Tecnica del Cantiere - lezioni ed esercitazioni

Corso di tecnica del cantiere

Lezioni ed esercitazioni

Docente: Massimo Oliva

Appunti di: Mattia Rossi

Indice

• Introduzione
• Scavi e movimento terre
• Mezzi di scavo
• Trasporto del materiale scavato
• Bonifica da ordigni esplosivi
• Programmazione lavori
• Produttività
• Normative sulla sicurezza
• Documenti della sicurezza
• Pericolo, danno e rischio
• Prevenzione e protezione
• Normative sul settore delle costruzioni
• Ponti
• Galleria artificiale
• Galleria naturale
• Rilevato
• Viadotto
• Computo metrico
• Computo metrico estimativo

Introduzione

L’organizzazione, l’impianto e la gestione di un cantiere per la costruzione di un’opera di ingegneria civile, qualunque sia la natura dell’opera da realizzare, rappresentano soltanto l’atto finale (più specificamente operativo) in cui si estrinseca la capacità produttiva dell’impresa. Il progetto del cantiere, affinché il risultato finale rappresenti il compendio ottimale dei principali obiettivi - quali la qualità dell’opera nel rispetto delle condizioni a base dell’appalto ivi compreso sia il tempo di esecuzione che il conseguimento del giusto utile d’impresa (poiché anche l’impresa deve trarre guadagno dalla realizzazione dell’opera) che la sicurezza di lavoratori e terzi - non può essere razionalmente eseguito senza che venga preceduto da un insieme di altre attività di diversa natura che vanno da un’attenta previsione tecnica delle opere da realizzare ad una specifica pianificazione (ed alla conseguente programmazione) delle singole fasi di lavoro, attraverso le quali si intende pervenire all’obiettivo finale della costruzione.

Durante la realizzazione dell’opera si possono presentare i cosiddetti rischi ambientali, ovvero rischi dovuti all’ambiente in cui verrà eretta la struttura e in cui verrà posto il cantiere. Alcuni di questi sono la presenza di un gasdotto/elettrodotto nelle zone adiacenti o pertinenti al cantiere, ma anche gli ordigni bellici dei quali va verificata l’assenza (e di cui se ne occupa il coordinatore della sicurezza in fase di progettazione che viene nominato dal committente). Affinché tutto possa avvenire in sicurezza è necessario segnalare, qualora non sia possibile rimuovere, i rischi e le interferenze che si trovano in cantiere.

La notevole complessità dei problemi, derivante specialmente dalle innumerevoli categorie di lavoro di volta in volta presenti nei possibili interventi del settore, impedisce l’individuazione di soluzioni tipo da applicarsi rigidamente ai diversi casi. Al contrario però si può seguire nella progettazione del cantiere e nella scelta delle attrezzature una metodologia previsionale ed operativa che consenta, per quanto possibile, il conseguimento di soluzioni ottimali.

La progettazione del cantiere è un’operazione quanto mai complessa che ha inizio in sede di studio dell’appalto con l’analisi del lavoro sotto l’aspetto qualitativo e quantitativo, continua durante la redazione del progetto esecutivo delle opere (essendo che le scelte progettuali devono tener conto delle intenzioni e delle possibilità operative dell’impresa) e si conclude con l’installazione del cantiere quando, definito in ogni dettaglio il programma dei lavori, ha inizio concretamente la realizzazione dell’opera. Affinché l’opera possa essere posta in cantiere è necessario che sia ‘cantierabile’ e in ciò va tenuto conto del fatto che accesso e uscita dal cantiere devono essere sempre regolamentati. La progettazione iniziale è fondamentale e funzionale per la realizzazione dell’intera opera.

Il progetto di cantiere rappresenta quindi il momento conclusivo di tutto l’iter progettuale del lavoro e contemporaneamente quello iniziale del ciclo strettamente produttivo. Esso, nel massimo e più razionale impiego possibile delle risorse già individuate in fase di pianificazione e programmazione del lavoro, è rivolto a scegliere l’ubicazione più idonea per l’area su cui installare il centro operativo e proporzionare le infrastrutture necessarie (quali recinzioni, baraccamenti per uffici, alloggi, …) ed individuare esattamente gli impianti e le attrezzature che sono fondamentali a porre in essere i cicli operativi già definiti in sede di pianificazione, divisi in impianti e attrezzature di base (impianti elettrici, idrici, …) e rivolti a determinate attività (macchine per il movimento terra, produzione dei conglomerati, …).

La conoscenza approfondita delle sequenze, delle fasi, delle risorse e dei tempi oggetto dei lavori consente di organizzare il cantiere in un contesto planimetrico ottimizzato dove saranno definite le disposizioni logistiche di quanto necessario alla realizzazione dell’opera, che sia essa di piccole o grandi dimensioni. Per stilare la serie di lavorazioni che devono essere effettuate in cantiere per la costruzione dell’opera si realizza il cronoprogramma, che incomincia nel momento in cui il cantiere non è più a contatto con delle interferenze (che possono essere sia spaziali che temporali) e tiene conto della preparazione del cantiere stesso prima che i lavori possano incominciare.

Al suo interno sono poste delle ‘mainstones’, ovvero punti di controllo che aiutano a definire il livello di procedimento dell’opera e al contempo individuano se si stiano rispettando o meno obiettivi temporali ed economici. Consente di attuare un bilancio tra produttività e lavorazione, basato su progettazione e ottimizzazione, e di individuare l’attività critica, cioè quella che porta a un ritardo della fine dell’appalto. Nel caso delle gallerie naturali, al fine di quasi dimezzare il tempo di costruzione di queste, spesso si decide di procedere da entrambi i fronti.

L’ubicazione più idonea del cantiere si trova analizzando il territorio e individuando le aree adatte, considerando anche la possibilità che alcuni addetti ai lavori siano trasferisti perciò va tenuto conto anche delle loro esigenze (attraverso indicazioni previste anche a livello normativo) e ragionando sempre sugli apprestamenti necessari. Nella progettazione bisogna tenere conto delle opere di mitigazione come lo stoccaggio di materiali in cantiere e il lavaggio delle ruote dei mezzi prima che essi si avviino verso le strade di accesso al cantiere.

Nel controllo delle attività di cantiere, due figure vengono nominate direttamente dal committente e sono il direttore lavori (che si occupa di stabilire tempistiche e possibili ritardi) e il coordinatore della sicurezza in fase di esecuzione (che considera tutto ciò che va a influire sul ritardo, anche in base alla successione delle attività che possono essere connesse da legami fine-inizio). Si parla di sub-affidamento quando l’impresa appaltatrice, incaricata della costruzione dell’opera, si rivolge anche ad altre imprese per la realizzazione di parti della struttura. Il sub-affidamento è possibile qualora la manodopera eseguita dalla singola impresa sia inferiore al 50% di quella globalmente richiesta per completare l’opera e interessi un costo inferiore al 2% di quello totale.

Nel pubblico è consentito un subappalto solo di primo livello (ovvero l’impresa incaricata può subappaltare a più imprese ma queste non possono a loro volta subappaltare, al massimo possono rivolgersi a lavoratori autonomi - i quali non hanno nessun altro soggetto a carico); mentre ciò nel privato è possibile anche per molteplici livelli. È prevista da normativa la nomina del coordinatore della sicurezza qualora ci siano almeno due imprese coinvolte nei lavori, mentre è facoltativo in presenza di un’unica impresa e di lavoratori autonomi.

Scavi e movimento terre

Si definisce scavo qualunque operazione di asportazione, rimozione e trasporto di rocce, terre e/o materiali litoidi dalla collocazione originaria al fine di creare spazi e/o cavità di forme e dimensioni opportune per utilizzazioni prefissate. Si possono distinguere in scavi in galleria o cunicolo e in scavi a cielo aperto. Le differenti fasi che si susseguono nello scavo sono:

• Tracciamento e modinatura del profilo di scavo
• Tracciamento ed individuazione dei sottoservizi e di interferenze aeree
• Bonifica da ordigni esplosivi (abbreviata con BOE)
• Scavo e trasporto in discarica o a rilevato
• Preparazione del piano di posa (nel caso di opere stradali e ferroviarie)
• Realizzazione di opere accessorie

Per quanto riguarda gli scavi a cielo aperto, essi sono suddivisi in:

• Scavi di sbancamento, che modificano l’andamento naturale del terreno fino ad una quota di profondità superiore a quella originaria, portando anche a possibili modifiche della pendenza del piano campagna. Sono effettuati su aree di notevole dimensione e presentano problematiche di sicurezza molto simili tra loro. Le scarpate devono essere sorrette qualora si superi l’angolo di natural declivio del terreno attraverso micropali (ovvero pali di diametro inferiore di 350 mm) o pali che vanno a costituire le cosiddette ‘berlinesi’, ovvero una serie di pali o micropali in sequenza, formate scavando, riportando parte del terreno in corrispondenza della scarpata, realizzando le opere di sostegno e togliendo infine il terreno che si è riportato
• Scavi di splateamento, che comportano un vasto scavo ad andamento pianeggiante, anch’essi realizzati su aree di notevoli dimensioni e presentano problematiche di sicurezza simili tra loro
• Scavi a sezione obbligata o ristretta, che sono caratterizzati da una elevata lunghezza e in generale da una larghezza uguale o inferiore alla profondità. Presentano pareti verticali o subverticali e vengono effettuati in tutte quelle attività in cui la sezione dello scavo è vincolata allo stato dei luoghi e/o alla presenza di strutture o servizi. La sezione ristretta è fonte di pericolo per il distacco di blocchi di terreno dalle pareti e per la limitatezza della via di fuga e per questo motivo non sono accessibili ai lavoratori se non in determinate condizioni di sicurezza

Perciò scavi di sbancamento e splateamento sono simili tra loro poiché prevedono un grosso scavo, che si estende in larghezza più che in profondità e senza la richiesta di una sezione particolare. Nel caso di scavo a sezione obbligata, si ha uno scavo verticale dove la profondità è molto maggiore della larghezza della bocca dello scavo e dove, oltre ai 1.5 m dal piano campagna, sono richieste opere di sostegno temporanee (dal decreto 81) anche per via del possibile franamento generato dall’acqua adoperata nella rimozione dell’asfalto. Questo va effettuato indipendentemente dal tipo di terreno presente, coeso o meno che sia, poiché tende in generale a cedere a causa di pioggia o gelo-disgelo. Inoltre non va posizionato materiale sul ciglio di scavo in quanto aumenterebbe il rischio di franamento.

La tenuta delle pareti dipende dalle caratteristiche fisico-meccaniche del terreno. I sistemi provvisionali di sostegno e di protezione devono garantire la resistenza alle sollecitazioni provocate dalla pressione laterale del terreno, dalle strutture adiacenti allo scavo e dai carichi addizionali e vibrazioni dovute anche a mezzi che transitano in superficie. Le strutture di sostegno devono essere installate a contatto diretto con la superficie di scavo e lo spazio tra l’armatura e la parete del terreno deve essere riempito con materiale di rincalzo tale da garantire il contrasto. Infatti deve presentarsi coesione tra il terreno e il materiale e il sostegno deve essere tale da reggere il cedimento. Per evitare crolli in presenza di terreni instabili, per scavi di sbancamento e splateamento si agisce sulla scarpata modificando la sua inclinazione (unica o gradonata che sia) o ponendo armature/bullonature/tiranti…, per scavi a sezione ristretta si attua un’armatura provvisoria dello scavo con opere di contrasto e sostegno (armature, contrafforti e puntelli) oppure protezioni blindate e palancole.

Lo scavo non deve interessare solo la dimensione dell’edificio da realizzarsi ma anche le scarpate e uno spazio di 1.5 m in più da ciascuna parte rispetto al filo della fondazione. Se il terreno viene sbancato e rimaneggiato si modificano le proprietà che lo caratterizzavano inizialmente. Negli scavi di sbancamento e splateamento è importante conoscere le caratteristiche fisico-meccaniche dei terreni, nonché tenere sotto controllo la tenuta delle pareti di scavo.

La capacità della parete di autosostenersi deve essere valutata con indagini preliminari di natura geologica e geotecnica, a seguito delle quali è possibile dare allo scavo una opportuna inclinazione di sicurezza così da renderlo stabile. I fattori che influenzano la stabilità di un versante sono le condizioni geologiche (discontinuità, fratture) e idrogeologiche (presenza di acque sotterranee), caratteristiche geometriche (altezza), caratteristiche geotecniche del terreno (l’angolo di attrito interno è funzione della coesione, delle forze di attrito e della forma dei granuli), condizioni al contorno dello scavo (sovraccarichi in prossimità della parete di scavo). I terreni tendono a disporsi naturalmente, sotto l’azione della forza di gravità, secondo un angolo di inclinazione rispetto all’orizzonte detto angolo di declivio naturale (angolo di attrito) e che varia col tipo di terreno e col contenuto d’acqua.

La discesa in questo tipo di scavi avviene attraverso l’uso di una scala che deve sporgere almeno un metro dal piano di arrivo (piano campagna). Per quanto riguarda scavi a sezione ristretta, la stabilità di questi varia in base al tipo di terreno presente:

• Per terreni coesivi, bisogna installare dei pannelli di legno contro le pareti dello scavo, di altezza tale da sbordare il ciglio, fissati con dei puntoni di legno provvisori, e successivamente si provvede al posizionamento degli elementi definitivi. L’installazione dell’armatura deve essere effettuata dall’alto verso il basso, collocando i montanti ad una distanza massima di 20 cm dal fondo di scavo e con passo per i successivi che risulta essere costante. In caso di utilizzo di un pannello di legno tra armature e parete, il puntone deve essere collocato sull’elemento verticale che lo sostiene e non direttamente sul pannello.
• Per terreni granulari, si esegue una procedura specifica detta ‘armatura a marciavanti’ che prevede uno scavo di circa 80 cm con le pareti verticali aventi una leggera inclinazione verso l’esterno dello scavo, infusione nel terreno delle armature, installazione di puntoni di contrasto, proseguimento dello scavo secondo le modalità precedenti per realizzare un secondo modulo di armatura con la stessa inclinazione di quella precedente fino alla profondità richiesta. In questo caso quindi si avranno puntoni di contrasto leggermente aperti.
• In alcuni casi è possibile fare ricorso anche a elementi prefabbricati, dove i sistemi di puntellazione per scavi sono formati da diverse componenti prefabbricate assemblate fra loro a creare un sostegno blindato dello scavo. Questi possono essere calati dall’alto e presentano una serie di puntoni che portano a delle interferenze.

In base alla tipologia di opere, si individuano diverse tecnologie di scavo: scavo manuale, scavo con macchine movimento terra, tecnologie alternative denominate ‘no dig’. L’utilizzo di tecniche alternative ‘no dig’ (ovvero senza scavo) riduce, se non elimina, il rischio di seppellimento, rimuovendo la necessità di accesso del lavoratore alla zona a rischio. Vengono soprattutto usate per evitare di interrompere la viabilità od operare in luoghi con spazi confinati, in cui si presentano difficoltà di accesso e di estrazione del personale alle quali si sommano le difficoltà nel lavorare in sicurezza.

L’esecuzione dello scavo mediante tecniche tradizionali si avvale dell’utilizzo di macchine movimento terra (che sostituiscono il lavoratore nella zona a rischio di seppellimento) e della predisposizione di opere di contrasto e di protezione. Per macchine movimento terra si intendono le macchine destinate a lavori di scavo, carico, trasporto e spianamento di materiali. Esse a seconda della funzione svolta si dividono in: macchine da scavo, macchine da scavo e trasporto, macchine per movimentazione/stesa, macchine per caricamento, macchine per il trasporto.

Le macchine da scavo sono mezzi meccanici la cui struttura di base, su cingoli o ruote, possiede utensili di scavo intercambiabili che permettono di eseguire lavori diversi. In base al modo in cui opera e degli attrezzi utilizzati si raggruppano in: escavatore a cucchiaio rovescio, escavatore a cucchiaio diritto, pala meccanica a carico e scarico frontale, battipalo (o berta), trivellatrice, perforatrice (o fresa). Gli escavatori effettuano principalmente lavori combinati di scavo e di caricamento e si differenziano sia dal modo di affrontare gli scavi (dal piano campagna o dal piano di splateamento scavando la parete che si forma tra la quota di scavo e la quota di campagna) che dalla capacità di scavare e caricare i mezzi di trasporto.