GALLERIA
GALLERIA (etimologia incerta; forse da Galilea [v.])
È, genericamente, un passaggio coperto dalla caratteristica forma allungata destinato a mettere in comunicazione due luoghi. In questo senso sono gallerie sia quei locali di un edificio che servono a mettere in comunicazione due ambienti, sia quei particolari passaggi coperti che spesso mettono in comunicazione, in una città, due centri di traffico. Gallerie sono infine quei fori o scavi praticati nel terreno per farvi passare una strada, una ferrovia, un canale o altre opere simili, quando queste per determinate circostanze non possano mantenersi alla superficie del terreno: gallerie in questo senso sono anche i passaggi scavati per accedere a miniere o a cave, per le comunicazioni con le opere esteriori di una piazza fortificata, per accedere a una mina o contromina.
Dall'uso di raccogliere opere di scultura e di pittura nelle gallerie dei palazzi, si è esteso il nome di galleria al complesso degli ambienti, di qualunque forma, destinati a raccogliere opere d'arte disposte in modo decorativo. Tale significato è di origine fiorentina. Oggi musei di soli quadri sistemati in ordine cronologico e di scuole sono chiamati a preferenza pinacoteche. (Per queste, v. museo; per la galleria come ordine di posti nei teatri, v. teatro).
Architettura. - L'uso di costruire gallerie con criterio affine a quello moderno di necessità o di comodità, era diffuso negli edifici di maggior importanza dell'epoca romana, specialmente nelle ville; e Plinio il Giovane ne dà testimonianza descrivendo le sue ville di Laurentum e di Toscana nelle lettere ad Apollinare e a Gallo, pur senza differenziare nettamente la galleria dal criptoportico (v.).
Durante il Medioevo l'interno delle chiese bizantine e preromaniche fu quasi sempre caratterizzato, relativamente alla suddivisione delle masse architettoniche, da una galleria (o piuttosto da un loggiato) che, svolgendosi in una teoria di archi al disopra delle navate laterali, mentre forniva un elemento singolarmente efficace per gli effetti luminosi e prospettici, rispondeva alle esigenze del culto, costituendo il matroneo (v.). S. Demetrio di Salonicco, S. Sofia di Costantinopoli, S. Vitale di Ravenna, Ss. Quattro Coronati di Roma sono i più significativi esempî di tale organismo architettonico.
Senza considerare, poi, alcune chiese medievali come S. Flaviano di Montefiascone e S. Saba di Roma che hanno la parte superiore della facciata occupata da un'ampia galleria, che meglio potrebbe definirsi loggiato, è notevole l'uso delle gallerie nell'architettura religiosa. Gli artefici delle chiese romaniche, da quando, dopo il Mille, cominciarono a ornare le facciate, ricercarono effetti di luci e di ombre nel ricavare quasi interamente nello spessore del muro degli ordini di arcatelle che, spesso, hanno l'aspetto di vere e proprie gallerie; e talvolta derivano da un completamento di archetti portanti le cornici, ma più spesso costituiscono un originale motivo decorativo, e rispondono anche al fine pratico di rendere accessibili le parti più alte delle murature.
Le chiese lombarde adottano tale sistema decorativo molto sobriamente, pur ottenendo elegami effetti di leggerezza sulla massa severa dell'edificio, per il contrasto fra il materiale più pregevole e più chiaro di cui erano costituite le colonnine e quello più rozzo e più scuro del corpo della facciata. Queste gallerie talvolta coronano la fronte della chiesa seguendo le linee inclinate del tetto, come a S. Michele di Pavia, o ricorrono orizzontalmente come, per citare soltanto il massimo esempio, sulle facciate del duomo di Modena. Non di rado si svolgono anche sulle fiancate e intorno alle absidi, dove è singolare il morbido effetto di chiaroscuro prodotto dalla curvatura del catino al di là delle chiare e leggiere arcatelle (p. es., S. Celso di Milano). Ma il massimo uso di gallerie ad arcatelle si ha nelle chiese pisane dove le facciate sono interamente rivestite di ordini sovrapposti di gallerie. Il duomo di Pisa è l'esempio più grandioso; e tanto nelle chiese delle regioni più vicine (S. Maria della Pieve di Arezzo, il duomo di Lucca, ecc.), quanto nelle chiese della Sardegna e della Dalmazia l'impronta pisana si palesa nell'adozione costante di gallerie ornamentali che assurgono a caratteristica dello stile.
Nelle chiese gotiche complesse gallerie, ricche di sculture e d'intagli, ricorrono sulle navate laterali (v. triforium) e frastagliano le facciate; e spesso per mezzo di vetrate mettono in comunicazione l'esterno con l'interno. E basterà ricordare le Galleria dei re - così detta per le statue di re collocate fra le colonnine - che si trovano quasi costantemente nelle maggiori cattedrali francesi (Parigi, Reims, Amiens).
Nei grandi palazzi del Rinascimento e più assai del Barocco, s'indicano col nome di galleria le lunghe sale, splendide di luci e di ornati, che destinate in origine sia a collegare varie parti dell'edificio sia a costituire uno dei più imponenti ambienti di rappresentanza, vennero in seguito spesso adibite a contenere le raccolte di opere d'arte. Fra i più sontuosi esempî figurano la Galleria delle carte geografiche in Vaticano, quelle dei palazzi Colonna e Spada a Roma. Nei castelli di Francia e di Germania nei secoli XVII e XVIII la galleria formò spesso la parte più notevole dell'edificio e l'ambiente più adatto alla vita di corte che vi si svolgeva. Basti ricordare la Galérie des glaces a Versailles costruita dal Mansart, terminata nel 1682, lunga m. 72, larga 10,50 e alta 19, illuminata da 17 finestre che si aprono sul parco, e quella di Enrico IV nel castello di Blois.
Urbanistica. - Il problema di creare degli ampî centri di vita cittadina separando il transito dei pedoni da quello dei veicoli, mettendo in facile comunicazione due o più centri di traffico e ampliando così - in certo modo - il centro della città, trova facile soluzione nelle gallerie che tanto sviluppo ebbero nella seconda metà del secolo scorso, specialmente - per ovvie necessità di clima - nelle città del nord. Furono o costruite attraverso nuovi grandi palazzi o ricavate mediante copertura di un tratto di strada pubblica. Tale organismo architettonico-urbanistico di carattere moderno è in gran parte informato agli stessi concetti urbanistici da cui sono derivati i tradizionali portici di varie nostre città, e ha come lontani precursori i colonnati greci o i porticati romani disposti intorno ai Fori. Questo tipico organismo deve la sua realizzazione anche all'avvento e al favore che nel secolo scorso ebbero le strutture di ferro e di vetro: nuovo sistema costruttivo che rese facili le coperture di grande portata, che pur essendo di notevole leggerezza e luminosità, possono - secondo le esigenze delle gallerie - essere fatte a notevole altezza dal suolo e in modo da non privare di luce gli ambienti dei varî piani degli edifici prospicienti nella galleria. A questi, poi, anche per la naturale destinazione della galleria a pubblico ritrovo, si addice una composizione architettonico-decorativa singolarmente fastosa che, mentre comporta l'uso di materiali pregevoli e finemente lavorati (non consentito se non al coperto), deve, per poter dare sufficiente luce agli ambienti interni, essere scompartita da aperture di dimensioni superiori alle normali. Planimetricamente la galleria può essere di varie forme: semplicemente rettilinea, a croce, a X, a Y o a V.
Prima e maggiore fra le gallerie delle città italiane quella di Milano intitolata a Vittorio Emanuele II, sorta tra il 1867 e il 1877 e dovuta all'architetto Giuseppe Mengoni. Questa galleria ha forma di croce e misura m. 196 di lunghezza, m. 14,50 di larghezza ed è alta m. 32; la cupola centrale ha 39 m. di diametro e culmina a 50 m. d'altezza. Napoli gareggiò con Milano costruendo nel 1887-97 la sua galleria dedicata al re Umberto. Essa è pure crociforme con bracci di quasi eguale lunghezza (m. 146,80 e m. 121,60), larghi m. 15 e alti m. 34,5 L'ottagono centrale ha il diametro di m. 36,20 ed è coperto da una cupola di ferro e vetro che sale a m. 56,70. Genova eresse, molto più modestamente, la galleria Giuseppe Mazzini; in Roma è di recente costruzione la galleria di Piazza Colonna (arch. Carbone).
Talvolta, nelle città, si rendono necessarie per esigenze di traffico delle gallerîe di attraversamento di zone collinose: e in questi casi s'impone - oltre il problema tecnico della luminosità dell'interno - un'adeguata composizione architettonica delle testate. Così a Roma per il traforo Umberto I e a Napoli per la galleria della Vittoria. (Per lo scavo di queste gallerie, v. appresso: Ingegneria).
V. tavv. LV-LVIII.
Bibl.: V. D'Angicourt, Storia dell'arte dimostrata, ecc., Prato 1826; A. Ricci, Storia dell'architettura in Italia dal sec. IV al XVIII, Modena 1857; E. Viollet-Le-Duc, Dictionnaire raisonné de l'architecture, Parigi 1868; L. Cloquet, Traité d'architecture, IV, Parigi 1900; D. Donghi, Manuale dell'architetto, IV, i, sez. i, Milano 1931.
Ingegneria.- Si hanno esempî di gallerie di notevole sviluppo per le strade ordinarie e anche per i canali (sia di grande sezione e cioè per canali navigabili, sia specialmente per piccole sezioni negl'impianti idroelettrici); ma le gallerie più considerevoli riguardano le costruzioni ferroviarie, per le quali la necessità delle gallerie anche modeste è assai più diffusa dovendosi mantenere nel tracciato pendenze miti e raggi ampî. Nel caso delle ferrovie sono da annoverarsi i trafori attraverso le catene di montagne: per le Alpi i trafori del Cenisio, del S. Gottardo, del Sempione, ecc. Si può aggiungere che il progresso nella costruzione delle gallerie è essenzialmente legato allo sviluppo e alla costruzione delle strade ferrate.
Sono diverse le condizioni per cui una strada, una ferrovia, un canale deve correre in galleria. Non si erra però affermando che la sede in trincea o in scavo all'aperto non può oltrepassare certi limiti di profondità, dipendenti essenzialmente dal costo delle opere e quindi dalla natura dei terreni attraversati, ecc., e che al di là di una data profondità (in condizioni medie 15÷20 m.) è conveniente sostituire alla trincea la galleria. Caso per caso si debbono istituire sulla base dei singoli dati di fatto calcoli di confronto per la scelta della soluzione più conveniente, quando le condizioni locali del terreno non impongano senz'altro la costruzione della galleria, come appare, ad es., dalla fig. 1.
L'andamento planimetrico d'una galleria può essere rettilineo ed anche in curva, generalmente circolare; l'andamento altimetrico è in generale a pendenza mite, a livelletta unica talvolta per gallerie di limitato sviluppo, o, quand'è possibile, con profilo a livellette opposte o a schiena di mulo verso i due imbocchi, per il più facile deflusso delle acque d'infiltrazione verso gl'imbocchi stessi. Talora la galleria si svolge secondo un'elica, per modo che l'asse ripassa due volte, a diverso livello, su un medesimo punto; si ha allora la galleria elicoidale, che si deve introdurre nel tracciato quando è necessario di collegare fra loro due punti planimetricamente assai vicini e altimetricamente molto discosti, in relazione ai limiti concessi per le pendenze massime e per i minimi raggi delle curve.
Talora la galleria viene adottata in terreni cattivi, specialmente se franosi, invece della trincea anche poco profonda, per ragioni di stabilità della sede; in certi altri casi la costruzione in sotterraneo si fa anche per profondità limitate allo scopo di mantenere la continuità della superficie del terreno soprastante; infine in certe località è necessario sostituire alla sede in trincea o anche a mezza costa, cioè parte in trincea e parte in rilevato, una sede coperta, cioè in sotterraneo, con ampî finestroni a valle, per difendere la sede della strada o della ferrovia dalle cadute di valanghe o di massi dipendenti da speciali condizioni del versante a monte. In tutti questi casi si hanno le gallerie dette artificiali, in contrapposto alle altre che sono le gallerie naturali. Le gallerie naturali possono essere costruite a foro cieco, cioè attaccando il lavoro dai due soli imbocchi e possono essere costruite, per avere l'opera ultimata in un tempo minore, attaccando il lavoro anche in punti intermedî.
La possibilità degli attacchi intermedî è indicata dall'andamento del profilo longitudinale del terreno in corrispondenza all'asse della galleria, in quanto alla possibilità e convenienza di aprire un pozzo verticale o inclinato che partendo dalla superficie del terreno raggiunga il piano inferiore della galleria, di solito un po' lateralmente all'asse, per stabilire poi due attacchi verso i due imbocchi. La profondità da 100 a 150 m. rappresenta, grosso modo, il campo di applicazione massima comune per gli attacchi intermedî a pozzo; solo per lavori grandiosi ed eccezionali si può arrivare a profondità maggiori (come nel caso recente dei pozzi inclinati di Ca' di Landino per la grande galleria dell'Appennino della direttissima Bologna-Firenze, per i quali il dislivello fra gl'imbocchi dei pozzi stessi e il piano della galleria è di m. 265). Il profilo trasversale del terreno può talvolta indicare in qualche zona la convenienza di un attacco intermedio con accesso laterale mediante le cosiddette finestre.
Il problema degli attacchi intermedî deve essere studiato in modo che la loro scelta conduca a un risultato vantaggioso per l'economia dell'opera. Si comprende così che devono essere distribuiti in modo da rendere possibile di ottenere il completamento dei diversi tratti di galleria da essi delimitati in tempi pressoché eguali, tenendo conto, s'intende, anche del tempo occorrente per l'escavo dei pozzi. La possibilità e la convenienza dell'attacco intermedio è poi in relazione alla località più o meno comoda per l'accesso, per l'impianto del cantiere, ecc.
Occorre appena avvertire che possono dar luogo a importanti gallerie, di solito a piccola profondità, anche le linee o ferrovie metropolitane e le vie comuni nell'interno degli abitati.
Considerato nel complesso, il problema della costruzione di una galleria può presentare molte difficoltà dipendenti sostanzialmente dalle seguenti cause: durezza delle rocce, copia di acque sorgive, distacchi improvvisi, pressioni straordinarie, emanazioni di gas, temperature elevate. Esistono notevoli rapporti fra le indicate difficoltà e la natura del terreno da attraversare. È quindi della massima importanza la conoscenza del sottosuolo. Le ricerche riferentisi alle previsioni circa le condizioni geognostiche, particolarmente importanti per le lunghe gallerie, hanno fatto nell'ultimo trentennio notevoli progressi seguendo un indirizzo sperimentale. La risoluzione del problema di presumere la natura del sottosuolo è stata ottenuta per lungo tempo quasi esclusivamente in base a deduzioni geologiche con risultati in molte occasioni assai sconfortanti. Si è quindi pensato di ricorrere anche per le gallerie, quando è possibile, ad assaggi diretti dei terreni, limitati s'intende ad alcune località bene scelte, con lo scopo di coordinare e completare le deduzioni di ordine geologico. Le difficoltà inerenti agli assaggi dipendono specie dalle rilevanti profondità che occorre raggiungere sotto il profilo esterno dei massicci da perforare. I progressi conseguiti nella costruzione dei macchinarî per trivellazioni a grande profondità hanno peraltro permesso di arrivare a risultati assai soddisfacenti.
La copia di acque sorgive, talora con notevole pressione, e le emanazioni di gas, possono in certi casi dar luogo ai maggiori inconvenienti e rappresentano difficoltà poco o punto prevedibili.
Le previsioni termiche, pure inportanti nel caso di lunghe gallerie, si possono ora fare con ottimo risultato grazie agli studî ad indirizzo fisico-matematico compiuti particolarmente dai professori Somigliana e Vercelli. La nozione esatta della temperatura interna massima della roccia e quella minore dell'aria nel cantiere di lavoro sono elementi indispensabili per lo studio degl'impianti dei servizî inerenti all'igiene dei lavori.
Studio delle sezioni. - Fissate, in relazione allo scopo e alla destinazione della galleria, la larghezza e l'altezza massima della sezione libera, si deve stabilire la forma da assegnare al profilo del rivestimento e lo spessore del rivestimento stesso. La determinazione analitica di tali due elementi costruttivi se è in certa misura possibile per le gallerie relativamente superficiali, essendo abbastanza facile in questo caso lo stabilire le proprietà fisiche dei terreni e le spinte che ne possono conseguire, non è quasi mai possibile quando si tratta di gallerie a grande profondità, per le quali non si ha modo, in generale, di eseguire che determinazioni basate su ipotesi. La soluzione del problema costruttivo per i rivestimenti delle gallerie a grande profondità appartiene a quel gruppo di soluzioni per le quali prevalgono i dati sperimentali e che rimangono per la maggior parte ancora affidate all'intuito del costruttore, non potendo, in generale, essere assoggettate ad alcuna positiva calcolazione preventiva. Manca in questo caso la nozione preventiva concreta della spinta dei terreni, cioè delle forze esterne che sollecitano il rivestimento. Quindi nella maggior parte dei casi lo studio della sezione si fa in base ai criterî generali risultanti dall'esperienza, salvo procedere successivamente, anche in corso di costruzione, a verifiche di stabilità basate su constatazioni di fatto, in quanto solo allora si potranno avere nozioni concrete, caso per caso, sull'intensità delle spinte dei terreni contro il rivestimento stesso, e cioè sulle diverse sue parti, costituite dall'arco superiore o calotta dai due lati o piedritti e, quando occorre, dalla parte inferiore o arco rovescio.
Se il terreno da attraversare con la galleria è dotato di tale consistenza da poter essere scavato senza che il peso della massa circostante sviluppi alcuna spinta obliqua, il rivestimento della galleria si trova soggetto unicamente a carichi verticali, talvolta anche affatto trascurabili (gallerie in roccia molto compatta), e la sezione libera interna può avere la forma di un rettangolo sormontato da un arco ribassato, da un semicircolo o da una semiovale policentrica. Nel caso più favorevole delle rocce molto compatte, il rivestimento può mancare completamente o essere parziale, può mancare cioè il rivestimento dei piedritti o di una parte di essi. In queste condizioni per costruzioni economiche si adottano realmente gallerie senza rivestimento. Si osserva per altro che il rivestimento alla parte superiore, anche con spessore assai ridotto, è sempre provvedimento ottimo in relazione agli eventuali distacchi di frammenti di roccia, successivamente alla costruzione, e alla raccolta e al rinvio sui lati delle acque di infiltrazione di presenza frequentissima.
Nel caso diametralmente opposto di un terreno fluente, capace cioè di trasmettere, quasi come un liquido, le pressioni in direzione normale al contorno dello scavo, la forma del profilo interno deve essere circolare; ed è altresì razionale ammettere tale profilo quando si hanno notevoli spinte laterali insieme con le pressioni verticali e si è incerti sul valore relativo delle componenti orizzontali e delle componenti verticali delle forze in giuoco. In quest'ultimo caso si deve, oltre che adottare per la linea d'intradosso la forma circolare, mantenere pressoché costante ovunque lo spessore del rivestimento.
Fra i due casi limiti su accennati, in pratica si hanno terreni di condizioni intermedie assai varie. È naturale quindi che fra le due forme abbozzate se ne siano intercalate altre, nel senso di rivestire i piedritti con muratura curva, di adottare anche il rivestimento del fondo con l'arco rovescio e di profilare la sezione della galleria secondo un'ovale policentrica, avvicinantesi al profilo circolare man mano che peggiorano le qualità dei terreni da attraversare. E si intravede la difficoltà della risoluzione preventiva più conveniente del problema, strettamente e quasi esclusivamente legato alla natura e qualità dei terreni, natura e qualità che raramente si possono conoscere con esattezza a priori.
La Direzione generale delle ferrovie dello stato ha fissato, ad esempio, sei tipi di forme da adottarsi nelle diverse condizioni, con variazioni negli spessori del rivestimento. Tali tipi si possono individuare: 1. senza rivestimento; 2. con rivestimento della sola calotta; 3. con rivestimento completo e senza arco rovescio; 4. con arco rovescio; 5. con arco rovescio rinforzato; 6. a profilo circolare.
Allo scopo di dare un'idea di alcuni tipi e soprattutto di mostrare in modo assai evidente la grande variabilità delle forme e degli spessori del rivestimento, si riportano, per il caso di linee a doppio binario a scartamento normale, nella figura 2, il tipo con rivestimento della sola calotta, il tipo con rivestimento completo e senza arco rovescio (comunemente chiamato, per la sua forma, a ferro di cavallo), e il tipo adottato nel tratto più difficile della galleria di Ronco (linea succursale dei Giovi), per il quale il profilo circolare è accoppiato a grandi spessori (il n. 3 contempla le due soluzioni: con arco rovescio e con platea di calcestruzzo).
Lo studio più importante della sezione di galleria riguarda il caso dei terreni fluenti o scorrevoli esercitanti forti pressioni verticali (dall'alto al basso e anche viceversa) e laterali. Per i terreni ordinarî e per le rocce l'ingegnere può risolvere sempre, in generale, il problema della determinazione delle sezioni normali delle gallerie abbastanza facilmente, soprattutto approfittando dell'esperienza dei molti lavori eseguiti. Per il caso più sfavorevole è ammessa da tutti l'adozione del profilo pressoché circolare o circolare senz'altro. Ed è anche ammesso che lo spessore del rivestimento debba essere pressoché costante, salvo gl'ingrossamenti dei piedritti.
Le deduzioni geologiche e soprattutto le trivellazioni o assaggi diretti possono fornire indicazioni preziose sulla natura dei terreni da attraversare. In base ad esse, in base all'esperienza dei lavori analoghi eseguiti e, quand'è possibile, in base a constatazioni dirette, si avrà modo di fissare le idee sull'intensità della spinta massima. Ammesso il profilo circolare e fissato il valore della spinta, si può procedere in modo abbastanza semplice e sufficientemente attendibile alla verifica di stabilità degli spessori del rivestimento ricorrendo alla teoria matematica dell'elasticità applicata allo studio degl'involucri cilindrici di spessore rilevante. Il punto delicato del problema riguarda sempre la valutazione delle forze esterne, per la quale occorre rimettersi soprattutto alle constatazioni di fatto. In generale quindi la definitiva verifica di stabilità verrà eseguita in corso di lavoro o a lavoro ultimato. Si deve poi avvertire che il considerare solo la resistenza del rivestimento come completo è, all'atto pratico, piuttosto una concezione astratta, per realizzare la quale è necessario ottenere isolatamente la stabilità di ciascuna delle parti essenziali in cui per necessità di esecuzione deve essere suddivisa la costruzione del rivestimento, cioè dei piedritti, della calotta e dell'arco rovescio.
Le ipotesi che sono state fatte per la determinazione delle spinte a grande profondità non hanno, si può dire, alcun valore all'atto pratico. Si è cercato quindi di procedere in certi casi a determinazioni effettive di spinte durante i lavori, seguendo un indirizzo razionale, e cioè deducendo il valore delle pressioni dall'esame delle condizioni relative alle deformazioni e alle rotture delle diverse membrature delle armature provvisorie di legname adoperate per sostenere il terreno al contorno dello scavo aperto. Il merito d'aver proceduto per i primi a siffatte determinazioni spetta ai tecnici italiani e precisamente agl'ingegneri del servizio costruzioni della Società per le strade ferrate del Mediterraneo, che ebbero ad occuparsi, a partire dal 1887, dell'ultimazione e ricostruzione di una tratta della galleria di Ronco, di cui sono note ai competenti le molte peripezie dipendenti dalla cattiva qualità dei terreni e da altre particolari ragioni.
È un campo di studi e di esperienze nel quale c'è ancora molto da fare. Qualche dato di grande massima si può peraltro già indicare; si può ritenere, ad es., che la spinta a grandi profondità non superi 10 tonn./m2. nei terreni sabbiosi asciutti o analoghi; 30 tonn./m2. nei terreni argillosi asciutti o simili e 60 tonn./m2. nei terreni argillosi scorrevoli o imbevuti d'acqua. E si può aggiungere che per un dato terreno (di angolo d'attrito, peso specifico e caratteri tutti noti) in generale la spinta non aumenta più all'aumentare dell'altezza del masso soprastante oltre un determinato valore; in generale, si è detto, perché la spinta può essere per certi terreni (ad esempio, le argille scagliose e gli schisti argillosi) anche funzione del tempo nel periodo in cui le superficie di escavo rimangono scoperte.
In conclusione, il problema dello studio delle sezioni d'una galleria è assai complesso, in quanto dipende soprattutto dalla natura dei terreni da attraversare, e cioè da elementi non valutabili esattamente se non durante l'esecuzione dell'opera. Ciò spiega come spesso si impongano varianti nel corso del lavoro.
Esecuzione dei lavori. - Nello studio del progetto d'una galleria e soprattutto per la sua esecuzione è necessario pensare alle operazioni di tracciamento dell'asse sul terreno. Tali operazioni sono d'ordine geodetico e topografico e riguardano il tracciamento esterno e quello interno. Il primo consiste nel segnare sul terreno l'intersezione di questo con la superficie cilindrica a generatrici verticali avente per direttrice l'asse della galleria. Mediante il tracciamento esterno si riporterà poi l'asse medesimo nell'interno della costruzione man mano che progrediscono i lavori di scavo, cioè si farà il tracciamento interno.
Per gallerie di piccola importanza, specialmente se ad esse rettilineo, è spesso possibile il tracciato diretto. Ciò accade, ad es., quando da un punto situato sulla sommità del colle che deve essere attraversato dalla galleria sia possibile vedere i punti d'imbocco. In questo caso è facile determinare gli elementi geometrici della galleria ed è facile individuare il piano assiale che servirà per il tracciamento interno.
Il tracciamento esterno assume notevole difficoltà e importanza quando si tratti di lunghi trafori da eseguire sotto vette elevate (caso del Cenisio, del Gottardo, del Sempione, ecc.). Per la lunghezza dell'opera e soprattutto per l'elevazione delle vette giacenti tra i due imbocchi, il tracciamento diretto dell'asse esterno riesce difficile assai o impossibile. Tale tracciamento si deve allora stabilire con una rete di triangoli o triangolazione passante per gl'imbocchi, la quale deve necessariamente appoggiarsi almeno ad una base che si farà passare per uno degl'imbocchi o si sceglierà anche a distanza per poter avere un terreno che meglio si presti alla misura esatta della lunghezza della base stessa, operazione della massima delicatezza. La misura degli angoli può essere invece fatta con molta approssimazione e anche abbastanza sollecitamente. La risoluzione della triangolazione porta in definitiva a stabilire la distanza fra gl'imbocchi e il loro dislivello, nonché, s'intende, la direzione dell'asse della galleria. Le operazioni geodetiche devono inoltre fissare, quando esistono, la posizione dei punti d'attacco intermedî sia per pozzi sia per finestre, posizione planimetrica e altimetrica, e gli elementi in lunghezza e inclinazione relativi ai pozzi e alle finestre.
Tutte le indicate operazioni per il tracciamento esterno dell'asse offrono in generale grandi difficoltà per le condizioni del terreno su cui devono essere condotte, ed è bene quindi che per controllo esse vengano compiute almeno due volte da due squadre indipendenti e in tempi diversi. Si deve ricordare invero che da queste operazioni dipendono quelle relative al tracciamento interno, e quindi gl'incontri esatti degli scavi, che procedono in senso contrario dagli imbocchi e dagli attacchi intermedî. Le difficoltà di una perfetta riuscita del lavoro aumentano quando l'asse sia curvilineo o mistilineo e soprattutto con la lunghezza del traforo; e per ciò si cerca sempre per lunghe gallerie di adottare il tracciato rettilineo, raccordandolo poi, quando occorre, con brevi tratti curvilinei agl'imbocchi. Nel caso di una galleria rettilinea, per poter eseguire poi il tracciamento interno, occorre anzitutto prolungare il tracciamento esterno da una parte e dall'altra rispetto ai due imbocchi, per fissare i punti dai quali si possa dare con opportuno strumento la direzione dell'asse nel lavoro sotterraneo. Il tracciamento interno determina appunto la direzione e l'altimetria dello scavo sotterraneo. Variano le modalità secondo che si tratta di galleria rettilinea o curvilinea, di galleria attaccata dai soli imbocchi o anche in punti intermedî. Per la direzione e per attacchi dai soli imbocchi sostanzialmente si tratta, per le gallerie rettilinee, di prolungare man mano il piano assiale per mezzo di fili a piombo che vengono collocati sull'asse con la guida dello strumento di direzione su indicato, e per le gallerie curvilinee di individuare successivi punti dell'asse in curva a piccola eguale distanza fra loro.
Tutte le operazioni di tracciamento in genere debbono essere verificate e controllate ripetutamente. Si tratta peraltro qui di problemi geometrici e quindi per essi, seguendo procedimenti rigorosi di misura con gli strumenti assai perfezionati che la meccanica di precisione attualmente fornisce e rigorosi procedimenti di calcolo, si possono ottenere risultati pratici assai notevoli per l'approssimazione. Per la galleria del Sempione, della lunghezza di circa 20 km., attaccata dai soli due imbocchi, l'incontro delle avanzate avvenne a m. 10.376 dall'attacco nord e si ebbero i seguenti piccoli errori per l'asse: spostamento laterale mm. 202; differenza di livello mm. 87; errore di lunghezza mm. 790.
Per l'esecuzione dei lavori, quando si tratta di galleria di qualche importanza, si devono predisporre con particolare cura ai due imbocchi in generale e anche in corrispondenza degli attacchi intermedî, gl'impianti dei cantieri con vie d'accesso comode e sufficienti. Con tali impianti si provvede al fabbisogno inerente ai diversi servizî occorrenti per i lavori. I servizî stessi riguardano le seguenti operazioni: escavo o abbattimento delle rocce; armature provvisorie; rivestimento; trasporti del materiale; ventilazione; illuminazione; eduzione delle acque sotterranee. Oltre, s'intende, quanto si riferisce alle abitazioni e a tutte le altre necessità del personale dei lavori. Occorre anzitutto provvedere per la forza motrice necessaria per i diversi lavori e servizî, in relazione anche alle condizioni secondo cui dovrà svolgersi il lavoro nello spazio e nel tempo. E si studia se conviene per essa ricorrere ad un impianto termico o ad uno idro-elettrico secondo le particolari circostanze influenti nel caso.
L'escavo o abbattimento della roccia può essere fatto a mano, per lavori modesti e per terreni non molto duri, anche se si ricorre all'azione degli esplosivi, o meccanicamente per mezzo delle perforatrici, nel caso di rocce di notevole durezza e di gallerie abbastanza estese.
Non si può dire a priori quale tipo di perforazione meccanica e di perforatrici sia preferibile. Influisce anche qui sul rendimento la qualità della roccia da scavare. La scelta è quindi fatta con riferimento all'esperienza di precedenti lavori in condizioni analoghe oppure con prove sperimentali dirette. Si può ricordare, ad es., che non si consiglia l'uso di perforatrici ad acqua compressa nel caso di rocce alterabili e di scarico difficile dell'acqua; al contrario le perforatrici stesse, per ovvie ragioni, saranno da preferirsi nei trafori in roccia buona e dove si prevede di avere temperature elevate nella roccia stessa e quindi nel cantiere di lavoro.
Il primo impiego dell'aria compressa nelle macchine perforatrici è stato fatto per il traforo del Cenisio. Si potrà discutere se spetti maggior merito ai tecnici piemontesi Grattoni, Grandis e Sommeiller o all'ingegnere milanese Piatti: comunque spetta a inventori italiani il merito dell'applicazione, estesasi poi in misura quasi imprevedibile nei campi più varî.
L'esecuzione dei lavori di abbattimento della roccia per mezzo delle perforatrici è fatta praticando dapprima sulla fronte dello scavo all'avanzata (fronte che ha di solito dimensioni di almeno m. 2,50 in larghezza e m. 2,80 in altezza per gallerie ferroviarie comuni) un certo numero di fori sul contorno (ad es., otto), e nella zona centrale (tre o quattro), fori che possono avere profondità variabile, di solito, da m. 1,20 a m. 1,80 e che hanno in generale un andamento lievemente convergente verso la parete anteriore dello scavo per ottenere il più razionale sfruttamento degli esplosivi.
Per avere una maggiore rapidità di lavoro si adoperano anche due o quattro perforatrici montate su un unico affusto, per modo da poter fare due o quattro fori contemporaneamente. Il consumo delle punte o fioretti è un buon indice della durezza della roccia, mentre il consumo degli esplosivi può dare un'ottima indicazione del grado di omogeneità e di compattezza. Predisposti i fori, viene introdotto l'esplosivo occorrente e poi si provoca con l'accensione delle micce l'azione dell'esplosivo stesso e quindi la caduta di un nucleo di roccia. Se si suppone di avere un'avanzata anche di soli m. 2,00 per m. 2,50 e d'aver fatto fori profondi m. 1,50, il volume del masso che dovrebbe cadere in frammenti più o meno grossi risulterà di metri cubi sette e mezzo. Basta ricordare ciò per comprendere subito che l'operazione più laboriosa non è quella della preparazione dei fori (che può richiedere in media un paio d'ore), ma è la successiva e cioè quella dello sgombro e trasporto del materiale abbattuto, operazione detta marinaggio. Lo spazio ristretto e le condizioni tutte del lavoro, che non può essere fatto meccanicamente, richiedono in media un tempo almeno doppio del precedente e cioè circa quattro ore. Risulta da ciò che anche nel caso favorevole supposto, il nucleo d'avanzata lungo m. 1,50 richiederà almeno sei ore fra escavo, trasporto, ecc. Il lavoro è di solito continuo (si cambiano gli operai dopo una muta di otto ore in condizioni buone), e quindi nelle 24 ore del giorno potranno escavarsi quattro nuclei di m. 1,50 e cioè si potra fare un avanzamento di m. 6,00. Tale avanzamento è già notevole; peraltro in condizioni più favorevoli, con fori anche più profondi, ecc., si sono raggiunti in certi casi m. 8 e m. 9 di avanzamento giornaliero. Per contro, nel caso di terreni cattivi, spingenti, ecc., la misura dell'avanzamento per la necessità di armare subito lo scavo, per la presenza dell'acqua, ecc., può scendere persino a m. 1 ed anche a m. o,50 al giorno. S'intravede bene da tutto ciò che le gallerie lunghe, particolarmente se attaccate dai due soli imbocchi, richiedono per forza di cose un tempo notevole per la loro costruzione. Si tratta di lavori per i quali anche con i potenti mezzi meccanici odierni non è possibile di abbreviare oltre un dato limite l'ultimazione delle opere: esiste cioè pure qui un tempo tecnico strettamente necessario. E ciò a prescindere dalle gravissime difficoltà che si presentano talvolta improvvise e che non potevano in generale prevedersi, come si è già accennato, quali quelle dipendenti dai distacchi improvvisi o fornelli, dalle irruzioni potenti di acqua in pressione e talora a temperatura elevata, dalle emanazioni di gas, da cavità sotterranee grandiose nelle quali qualche volta si è trovata a sboccare l'avanzata, ecc., tutte legate alla natura del sottosuolo, natura che detta legge nella scelta più opportuna di tutti i procedimenti di lavoro. Per tale ragione risulta evidente la necessità di visite frequenti alla testata degli scavi, e cioè alla fronte dell'avanzata, dei tecnici preposti all'esecuzione dell'opera, visite dirette ad accertare la qualità dei terreni, i loro caratteri, l'andamento degli strati, la presenza delle acque, la facilità dei distacchi, le alterazioni delle rocce scoperte, ecc.; in una parola tutte le condizioni di fatto che possono permettere di valutare e prevedere, per quanto è possibile, le difficoltà, proporzionandovi i mezzi d'opera e i procedimenti di lavoro.
Il servizio di escavo o abbattimento della roccia è spesso il più importante e il primo da organizzare; ad esso tien dietro, quando non è immediatamente e intimamente collegato, quello delle armature provvisorie e del rivestimento definitivo. Non è frequente il caso in cui lo scavo che si apre all'avanzata possa rimanere senza armatura provvisoria. Tale armatura può essere anche di lieve entità, e può essere assai robusta, sempre secondo i terreni. Una delle più comuni per il cunicolo di avanzata è costituita dai quadri o riquadri di legname (formati in generale da due ritti, da un cappello e da una soglia), i quali possono essere collocati anche assai vicini fra loro ed avere per di più verso il terreno un rivestimento di tavole dette marciavanti, per la funzione che hanno nel periodo di escavo, a mano in questo caso, prima di poter porre in opera il riquadro successivo; rivestimento che è necessario per sostenere ovunque il terreno tendente a franare. Nell'esporre i diversi metodi di esecuzione dei lavori si avrà occasione, più innanzi, d'illustrare l'indicata armatura, e di mostrare come per i terreni molto spingenti l'armatura più razionale sia quella a botte e non a riquadri. Naturalmente quest'ultima è più semplice e si presta ad essere ampliata lateralmente e sotto in modo da ottenere, come si vedrà per il sistema belga, l'armatura completa a ventaglio corrispondente a tutto il vano della parte superiore della galleria o calotta. Occorrono poi, s'intende, le centine per la costruzione dell'arco di calotta, per le quali si può anche far uso di struttura metallica. Occorrono infine appropriate armature per l'estensione dello scavo corrispondente alla parte inferiore, là dove devono costruirsi i piedritti, successivamente alla calotta, seguendo l'originario sistema belga, come si vedrà, per i terreni di consistenza buona o media e tali da non richiedere l'arco rovescio. S'intravede che armature provvisorie e rivestimento occupano diverse fasi, e cioè si passa in tempi successivi dalla più semplice a quella completa, per modo che il cantiere di lavoro richiede dallo scavo di avanzata alla galleria rivestita e finita un certo sviluppo longitudinale che può essere anche di qualche centinaio di metri. Il servizio dei trasporti del materiale (all'esterno di quello scavato, all'interno di quello occorrente per le armature e per il rivestimento) vien fatto in generale per mezzo di vagoncini speciali appropriati alle diverse zone di lavoro, scorrenti su binarî a scartamento ridotto. La trazione può essere esercitata da uomini, a mano, nelle zone più avanzate e più difficili; può essere a cavalli e anche meccanica per i percorsi lunghi. Nella trazione meccanica s'impiegano solitamente, per non peggiorare le condizioni igieniche del cantiere di lavoro, piccole locomotive ad aria compressa o elettriche.
Particolare importanza per le lunghe gallerie ha poi il servizio relativo alla ventilazione (e inumidimento dell'aria, quand'è necessario). Tale servizio, che richiede speciali impianti nel cantiere all'esterno, e in galleria, per i ventilatori, per le condotte, ecc., è in relazione alle condizioni igieniche dell'ambiente di lavoro, particolarmente nelle zone più avanzate, e anche alla necessità, in certi casi, di ritardare o diminuire le alterazioni dei terreni in corrispondenza allo scavo aperto. Va ricordato per il primo punto di vista che nella galleria del Sempione la temperatura massima della roccia raggiunse i 56° e quella dell'aria nell'ambiente di lavoro i 34, per il secondo, che l'energica ventilazione effettuatasi nella grande galleria dell'Appennino per la Bologna-Firenze, a temperatura moderata, ridusse notevolmente le difficoltà dipendenti dalle alterazioni dei terreni argillosi in genere. Ovvia è la necessità del servizio d'illuminazione, a cui si può provvedere in modo diverso. Occorre appena avvertire che la possibilità di emanazioni di gas e inerenti pericoli hanno portato alla costruzione di lampade speciali di sicurezza per i minatori.
L'eduzione delle acque sotterranee, che si hanno quasi sempre e che possono essere in quantità rilevante, non dà luogo a speciali difficoltà se può avvenire naturalmente verso l'esterno secondo opportune livellette. Rappresenta invece un servizio assai cospicuo, per gl'impianti di pompe occorrenti e per la forza motrice richiesta, quando si tratta di convogliare all'esterno le acque degli attacchi in contropendenza e, specie, quelle che si raccolgono verso il fondo dei pozzi negli attacchi intermedî.
Metodi diversi di esecuzione. - Si hanno metodi comuni, cioè abbastanza diffusi, e metodi eccezionali, riservati cioè a casi speciali. Fra i metodi comuni si può fare una distinzione, in quanto qualche volta si procede per escavo a sezione completa o a piena sezione e nella maggior parte dei casi invece ad attacco parziale. Con l'attacco a piena sezione viene scavata e armata tutta la sezione, per modo che il rivestimento procede parallelo e completo. Tale sistema si adotta per terreni in condizioni almeno medie, e anche per essi ha limitate applicazioni.
I sistemi ad attacco parziale sono sempre i più comuni: con essi si apre dapprima lo scavo in una sola parte della sezione col cunicolo di avanzata, si procede alla sua armatura, e poi si estende lo scavo e l'armatura sino ad avere per fasi diverse, con lavori frazionati, il rivestimento completo e la galleria finita. I metodi ad attacco parziale sono caratterizzati dalla posizione dell'avanzata nella sezione della galleria ed hanno ricevuto il nome dal paese ove furono prima applicati. Si ha cioè il sistema belga o in calotta, per il quale l'attacco d'avanzata è nella parte superiore; il sistema austriaco, poco usato, per il quale l'attacco iniziale è nella parte centrale; il sistema italiano o in cunetta, con il cunicolo di avanzata nella parte inferiore. La scelta del metodo d'esecuzione è in relazione alla natura dei terreni. Ad esempio l'attacco belga originario non è usato per terreni spingenti, con forti pressioni laterali ed anche dal basso all'alto, nel qual caso o si ricorre al sistema italiano, attaccando il lavoro in cunetta, oppure al sistema belga misto e cioè con la doppia avanzata, l'una nella parte inferiore, l'altra nella superiore, collegate ogni tanto fra loro da condotti verticali: sistema, questo, che è vantaggioso anche per l'impianto immediato del binarietto di servizio al piano inferiore e per la maggior comodità di rinviare le acque all'esterno, e che si usa moltissimo.
Il sistema belga originario è illustrato nella figura 3, che rappresenta la sezione longitudinale del cantiere di lavoro e, in sezione trasversale, le diverse fasi dei lavori. Si avverte che si tratta di galleria per ferrovia a un binario a scartamento normale e della caratteristica sezione a ferro di cavallo, senza arco rovescio, per terreni in condizioni medie di consistenza. Dalla figura si rileva chiaramente l'armatura a riquadri del cunicolo di avanzata, l'armatura a ventaglio per gli allargamenti laterali o larghi di calotta con le longarine, la centina per il vòlto di calotta, le armature per il vano inferiore e per la costruzione dei piedritti per sottomurazione, ecc., il tutto come venne indicato anche in precedenza. Le figure stesse indicano l'ordine dei lavori di scavo e di rivestimento in alcune delle più importanti e caratteristiche fasi.
Il sistema italiano o in cunetta fu applicato per la prima volta nella costruzione delle gallerie in terreni argillosi della linea Foggia-Napoli nel 1870. Si presta per le terre fortemente spingenti, per le quali torna assai opportuno gettare subito fra i piedritti, anche non ultimati, un potente arco rovescio per contrastare le forti spinte laterali e quelle dal basso all'alto. Si comprende quindi la necessità dell'avanzata nella parte inferiore. È stato in questa occasione che si è cominciato a veder bene come la spinta sia anche funzione del tempo nel periodo in cui le superficie di escavo rimangono scoperte. E quindi si è delineata la necessità di stabilire il canone fondamentale, ora sempre seguito, di tenere in questi casi le superficie di escavo il meno estese e per il minor tempo possibile scoperte, e di ventilare razionalmente e intensamente gli ambienti di lavoro in modo da tener basso il grado termico e igrometrico dell'atmosfera da cui molto dipende il processo di alterazione delle masse argillose. Il. procedimento di esecuzione deve essere fissato col programma più razionale, allo scopo di scavare e rivestire il più rapidamente possibile, lavorando in un cantiere che sia il meno esteso possibile in senso longitudinale.
Il sistema belga misto e cioè con la doppia avanzata è stato adottato anche per la grande galleria dell'Appennino della Bologna-Firenze. In questo lavoro le armature a riquadri del primo cunicolo di avanzata vennero razionalmente sostituite dall'armatura a botte. Si avanzava dall'imbocco Nord in un tratto assai difficile costituito da schisti argillosi con trovanti di calcare alberese. L'avanzamento non superava circa mezzo metro al giorno. Le armature di legname nel cunicolo dell'avanzata inferiore fatte col solito sistema dei riquadri e delle tavole marciavanti non erano sufficienti a contrastare le forti spinte. Dopo un po' di tempo e prima che fossero raggiunte dai più progrediti cantieri di scavo, la loro resistenza era vinta, la strada di servizio si ostruiva e il marinaggio veniva a essere fortemente ostacolato e financo impedito. Fu escogitato un sistema nuovo di rivestimento del cunicolo inferiore che, pur lasciando immutato l'intero diagramma di lavoro, ha dato risultati pratici di grande valore permettendo di raggiungere un avanzamento giornaliero di circa 2 metri. Il principio (fig. 4), consiste nel rivestire l'escavo con una serie di cunei di legno sino a formare un perfetto cilindro che poi sotto l'azione delle spinte concentriche, più o meno uniformemente distribuite sulla superficie esterna, si serra, si comprime e talvolta si deforma, ma non cede.
Sistemata e resa così sicura col rivestimento cilindrico, nell'avanzata inferiore (fig. 5, n. 1) la strada di servizio, si preparano i fornelli e si procede all'escavo del cunicolo per l'avanzata superiore (2). I materiali, a mezzo dei fornelli predisposti, scendono direttamente nei vagoncini e vengono rapidamente evacuati. Si abbattono poi le parti laterali (3) per formare il calottino e si libera lo strozzetto scendendo con l'escavo in (4) sino al piano d'imposta della calotta. Liberati in (5) i larghi di calotta s'impostano le centine e si costruisce la volta e, ultimata questa, si sgombra (6) e si demolisce il rivestimento sottostante. Successivamente si procede all'escavo dei larghi di strozzo (7) e alla costruzione dei piedritti. Infine asportando la parte inferiore (8) si completa la sezione con l'arco rovescio. La fig. 4 con le fasi più importanti e con le armature che si fanno sempre susseguire agli escavi e con tutte le tubazioni di servizio, può dare un'idea abbastanza completa dell'ambiente in cui si svolge questo lavoro. Nella fig. 6 sono raccolte le corrispondenti fasi della costruzione della galleria in terreni meno spingenti e col vecchio sistema dei riquadri. Il diagramma di lavoro, brevemente esposto, ha pregi grandissimi e primo fra tutti quello dell'estrema semplieità e rapidità di trasporto del materiale d'escavo. Permette inoltre d'ingrandire gradualmente lo spazio disponibile e di far seguire rapidamente allo scavo la muratura. Il lavoro può, nelle argille scagliose, concentrarsi nel più breve spazio, come può, nei terreni migliori, estendersi e anche moltiplicarsi a mezzo di attacchi intermedî. Nella fig. 5 è posto in evidenza questo fatto: il cantiere di escavo e muratura raccolto così in soli 125 m. aveva prima che si raggiungessero gli schisti argillosi l'estensione di 382 m. I metodi eecezionali per l'esecuzione delle gallerie sono applicati in generale per i terreni eminentemente incoerenti (ad es., sabbie finissime del periodo glaciale impregnate d'acqua) e per tratti di sede di ferrovie o strade da collocarsi sotto corsi d'acqua, ecc.
Alcuni di questi metodi si avvalgono dell'aria compressa. Si ha così la costruzione delle gallerie per mezzo dello scudo (Schild, bouclier), il quale non è altro in fondo che un cassone orizzontale in cui gli operai lavorano allo scavo nell'aria compressa, analogamente a quanto si pratica nell'affondamento delle pile dei ponti. In altri casi invece riesce più opportuno, se il dislivello fra il terreno e il piano della galleria non supera m. 25 o al massimo m. 30, provvedere all'esecuzione della galleria mediante l'affondamento verticale di cassoni ad aria compressa, nei quali si costruisce il completo rivestimento murario, protetto dall'incamiciatura metallica. È necessario, per ovvie ragioni, lasciare fra un cassone e l'adiacente un piccolo intervallo, in corrispondenza al quale la galleria viene poi completata lavorando in senso orizzontale.
Un altro metodo eccezionale è quello che si avvale del congelamento (sistema Poetsch). Mediante apposito impianto si provoca il congelamento della zona di terreno incoerente e imbevuto d'acqua entro cui deve aprirsi lo scavo e costruirsi la galleria. Nella massa così rassodata il lavoro può eseguirsi superando lievi difficoltà. Il metodo vale specialmente per gallerie di sezione piccola da costruirsi per miniere.
È necessario completare agl'imbocchi le gallerie con la costruzione del portale e relativi accessorî, come appare dalle figg. 1 e 8. Nelle gallerie ferroviarie occorre aprire lateralmente a opportune distanze delle nicchie di ricovero per il personale e anche delle camere per deposito attrezzi, ecc. Anche per le gallerie ferroviarie ultimate e già in esercizio può occorrere, particolarmente se la trazione è a vapore, provvedere per un adeguato impianto di ventilazione.
La manutenzione delle gallerie dev'essere accurata e si devono fare visite periodiche al rivestimento per accertare le sue condizioni, provvedendo prontamente alle riparazioni ove occorra. Si presenta talora il problema del raddoppio del binario d'una ferrovia. Per i tratti di sede in galleria si è proceduto talvolta all'ampliamento della sezione primitiva a un binario. Si ha così un lavoro assai delicato dovendo mantenere l'esercizio della linea. Si preferisce in generale costruire un'altra galleria parallela a un binario, alla distanza di 15÷20 metri dalla prima, raccordando opportunamente i binarî ai due imbocchi. Così si è fatto recentemente per il raddoppio della Genova-Spezia. Per il traforo del Sempione si fecero due gallerie distinte, com'è noto, completandone però una sola in un primo tempo. La soluzione presentò qualche vantaggio nel periodo della costruzione. Si deve però osservare che nell'esercizio, per ovvie ragioni, è di gran lunga preferibile avere i due binarî riuniti in un'unica galleria a sezione adeguata.
Come già si ebbe occasione di accennare, può essere necessario sostituire a una trincea in terreni cattivi (franosi, ad es.) una galleria artificiale, a sezione circolare, alla quale può essere adiacente una trincea consolidata. Le figg. 7 e 8 dànno un chiaro esempio di una di tali gallerie (linea Tortona-Arquata); la prima rappresenta i lavori in corso nella zona d'imbocco (Arquata) la seconda il particolare dell'imbocco stesso con la trincea d'approccio consolidata e con la vista dell'imbocco della vicina galleria naturale di Monterosso.
Si è pure accennato che le gallerie per le strade ordinarie non hanno in generale notevole sviluppo. Vi sono peraltro esempî di importanti gallerie anche per le vie comuni. In Italia la strada Gardesana occidentale, aperta all'esercizio nel 1931, opera che rappresenta un vero ardimento della tecnica, nei 28 chilometri fra Gargnano e Riva, corre per un quarto in galleria e per tre quarti allo scoperto. Le gallerie stradali debbono essere sufficientemente illuminate, il che si ottiene con l'apertura di finestroni laterali. La fig. 9 rappresenta una delle gallerie della Gardesana, rivestita di calcestruzzo e con finestroni.
Ventilazione delle gallerie. - La ventilazione può occorrere tanto per le gallerie in costruzione quanto per le gallerie in esercizio.
Nell'avanzamento dei lavori è necessario provvedere a mantenere l'atmosfera in buone condizioni di respirabilità e a una temperatura poco elevata. Le condizioni di respirabilità divengono cattive, più che per la mancanza d'ossigeno, per l'inquinamento dovuto alla respirazione delle persone e degli animali addetti ai lavori, e ai gas eventualmente impregnanti il terreno scavato o prodotti nelle esplosioni delle mine.
Il quantitativo di aria fresca da immettere nello scavo è in relazione agl'indicati elementi, nonché alle temperature che si incontrano ed alle eventuali sorgenti d'acqua calda che dànno vapore. La buona ventilazione è necessaria per norma igienica e per il miglior rendimento del lavoro, sia in quanto riguarda gli operai, sia, in molti casi, in quanto si riferisce alla migliore conservazione della stabilità dei terreni scavati.
Si verifica un ricambio d'aria in via naturale per i movimenti che hanno origine tra masse gassose a diversa temperatura, quali sono in generale l'aria dei cunicoli e l'atmosfera all'esterno. Intervengono inoltre a migliorare le condizioni dell'ambiente fenomeni di miscela. La ventilazione naturale è favorita anche dall'apertura di pozzi, ma essa nel complesso risulta sufficiente solo in casi eccezionali.
Quando non si possa fare assegnamento sull'efficacia della ventilazione naturale, è necessario ricorrere alla ventilazione artificiale mediante apparecchi meccanici che aspirano direttamente l'aria viziata dalla galleria, producendo così in questa una depressione, per effetto della quale viene richiamata naturalmente nell'interno l'aria pura proveniente dall'imbocco; oppure questi apparecchi immettono direttamente nei cantieri di lavoro dell'aria fresca e pura che a sua volta espelle quella viziata. Nel primo caso si ha la ventilazione meccanica aspirante, nel secondo caso la ventilazione soffiante. Tanto per l'una quanto per l'altra occorrerà una tubatura che, partendo dal punto dove si trova l'apparecchio, percorra la galleria per arrivare sin presso alla fronte d' attacco. Per un complesso di ragioni si dà attualmente in generale la preferenza, specialmente per le gallerie molto lunghe e dove si hanno molti cantieri di lavoro, al sistema di ventilazione soffiante anziché a quello aspirante. In entrambi i sistemi la parte essenziale dell'impianto consiste nella conduttura per l'aria e nei ventilatori. Questi, con piccola diversità di rendimento e quasi nessuna complicazione del meccanismo, possono indifferentemente funzionare da aspiranti o da soffianti. I ventilatori oggi in uso sono generalmente a forza centrifuga e vengono installati fuori della galleria.
Per provvedere alla ventilazione delle gallerie durante la costruzione, tenuti presenti i concetti esposti, si può dire nel complesso che le diverse modalità di dettaglio adottate in molti lavori hanno fissato in conclusione i seguenti diversi sistemi: 1. Separare, mediante un condotto di legno o anche un tavolato o una volterrana provvisoria, la sezione della galleria in due parti, di cui la inferiore si mette in comunicazione con un camino, naturale o artificiale, alla bocca del quale si crea un'aspirazione dell'aria o per azione termica (focolare) o meccanica (ventilazione). 2. Mandare nei cantieri di lavoro, mediante una tubatura di gran diametro, dell'aria compressa a bassa pressione, soffiatavi a mezzo di ventilatori centrifughi o di macchine soffianti a cilindri. 3. Immettere in galleria, per mezzo di apposito cunicolo, scavato parallelamente alla medesima, a lato di essa o inferiormente, l'aria soffiatavi con ventilatori centrifughi. Si ricorda, ad es., che il primo sistema è stato applicato al Cenisio, il secondo all'Arlberg, il terzo al Sempione.
Nelle gallerie aperte all'esercizio si devono tenere presenti, per provvedere adeguatamente alla ventilazione, il viziamento dell'atmosfera, l'elevamento della temperatura e quello del grado di umidità. Il viziamento dell'atmosfera perde importanza quando si adotta la trazione elettrica. L'elevamento del grado d'umidità assume importanza molto maggiore che per le gallerie in costruzione, perché l'umidità deteriora il materiale d'armamento, riduce il valore dell'aderenza e diminuisce l'isolamento delle linee di contatto della trazione elettrica. La trazione a vapore accresce l'umidità dell'ambiente col vapore di scappamento. Nelle lunghe gallerie la ventilazione è in generale richiesta anche con la trazione elettrica perché l'umidità si ha sempre per le immancabili filtrazioni d'acqua ed eventualmente per il vapore proveniente da sorgenti calde.
La ventilazione naturale è attiva se gl'imbocchi si trovano a quota notevolmente diversa ed è più favorita in quelle a doppio binario a causa della maggior sezione. Non si può peraltro fare sicuro assegnamento su essa, specialmente per gallerie lunghe. Ed è pur qui necessario ricorrere alla ventilazione meccanica.
Il fabbisogno di aria aumenta con l'umidità e le temperature incontrate. Aumenta inoltre per la trazione a vapore col traffico e la pendenza. E invero i convogli ascendenti vi permangono più a lungo per la limitata velocità e mandano molto fumo per la combustione più spinta allo scopo di avere la potenza oecorrente per superare la salita. La ventilazione deve anche essere tale da impedire ai prodotti della combustione di intaccare il materiale di armamento. La ventilazione di una galleria in esercizio si ottiene muovendo la colonna d'aria esistente in essa, con lo stabilire una differenza di pressione tra i due imbocchi.
Quando la galleria non è percorsa da treni riesce abbastanza facile determinare tale differenza di pressione. Per l'analoga determinazione durante il transito dei treni il procedimento è più laborioso. Generalmente però, fissato il regime della circolazione dei treni, si stabilisce sperimentalmente la differenza di pressione tra i due imbocchi necessaria per avere in galleria una corrente che mantenga l'atmosfera in buone condizioni per la respirabilità e per la conservazione del materiale.
La differenza di pressione tra gl'imbocchi si ottiene con un metodo che utilizzi bene l'energia fornita ad una massa d'aria da un ventilatore o da un complesso di ventilatori. Ha dato buona prova il sistema dell'ing. Saccardo che si serve di un iniettore anulare posto nello spazio che sta tra il perimetro della sagoma limite ed il rivestimento della galleria. Il sistema stesso può agire tanto per sola compressione dell'aria nella camera dell'iniettore quanto per aspirazione e compressione.
Quando esiste il cunicolo o galleria inferiore di servizio, di cui al terzo sistema accennato per la ventilazione delle gallerie in costruzione, si può ricorrere ad un più economico sistema di ventilazione servendosi di tale cunicolo o galleria. Si procede nel seguente modo: verso la metà della galleria di servizio si mette un diaframma e in ciascuno dei due tronchi si apre la comunicazione con la galleria superiore. L'aria spinta da entrambi i capi della galleria di servizio, entra verso il mezzo in quella per l'esercizio e provoca il movimento della colonna d'aria verso le due estremità della galleria, la quale resta così sempre con aria rinnovata.
Bibl.: G. Stabilini, Costruzione delle gallerie, Bologna 1886; G. Tomasatti, La perforazione meccanica e la costruzione di gallerie entro rocce spingenti, Padova 1900; Società italiana per le strade ferrate del Mediterraneo. Servizio delle costruzioni, Relazione sugli studî e lavori eseguiti dal 1885 al 1897, Roma 1900; G. De Marco, Tecnologia della costruzione delle gallerie con avanzata in corona, Napoli 1905; Società italiana per le strade ferrate meridionali. Esercizio della rete adriatica, Direzione dei lavori, Note sulla struttura dei terreni considerata riguardo ai lavori ferroviarî eseguiti dalla Società, Ancona 1905; id., Relazione sugli studî e lavori eseguiti dal 1897 al 1905, Roma 1906; G. B. Biadego, I grandi trafori alpini, Milano 1906; Ferrovie dello stato. Direzione generale, Modalità da adottarsi per la compilazione dei progetti dei manufatti, muri e gallerie, Torino 1907; S. Rotigliano, Costruzioni di strade e gallerie, Milano 1916; C. I. Azimonti, Sui rivestimenti delle gallerie, Roma 1916; id., Recenti ricerche nello studio dei progetti di lunghe gallerie, Milano 1918; V. Baggi, Costruzioni stradali, Torino 1926.