Teorema srl di Milano, si occupa da oltre 30 anni della distribuzione di strumenti topografici Leica Geosystems, con un ampio catalogo di strumenti e accessori. Sempre attenti all’evoluzione del settore, Teorema propone soluzioni e servizi ad aziende e professionisti nel campo della geomatica.
Uno dei settori di cui si occupa Leica Geosystems è quello della topografia ferroviaria, in special modo legato al monitoraggio per la sicurezza strutturale.
Il monitoraggio delle deformazioni delle infrastrutture esistenti nelle aree adiacenti ai cantieri è essenziale per garantire la sicurezza e il mantenimento dei servizi. Durante lo scavo della ferrovia ad alta velocità HS2 sotto l'autostrada M25 vicino a Londra, la SOCOTEC UK ha monitorato con successo l'autostrada trafficata con una soluzione Leica Geosystems dotata di scansione laser automatizzata e una serie di altre tecniche di monitoraggio.
Un treno ad alta velocità, un’autostrada critica e una sfida di monitoraggio
La prima ferrovia della Gran Bretagna fu aperta al pubblico nel 1830, dando inizio ad una rivoluzione dei trasporti. Quasi due secoli dopo, i pendolari del Regno Unito utilizzano ancora le stesse linee ferroviarie poste in epoca vittoriana, mentre la domanda di più linee e collegamenti più veloci attraverso il paese ha superato lo sviluppo delle infrastrutture ferroviarie.
High Speed 2 (HS2) del Regno Unito, una ferrovia ad alta velocità dedicata attualmente in costruzione, contribuirà ad alleviare questi problemi collegando le principali città e aeroporti per collegare ulteriormente le più grandi regioni economiche della Gran Bretagna.
Tuttavia, la costruzione di questa estesa ferrovia tra le principali città, tra cui Londra, Birmingham e Manchester, richiede la costruzione di un tunnel che potrebbe potenzialmente interrompere il trasporto esistente e creare deformazioni strutturali alle carreggiate sovrastanti. Questo è stato il caso della galleria sotto la M25, un’importante autostrada nazionale che trasporta oltre 250.000 veicoli ogni giorno lungo 117 miglia di asfalto.
In particolare, la costruzione di due tunnel separati sotto questo asset ha portato National Highways, una società di proprietà del governo responsabile della manutenzione della M25, a richiedere una soluzione di monitoraggio che garantisse la sicurezza dei viaggiatori e valutasse l'integrità strutturale della carreggiata durante l'avanzamento del progetto.
Il monitoraggio di un’autostrada così trafficata poneva tuttavia dei problemi: la carreggiata, con volumi di traffico costantemente elevati, aveva solo un accesso limitato alle aree di monitoraggio e non era possibile chiudere l’autostrada per la raccolta dei dati durante li periodi do costruzione. Allo stesso tempo, non era pratico installare prismi sulla superficie stradale, dove sarebbero stati distrutti dai veicoli pesanti o il traffico avrebbe dovuto essere deviato per poterli evitare.
Il leader del settore SOCOTEC UK raccoglie la sfida
Per affrontare questa sfida, Align, la società in joint venture che sta completando 21,6 chilometri di infrastruttura ferroviaria, compresi i 16,04 km di tunnel a doppia canna sotto la M25, ha ingaggiato gli esperti di monitoraggio di Socotek UK.
La Socotek UK non solo ha considerato la praticità della configurazione in termini di accesso e installazione degli strumenti, ma ha anche voluto ridurre al minimo i disagi e garantire la sicurezza dei viaggiatori della M25 e del loro personale durante i lavori lungo l'autostrada. Pertanto, c’era l’esigenza di ridurre al minimo il collocamento della strumentazione sulla superficie stradale, installazioni ridotte sui lavori di sterro e la possibilità che il sistema di monitoraggio fosse completamente remoto e funzionasse in modo autonomo 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per diversi anni.
L’azienda ha visto questo incarico come un'opportunità per utilizzare la scansione laser e l'automazione disponibili attraverso la soluzione di monitoraggio di Leica Geosystems.
Patch scanning: una soluzione di monitoraggio non invasiva di Leica Geosystems
Lo schema di monitoraggio personalizzato è stato progettato in consultazione con SCCS, parte di Hexagon e distributore leader di Leica Geosystems nel Regno Unito e ha implementato una serie di funzionalità automatizzate, tra cui scansione di patch, imaging, livellamento dello strumento e reporting.
"Abbiamo scelto SCCS per fornirci l'hardware, il software e l'assistenza clienti di cui avevamo bisogno per installare un sistema in grado di rilevare scansioni precise di patch, prismi e punti senza riflettore", spiega Jeff Foggo, Senior Project Manager presso Socotek UK.
La soluzione comprende:
- Installazione di Leica GeoMoSsu un PC del sito locale
- Tre Multi-Stazioni Leica Nova MS60
- Una stazione totale di monitoraggio Leica Nova TM50 (ora sostituita da TM60)
- LOC8 Soluzione antifurto e localizzazione
- Quattro dispositivi di comunicazione Leica ComGate20 con custodie
- Quattro monumenti porta strumenti con gabbie di sicurezza e basamento autolivellante AD12
- Prismi Leica GRP112 e GMP104
Per risolvere i problemi di accesso ed evitare interruzioni, l’azienda ha scelto una soluzione di monitoraggio unica e non invasiva chiamata patch scanning che utilizza la scansione laser e un software di monitoraggio automatizzato per generare dati e analisi. La combinazione dello scanner laser ad alta precisione dell'MS60, che cattura migliaia di punti al secondo, con il software GeoMoS ha ridotto al minimo la necessità di installare target o prismi riflettenti e ha consentito il monitoraggio impegnandosi a procedere anche nelle zone più restrittive. Ciò ha ridotto le interruzioni del traffico durante l'installazione e il funzionamento, ha allontanato il personale dalle aree potenzialmente pericolose e ha garantito la sicurezza degli utenti della strada.
I dati di misurazione di riferimento per 12 mesi sono stati acquisiti prima degli scavi per determinare i normali movimenti della superficie stradale. Durante il periodo di monitoraggio, l'MS60, installato in alto su plinti adiacenti per ottimizzare la visibilità, ha scansionato piccole aree o “chiazze” di superfici a intervalli determinati con array di 20, 40 e 60 metri. Altri sistemi di misurazione includevano prismi posizionati sulla sommità degli argini e più punti senza riflettore sulle strutture. Prismi aggiuntivi sono stati installati come controllo del rilievo nelle aree stabili.
L'utilizzo di tecniche ibride con Multi-Station ha aiutato la Socotek UK a ottimizzare la propria installazione di monitoraggio e a garantire un'affidabilità di misurazione impeccabile. GeoMoS ha confrontato le misurazioni con i valori di riferimento di base, consentendo il rilevamento delle deformazioni e notifiche alle principali parti interessate in caso di superamento delle soglie di tolleranza per i movimenti.
Automazione aggiuntiva per il monitoraggio 24 ore su 24, 7 giorni su 7
A complemento delle scansioni delle patch, SCCS ha anche raccomandato un'ulteriore automazione del progetto utilizzando immagini per ridurre al minimo le visite al sito. L'accesso remoto a video in diretta e immagini fisse tramite telecamere integrate nell'MS60 ha consentito di risolvere e verificare facilmente e senza ritardi qualsiasi problema relativo alla misurazione dei dati.
I sensori di misurazione intelligenti, inclusi MS60 e TM50, erano controllati centralmente tramite GeoMoS e utilizzavano fonti di alimentazione ad hoc con backup per garantire un monitoraggio continuo. Inoltre, poiché gli strumenti sono stati installati in luoghi remoti dove i fattori ambientali potevano incidere sulla stabilità, si era creata la necessità di assicurarsi che le stazioni totali rimanessero a livello. Collegato tramite ComGate20, GeoMoS ha attivato da remoto e in modo automatico, il basamento autolivellante AD12 per ciascun TPS prima di ogni ciclo di misurazione, garantendo la qualità dei risultati e riducendo le visite di manutenzione.
Tuttavia, SCCS non ha fornito solo strumenti e software: ha anche supportato Socotek UK con formazione remota e in loco durante il funzionamento e la fornitura dello schema di monitoraggio e della soluzione complessiva.
"SCCS ha fornito supporto e assistenza eccellenti e, se combinato con il patrimonio di conoscenze ed esperienza di SOCOTEC UK Monitoring UK nell'installazione, messa in servizio, gestione e manutenzione dei sistemi di monitoraggio, i risultati sono stati di altissima qualità", afferma Foggo.
Il monitoraggio continuo necessita di una protezione costante
Data la natura remota del sito, le interruzioni di corrente e i fattori ambientali non sono stati gli unici problemi che si sono dovuti considerare per garantire il monitoraggio 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Per proteggere la preziosa attrezzatura sul campo, hanno montato gli strumenti all'interno di gabbie sicure e hanno installato la soluzione antifurto e di localizzazione Leica LOC8.
LOC8 consente di attivare il geofencing, avvisi personalizzati tramite messaggistica e monitoraggio con blocco dello strumento. Sebbene utile per la gestione quotidiana della flotta, questa soluzione si è rivelata particolarmente cruciale per il progetto quando tre strumenti sono stati rubati dal sito.
Grazie a LOC8, si è potuto fornire informazioni di tracciamento alla polizia locale, che ha recuperato attrezzature rubate per un valore di 120.000 sterline. Una volta restituiti, gli strumenti sono stati ispezionati, sottoposti a manutenzione e controllati dalla qualità da SCCS prima di tornare al sito, in modo che il monitoraggio potesse riprendere il più rapidamente possibile.
Risultati dell'innovativo sistema di monitoraggio
In definitiva, l’utilizzo da parte di Socotek UK della soluzione di monitoraggio Leica Geosystems ha consentito al traffico sull’M25 di svolgersi normalmente durante il periodo di scavo del tunnel, garantendo che un progetto volto a migliorare i trasporti non interferisse con la viabilità.
"Grazie al nostro impegno collettivo con SCCS, abbiamo monitorato con sicurezza la M25 e le risorse circostanti su base oraria durante il passaggio di due alesatrici per tunnel sotto la M25 lungo l'HS2 in rapida successione", commenta Foggo.
“Avere l'opportunità di fornire un sistema di monitoraggio innovativo per una delle parti più trafficate dell'infrastruttura autostradale del Regno Unito è stata, e continua ad essere, un'esperienza gratificante. I dati parlano certamente da soli del fatto che il sistema di monitoraggio è stato un successo: il record di movimenti minimi di risorse è stato chiaro durante la fase di scavo del tunnel e tutte le parti interessate, come le autostrade nazionali, hanno ricevuto la rassicurazione di cui avevano bisogno”.
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