I sensori wireless di ultima generazione permettono installazioni rapide di monitoraggio strutturale dei tunnel senza limitare il traffico o chiudere la galleria per giorni. Questo approccio senza cavi riduce gli interventi e i costi per i gestori delle infrastrutture.

Accedere ai tunnel

Cablare un tunnel è costoso e lento. Richiede una finestra notturna di lavori, da negoziare con il gestore con settimane di anticipo, per installare i sensori e poi stendere un cavo lungo. Un'installazione del genere coinvolge l'intera lunghezza della galleria e interventi estesi.

Una rete wireless, a parità di copertura, si installa in un paio d'ore con riduzioni del traffico limitate, perché non c'è nessun cavo da stendere. Ogni sensore ha una batteria che garantisce anni di funzionamento, estendibili con un pacco batteria aggiuntivo collegato al sensore.

Cosa va monitorato in un tunnel

Convergenza

La convergenza è la progressiva riduzione della sezione trasversale man mano che il terreno circostante carica il rivestimento. Durante lo scavo, gran parte della deformazione si sviluppa in una finestra ristretta attorno al fronte, da circa un diametro davanti fino a circa 1,5 diametri dietro. Nei tunnel in esercizio il fenomeno è più lento, guidato dal creep nei terreni spingenti, dalle variazioni del regime di falda e dal degrado del rivestimento stesso.

Rotazione del rivestimento

Le pareti di un tunnel ruotano e convergono. Un piedritto che ruota verso l'interno della galleria mentre la calotta cede indica un meccanismo diverso dalla convergenza radiale uniforme. Nei rivestimenti a conci la rotazione si concentra anche in corrispondenza dei giunti, dove l'anello non si comporta più come un monolite.

Movimenti indotti da scavi adiacenti

Un cantiere vicino a un tunnel esistente scarica il terreno circostante, e il tunnel esistente può iniziare a cedere, traslare orizzontalmente o ovalizzarsi. Durante gli scavi il tunnel va monitorato in continuo per l'intera durata dei lavori, perché un rilievo ottico settimanale non coglie come il tunnel risponde alla sequenza di scavo.

Catene inclinometriche

Gli inclinometri installati in linea lungo l'asse del tunnel, ognuno dei quali misura l'inclinazione locale del rivestimento, si integrano in un profilo di spostamento in millimetri dell'intera tratta strumentata, usando la spaziatura nota tra i nodi.

Un profilo longitudinale dei cedimenti mostra dove è centrata la conca generata da uno scavo adiacente e quanto sono ripidi i suoi gradienti, mentre una catena trasversale lungo l'anello risolve l'ovalizzazione. Questi numeri si confrontano poi con i limiti normativi. Il nostro Tiltmeter Chains Tool in MyMove calcola i profili dagli angoli di inclinazione grezzi, così la conversione da milliradianti a millimetri non vive in un foglio di calcolo mantenuto da un singolo ingegnere.

Copertura radio in sotterraneo

La prima obiezione al monitoraggio wireless in galleria potrebbe essere il collegamento radio. Ma una galleria si comporta come una guida d'onda alle frequenze sub-GHz, quindi i segnali LoRa si propagano lungo il suo asse meglio che in ambiente urbano aperto. Misure sul campo in gallerie rivestite riportano esponenti di path loss intorno a 1,25, con collegamenti utilizzabili oltre il chilometro anche senza linea di vista.

Il problema più grande nei tunnel è una geometria difficile, fatta di curve, incroci, by-pass e pozzi. Per questo il gateway va posizionato a un portale o alla testa di un pozzo, dove ha backhaul cellulare. La copertura si estende oltre le curve con i Nodi Comunicativi usati come ripetitori LoRaWAN. Un breve rilievo radio durante il primo sopralluogo, registrando la potenza del segnale nelle posizioni candidate dei sensori, elimina l'incertezza prima di fissare l'installazione.

Domande frequenti

LoRaWAN funziona dentro una galleria o servono ripetitori cellulari?

Sì, LoRaWAN funziona lungo la galleria, e di solito meglio che all'aperto, perché la galleria guida il segnale. Il cellulare serve solo al gateway per il backhaul, e i nodi mesh estendono la copertura oltre le curve.

Una catena inclinometrica può sostituire i rilievi ottici di convergenza?

Per i trend di deformazione in continuo sì; per la geometria assoluta della sezione no. Una catena ricostruisce profili di spostamento relativi da rotazioni integrate, riferite a un punto stabile. La configurazione pratica sui tunnel interessati da lavori adiacenti è una catena in continuo per il trend e un rilievo ottico occasionale per verificare la geometria generale della galleria.

Quanti inclinometri per chilometro servono per monitorare un tunnel?

Una catena più fitta risolve curvature più marcate ma accumula errore di integrazione lungo il suo sviluppo, mentre una catena più rada costa meno ma smussa i dettagli locali. Nella zona di influenza dei lavori vicini, sezioni ogni 5-10 metri, con spaziatura più ampia all'esterno, sono una geometria di partenza ragionevole. La catena deve inoltre chiudersi su un riferimento stabile a una o entrambe le estremità, perché un profilo integrato è relativo per costruzione.

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