Aspetti geotecnici della progettazione della cassa di colmata del Porto di Gaeta

The completion of filling works on the containment area of the port of Gaeta represented a great challenge. The Port Authority required immediate seabed dredging up to a depth of -12.5 m asl, to render the new Cicconardi pier fully operational. To achieve this goal, high productivity dredges were required although apparently irreconcilable with the poor capacity of the pre-existent containment area. More specifically, the nominal volume of said containment area was inferior to the dredged volume, even ignoring the initial expansion of the fine grain sediments caused by the process of excavation and disposal in the containment site. The result was accomplished by increasing the capacity of the containment area accelerating the consolidation process in the sediment already inside it and significantly reducing the mud volume thanks to an original drainage system integrated with a circuit of vacuum pumps. Consequently, consolidation is faster and, therefore, a greater reduction in the mud volume occurs during the disposal operations. This phenomenon is also magnified by the effects of the vacuum pumps that induce greater stress states than those due solely to their own weight. In addition to the installation of classic, prefabricated, vertical drains, three horizontal drainage systems (dividing the dredging operations in three phases) were also constructed, two of which were connected to the vacuum system and kept below the atmospheric pressure. The combination of laboratory and in-situ test results yielded the information needed to calibrate constitutive relations (extended to very low stresses and high void ratios), essential to model a large-strain consolidation process. Predictions of trends in settlements and the final geometrical configuration in drained conditions were obtained by carrying out simplified analyses of the subsystems the problem was divided into and superimposing the results.

Il completamento del riempimento della cassa di colmata del porto di Gaeta ha rappresentato una importante sfida progettuale. L’esigenza dell’Autorità Portuale di eseguire nel più breve tempo possibile gli escavi per l’approfondimento dei fondali fino a -12.5 m slm, necessari per il pieno utilizzo della nuova banchina Cicconardi già realizzata, richiedeva infatti l’utilizzo di draghe ad elevata produttività apparentemente inconciliabile con le ridotte dimensioni della vasca di colmata esistente. Nello specifico, il volume nominale della vasca era anche inferiore a quello del terreno da dragare anche senza contare l’iniziale aumento di volume che i terreni a grana fine inevitabilmente subiscono per effetto dello scavo e del conferimento in vasca. Il risultato è stato conseguito aumentando la capacità ricettiva della cassa mediante l’accelerazione dei processi di consolidazione dei sedimenti già presenti al suo interno e l’ideazione di un originale sistema di drenaggio, integrato con un circuito di pompe a vuoto, che permette una forte riduzione del volume di terreno immesso in vasca. In questo modo, la consolidazione avviene più rapidamente e, pertanto, si verifica una maggiore riduzione del volume del fango durante il refluimento; questo fenomeno è ulteriormente amplificato dal mantenimento in depressione dei contorni drenanti, in quanto la consolidazione avviene sotto stati tensionali maggiori rispetto a quelli legati al solo peso proprio. Oltre all'installazione dei classici dreni verticali nei terreni in posto, l’intervento è consistito nella realizzazione di tre piani drenanti orizzontali (suddividendo le attività di dragaggio in tre fasi), due dei quali mantenuti in depressione. L’insieme delle prove geotecniche eseguite in sito e in laboratorio ha consentito di acquisire le informazioni necessarie per la calibrazione delle relazioni costitutive a bassissimi livelli tensionali ed elevati valori dell’indice dei vuoti, indispensabili per la modellazione dei processi di consolidazione in grandi deformazioni. Le previsioni sull'evoluzione dei cedimenti nel tempo e la configurazione geometrica del sistema al raggiungimento delle condizioni drenate finali sono state ottenute analizzando con strumenti di calcolo semplificati i singoli sottosistemi nei quali è stato suddiviso il problema e sovrapponendo i risultati.