecnica ferroviaria GbC, AlpTransit San Gottardo SA
Valeria Gozzi
Assistente AAM, docente SUPSI, ing. PoliTO, Passera & Associati, redattrice «Archi»  

La Galleria di base del Ceneri completa, in Ticino, la costruzione della Nuova ferrovia transalpina (NFTA) sull’asse del San Gottardo. L’opera è la concretizzazione di una politica dei trasporti che prevede un intervento su diversi livelli territoriali e sociali. È importante infatti comprendere come ci si trovi di fronte non solo a un manufatto di indubbio valore ingegneristico e tecnico, ma al risultato di un processo complesso e articolato, che nel corso degli anni ha dovuto affrontare diverse problematiche e rispondere a requisiti in costante evoluzione, con attori differenti ed esigenze elevate e allo stesso tempo mutevoli. La Galleria di base del Ceneri, come l’intera NFTA, nasce con una duplice funzione.

La prima è focalizzata a una migliore ed efficiente gestione del traffico merci. Si tratta infatti di una linea ad alta velocità e capacità, con caratteristiche di ferrovia di pianura che, sostituendo la rampa ottocentesca caratterizzata da una pendenza massima del 27‰, permetterà ai treni merci, nonostante il loro carico, di oltrepassare il Monte Ceneri in maniera più diretta e dunque veloce e senza la necessità di aggiungere locomotive supplementari. A livello europeo, essa è una infrastruttura determinante, inserendosi all’interno del corridoio ferroviario Reno-Alpi-Porti liguri di Ponente. Questo progetto vede la Svizzera, con le altre due gallerie di base del Lötschberg e del San Gottardo, al centro della linea, confermandone il ruolo strategico per il trasferimento del traffico pesante da strada a rotaia pure a livello sovranazionale.

La seconda funzione riguarda il traffico viaggiatori. In tale senso la galleria assume un ruolo cruciale nella rete del trasporto pubblico, riducendo sensibilmente i tempi di percorrenza e permettendo di ottimizzare l’utilizzo dei treni sull’asse nord-sud e all’interno del Cantone Ticino. A livello cantonale, permette infatti di collegare funzionalmente il Piano di Magadino con la regione del Luganese completando il progetto della cosiddetta S-Bahn Ticino, la rete celere, concretizzando il progetto di trasformare il Cantone in una realtà metropolitana. Su un piano più ampio la galleria permetterà di completare l’asse del Gottardo contribuendo così ad avvicinare non solo il Nord e il Sud della Confederazione, ma dell’intera Europa. In questo modo l’opera risponde efficacemente alla necessità di raggiungere i nuovi requisiti di mobilità nazionali e europei, che possono riassumersi nelle tre componenti del cosiddetto triangolo della sostenibilità (economia, socialità, ecologia).

Basi di progetto e tracciato

Per importanza e dimensioni, si tratta della terza opera del suo genere in Svizzera dopo le altre due gallerie di base del Lötschberg e del San Gottardo. Il tracciato della galleria vera e propria, costituita da due tubi a binario singolo, si estende per una lunghezza complessiva pari a ca. 15,4 km dal Portale nord di Camorino fino al Portale sud di Vezia. La stessa si completa alle due estremità con gli interventi di allacciamento alla linea ferroviaria esistente denominati a nord Nodo di Camorino e a sud Connessione di Vezia. La definizione del tracciato è stata raggiunta tramite un complesso processo svoltosi sull’arco di più anni e articolato in più fasi, tenendo conto di una moltitudine di parametri e di condizioni al contorno. Nulla è stato lasciato al caso e ogni possibile soluzione è stata vagliata e confrontata con tutte le altre in modo da poterne mettere in evidenza gli specifici pregi e difetti. Soltanto nel 2003, con l’integrazione successiva dei risultati di diverse campagne di indagine geologica, è stato possibile trovare la necessaria convergenza sul tracciato che poi è stato posto alla base del progetto definitivo.

Standard geometrici

Primi fra tutti dovevano essere rispettati gli standard tecnici, ovvero i parametri geometrici dettati essenzialmente dalla velocità di progetto. Il tipo di esercizio è a traffico misto: merci e viaggiatori.

Le velocità massime di progetto sono state fissate per i treni viaggiatori a 250 km/h mentre per i treni merci a 160 km/h. Per garantire il raggiungimento di queste velocità, in condizioni per lo più pianeggianti, si è resa necessaria la definizione di un tracciato filante i cui standard geometrici sono molto restrittivi.

  • Raggio planimetrico minimo: Rmin = 5’000 m
  • Raggio di raccordo verticale minimo: Rmin = 25’000 m
  • Pendenza longitudinale massima: Jmax = 8‰
  • Profilo di sagoma libera: EBV 4 (con EBV S3)
  • Superficie di spazio utile minima Fair = 41 m2
  • Permeabilità (infiltrazioni massime) 35 g/s per km
Sistema a due gallerie separate

La linea AlpTransit, e nello specifico la Galleria di base del Ceneri, è a tutti gli effetti un importante tassello della rete ferroviaria europea ad alta velocità e capacità per il trasporto di merci e di persone. In considerazione del ruolo centrale di quest’opera risulta indispensabile garantire all’esercizio un adeguato livello di sicurezza mediante la definizione di una serie di provvedimenti mirati a ridurre i rischi e le incertezze. Tenendo presente inoltre che il tracciato della Galleria di base del Ceneri, in una fase futura, potrebbe essere ampliato (futuro proseguimento verso sud) fino a raggiungere una lunghezza complessiva pari a ca. 40 km, il Consiglio federale ha deciso di adottare le direttive europee che prevedono un sistema di gallerie a due tubi a binario singolo. Analogamente alla Galleria di base del San Gottardo, il sistema galleria è dunque costituito da due canne a binario singolo distanti tra loro circa 40 m (interasse) e collegate l’una all’altra da cosiddetti collegamenti trasversali ogni 325 m. Questi collegamenti assolvono una duplice funzione, e cioè via di fuga in caso di evento accidentale, consentendo di raggiungere il tubo parallelo, e spazio tecnico per le installazioni necessarie all’esercizio ferroviario. Vista la sua lunghezza, contrariamente a quanto fatto per la Galleria di base del San Gottardo dove sono state realizzate due stazioni multifunzionali, non si è resa necessaria la realizzazione di cambi di corsia né di fermate di emergenza.

Connessioni a nord e sud

Un altro parametro cruciale come base di progetto e da considerare nella definizione del tracciato è stato senza dubbio il contesto territoriale, con particolare attenzione alle zone dei Portali nord e sud, caratterizzati da una serie di vincoli e limitazioni. A nord, in corrispondenza del raccordo di Vigana, è stato necessario tenere in debita considerazione l’esigenza di collegare funzionalmente l’opera alla linea ferroviaria esistente in direzione di Bellinzona e Locarno come pure garantire la compatibilità con il futuro prolungamento attraverso il Piano di Magadino a livello del piano campagna per la prospettata realizzazione della circonvallazione di Bellinzona. Questo elemento dovrebbe permettere, in un futuro ancora da determinare, il collegamento diretto tra le due gallerie di base, quella del San Gottardo e quella del Ceneri. La necessità di salvaguardare il territorio cercando dunque di generare il minor impatto possibile e trovando i giusti equilibri per un idoneo inserimento paesaggistico, unitamente alla presenza dell’autostrada A2 e della linea ferroviaria esistente che si sviluppano sopra l’imbocco del Portale nord di Camorino-Vigana, hanno completato i termini della sfida progettuale ed esecutiva. In direzione sud occorreva parimenti garantire la compatibilità con il futuro prolungamento di AlpTransit in direzione dell’Italia predisponendo già in questa fase realizzativa le opere sotterranee minime e necessarie prima di arrivare in zona del Portale di Vezia. A questo proposito è stata progettata e realizzata, indicativamente all’altezza del lago di Origlio, una diramazione sotterranea costituita da due caverne a forma tronco-conica della lunghezza di circa 400 m (una per ciascun tubo) che ha permesso di sdoppiare ciascun tubo creando gli spazi necessari per quello che sarà il futuro proseguimento sud. Nel comprensorio del portale è stato necessario affrontare l’intersezione con la galleria Vedeggio-Cassarate, importante tassello del Piano dei trasporti del Luganese (PTL), il cui tracciato corre solo 4 m sotto le due canne della Galleria di base del Ceneri. Tutto questo è stato risolto anche in considerazione degli spazi esterni ridotti vista la vicinanza all’abitato del comune di Vezia – il portale si inserisce sotto la Villa Negroni – e nel rispetto delle esigenze geometriche derivanti dall’inserimento dei nuovi binari nella linea ferroviaria esistente, che richiedevano un raccordo che ottimizzasse il passaggio dalle caratteristiche di linea veloce a quelle della linea ordinaria in accelerazione e in decelerazione.

Sigirino come nodo logistico principale del cantiere

Nella definizione del tracciato ha giocato un ruolo fondamentale la realizzazione del Cunicolo di prospezione di Sigirino nella seconda metà degli anni Novanta. Quest’opera, grazie alla sua posizione centrale rispetto al tracciato, ha permesso di raccogliere importanti informazioni di carattere geologico e idrogeologico necessarie per l’affinamento del progetto definitivo e, contestualmente, di consolidare le basi per insediare, in quella zona strategica e morfologicamente idonea, il centro logistico principale del cantiere e quindi il punto di partenza per la realizzazione dell’intera galleria.

Questa scelta è stata dettata da molteplici fattori. Il primo è che in corrispondenza dei Portali nord e sud, oltre a essere a ridosso di centri abitati, non vi era abbastanza spazio per installare tutto quanto necessario per il cantiere. Inoltre, le dimensioni dell’opera progettata, l’ottimizzazione dei processi di lavoro, l’esigenza di minimizzare i tempi realizzativi come gli impatti nelle aree densamente urbanizzate, in corrispondenza degli imbocchi, hanno evidenziato la necessità di un dispositivo d’attacco intermedio per la realizzazione dell’opera. La presenza di un’ansa naturale all’altezza di Sigirino, sulla sponda sinistra del fiume Vedeggio, che offriva superfici sufficientemente discoste dagli insediamenti, è risultata da subito molto interessante in quanto, oltre alla posizione centrale, offriva adeguati spazi di lavoro ben serviti dalla rete stradale esistente (strada cantonale e autostrada A2). È così stato concepito il cosiddetto «Dispositivo di attacco intermedio» che, oltre al Cunicolo di prospezione, ha visto la realizzazione, 200 m più a sud, di un nuovo tunnel stradale di accesso al cantiere sotterraneo: la Finestra di Sigirino, utilizzata per i trasporti di materiale e personale; e uno spazio operativo sotterraneo: la Caverna operativa, in cui hanno trovato spazio molteplici installazioni tra le quali la centrale di produzione del calcestruzzo e gli impianti per la gestione dei materiali.

Evoluzione del tracciato

Il tracciato della Galleria di base del Ceneri, così come descritto sopra, è scaturito dall’analisi dei risultati ottenuti tramite diversi studi di varianti che si sono susseguiti nella fase esplorativa e progettuale iniziale. Basti pensare che a metà degli anni Novanta i possibili tracciati si dividevano ancora in due grandi famiglie, la cosiddetta Variante Base, con Portale sud nel territorio comunale di Taverne che permetteva di salvaguardare l’eventualità di proseguire il tracciato in direzione di Ponte Tresa, e la cosiddetta Variante Alternativa, con Portale sud al margine nord dell’agglomerato di Lugano, a ricalcare l’asse storico in direzione di Chiasso. Una volta chiarita la priorità di puntare su Chiasso è stato possibile focalizzare gli sforzi sui tracciati direzionati verso Lugano con diverse varianti di sbocco a sud (ad es. Massagno e Vezia). Di conseguenza, da un lato la posizione dei portali e dall’altro lo sviluppo medesimo della galleria sono stati oggetto di approfondite discussioni al fine di trovare una soluzione che al meglio interpretasse la corretta integrazione dell’ampio spettro di parametri presi in considerazione (tra questi in particolare: geologia, inserimento paesaggistico, parametri di tracciamento, raggiungimento obiettivi, esigenze d’esercizio, agglomerati, opere preesistenti ecc.). Nelle riflessioni ha evidentemente avuto un peso anche il criterio dei costi, che è per forza direttamente proporzionale alla lunghezza dell’opera.

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Committente AlpTransit San Gottardo SA
Imprese Lotto 852: lotto principale del tunnel: Consorzio Cossi Lgv Ceneri; Lotto 853: parte terminale Portale nord: Consorzio Matrosud; Lotto 854: parte terminale Portale sud: Consorzio Portale Vezia C
Ingegneria civile (tunnel e opere annesse) Consorzio ITC ITECSA-Toscano (ITECSA - Pini Swiss Engineers, Edy Toscano Engineering & Consulting, Amber Engineering); Consorzio CIPM Ingegneri Piano di Magadino (Filippini & Partner, G. Dazio & Associati, Bernardoni, Brenni Engineering)
Ingegneria tecnica ferroviaria PI Binario: IG gobatech; PI 50 Hz und cavi IG IM + FMNi; PI 16,7 Hz: IG GoTTrazione PI Installazione e logistica: IG E+B / IUB; PI telecom e radio: AWK Group; PI sicurezza: IG PISA Geste Engineering SA, Emch+Berger; PI  sistemi di sicurezza (RAMS): Emch+Berger und Geste Engineering; Aerodinamica e clima: IG Klima AT A&K 
Tecnica ferroviaria Lotto binario e logistica: ARGE Mons Ceneris (AMC)  Lotto tecnologia ferroviaria + coordinamento generale: ARGE CPC (Cablex Porr Consorzio) Lotto tecnica di controllo tunnel: Nokia Solutions and Networks Schweiz Lotto di sistemi di sicurezza: ThalesRail Signalling Solutions
Tecnica ferroviaria specialistica binario: Aegerter & Bosshardt; 50 Hz, cavi e 16,7 Hz: TÜV SÜD Schweiz; PI Telecom – radio– sistemi di sicurezza: SBB
Geometri Consorzio Geodetico Sud
Supporto architettonico BGG – Beratungsgruppe für Gestaltung (dal 1993): Architetti: Uli Huber (Presidente, fino al 2016), Pierre Feddersen, Rainer Klostermann, Flora Ruchat-Roncati († 2012), Pascal Sigrist (dal 1997); Rappresentanti del Committente: Thomas Bühler (dal 2016, Presidente dal 2017), Alex Regli (2007-2017), Walter Schneebeli (1994 - 2007), Peter Zbinden (fino al 1997); Ingegnere consulente: Christian Menn (1994 - 2006); Segretariato: Alessandro Gasparoli (fino al 2007)
Partner nella Confederazione Dipartimento federale dell’ambiente, dei trasporti, dell’energia e delle comunicazioni DATEC
Partner FFS SBB Schweizerische Bundesbahnen (SBB)
Costi costruzione 2,0 Mrd Fr.
Tempi di costruzione giugno 2006 – agosto 2020
Apertura al pubblico 13 dicembre 2020

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