Analysis of the use of a dual excavation mode Micro TBM for the construction of an underground pipeline

Le tecniche di scavo meccanizzato, in particolare le soluzioni no-dig, stanno assumendo un ruolo sempre più fondamentale nell'edilizia moderna, contribuendo a ridurre l'impatto ambientale e a migliorare l'efficienza operativa. Tra queste, il microtunneling si sta evolvendo attraverso approcci innovativi che migliorano la stabilità strutturale e la sicurezza nelle opere sotterranee. In questo contesto, i progressi tecnologici, unitamente ai principi dell'Industria 5.0, stanno alimentando una nuova ondata di innovazione, focalizzata sulla sostenibilità e sull'integrazione digitale. La presente tesi analizza un'innovativa macchina da microtunnel progettata per effettuare la transizione dal metodo tradizionale del pipe jacking a un sistema basato sul segmental lining. L'innovazione più rilevante risiede nella possibilità di modificare la modalità di scavo direttamente in cantiere, riducendo così i tempi e i costi che sarebbero necessari in caso di eventuali intasamenti della macchina. Inoltre, l'adozione della tecnica del segmental lining permette di incrementare l'efficacia della forza di spinta applicata al cutterhead, evitando la dispersione delle forze lungo l'albero a causa dell'attrito. Questo avanzamento tecnologico supera i limiti tradizionali, offrendo una maggiore flessibilità ed efficienza nella costruzione di tunnel. La prima parte di questo elaborato fornisce una panoramica dello stato dell'arte attuale, sia per quanto riguarda le tecnologie di microtunneling che le Tunnel Boring Machine (TBM). Successivamente, la tesi esplora il potenziale inserimento del sistema proposto all'interno di un quadro di Industria 4.0, evidenziando come strumenti digitali e processi automatizzati possano ulteriormente migliorare le operazioni di costruzione dei tunnel. Viene presentato un caso studio esaustivo, ambientato nel comune di Pianacce (TE) nel centro Italia, per validare il metodo proposto. Il sito, caratterizzato da un terreno collinare e da condizioni geotecniche argillose, è stato selezionato per la realizzazione di una condotta del gas, progetto strategico per che consentirà di collegare il sistema di distribuzione locale del Sud con una rete più estesa nel Nord. La criticità intrinseca del sito è dovuta principalmente a due fattori: la presenza di una pendenza marcata e le complesse proprietà geotecniche del terreno. Inoltre, la costruzione di una condotta fuori terra non rappresentava un'opzione praticabile, data la vicinanza del paese di Pianacce, che avrebbe sollevato rilevanti problematiche sia ambientali che logistiche. Di conseguenza, la società di costruzioni ha proposto lo sviluppo di un metodo alternativo capace di superare il problema di blocco della macchina; a tal fine, è stato condotto uno studio approfondito, seguito da una progettazione meticolosa e dall'implementazione di una macchina in grado di rispondere efficacemente a tale sfida. L'elaborazione di questo specifico caso studio è stata realizzata in collaborazione con Batitunnel S.R.L., attualmente impegnata nello sviluppo e nell'implementazione del progetto.