Stiffening the temporary lining to mitigate induced displacements in a pre-existing tunnel: a study of the Casacastalda tunnel doubling

In recent years, the rapid expansion of road infrastructure has driven the need for frequent upgrades and modernization of existing structures. In underground construction, projects aimed at increasing the number of carriageways often involve excavating a new tunnel adjacent to an existing one. One of the main challenges in such cases is to ensure that the new excavation does not compromise the integrity of the existing tunnel. This requires a detailed assessment of the potential impact on the lining of the existing tunnel and the design of the new tunnel should reduce detrimental effects to an acceptable level. This paper describes the doubling of the Casacastalda tunnel. The main aim is to provide valuable insights into tunnels interaction by conducting numerical analyses and comparing the results with monitoring data recorded during the actual construction. The numerical models, based on preliminary analytical studies and validated through real monitoring data (back analyses),provide clear and reliable predictions for the tunnel sections yet to be excavated. The main findings show that in this case, the most effective approach to mitigate the effects of a new tunnel excavation on an existing one is to stiffen the support system during construction. In line with this, a new type of semi-automatic steel rib, designed to close the temporary lining at the excavation face, is introduced.

Negli ultimi anni, la rapida espansione delle infrastrutture stradali ha reso necessari frequenti lavori di potenziamento ed ammodernamento delle strutture esistenti. Nelle costruzioni in sotterraneo, i progetti volti ad aumentare il numero di carreggiate spesso richiedono la costruzione di una nuova galleria adiacente ad una esistente. La principale sfida in questi casi è garantire che il nuovo scavo non comprometta l’integrità del fornice esistente. Ciò richiede una valutazione dettagliata degli effetti indotti ed una progettazione mirata al contenimento degli stessi. Questo articolo, riferito al caso di studio del raddoppio della galleria Casacastalda, mira a fornire utili approfondimenti sul tema dell’interazione tra gallerie anche mediante lo sviluppo di analisi numeriche e confrontando i risultati con i dati di monitoraggio di una galleria in corso di realizzazione. In dettaglio, le analisi numeriche sono basate su studi analitici preliminari e validate tramite dati reali di monitoraggio (back analysis). I modelli sviluppati offrono previsioni chiare e affidabili per le sezioni ancora da scavare. Sulla base dei risultati ottenuti, nel caso di studio in esame, l’approccio più efficace per mitigare gli effetti del nuovo scavo su una galleria adiacente risulta essere l’irrigidimento del sistema di rivestimento durante la costruzione. A tal scopo, viene presentato una centina semi-automatica, recentemente brevettata, che consente di eseguire la chiusura del rivestimento provvisorio in corrispondenza del fronte di scavo senza mettere in pericolo gli operai.