Kombilösung (o soluzione combinata) è il più grande progetto di trasporto rapido di massa che in Germania sia stato realizzato in una città di medie dimensione. Obiettivo principale quello di migliorare l’esercizio della rete ferrotranviaria Karlsruhe che nella sua parte centrale presenta livelli di esercizio prossimi alla congestione. Il progetto tranviario è una combinazione di tre differenti progetti:
- nuova galleria tranviaria sotto la Kaiserstraße tra Mühlburger e Durlacher Tor con un accesso sud da Marktplatz sotto Karl-Friedrich- ed Ettlinger Straße fino ad Augartenstraße;
- nuova tranvia in Kriegsstrasse tra Karlstor e Mendelssohnplatz;
- eliminazione della sede tranviaria tra Europaplatz e Plan de Corones e creazione di un’unica area pedonale.
A questi (da qui la soluzione “combinata”) si aggiunge la realizzazione di un nuovo sottovia stradale in parziale sostituzione di quello esistente dalla Karlstor a ovest del centro città.
Karlsruhe (letteramente “riposo di Carlo”), è una città extracircondariale dello stato federale del Baden-Württemberg; dopo Stoccarda è la città più grande del Land. Già capoluogo del vecchio Land del Baden, fino al 1945, la città è sede del distretto governativo di Karlsruhe e confina a nord, ovest e sud con l’omonimo circondario e la “regione del medio Reno superiore”. Fa inoltre parte della “Regione trinazionale metropolitana del Reno superiore”.
L’area urbana di Karlsruhe si estende tra Baden-Württemberg e Rheinland-Pfalz su una superficie di 997,3 km quadrati e conta 698.463 ab. (stima al 1/1/21).
Il nuovo tunnel tranviario
Il tunnel tranviario ha una forma a “T” ed è composto da due bracci: 2.451 m dell’Ost-West-Tunnel) e 891 m del Südabzweig (accesso sud) per uno sviluppo complessivo di 3.342 m.
Il tunnel est-ovest, a canna unica a doppio senso, è stato realizzato con scavo meccanizzato a mezzo di talpa (TBM) a contropressione di Terra (Earth Pressure Balance – EPB). Le TBM di tipo EPB sono utilizzate in terreni soffici o medio/soffici con un alto contenuto di argilla o limo argilloso.
Le aree di lavoro all’interno della macchina sono completamente sigillate contro la pressione esterna del terreno. Il mezzo attraverso il quale è supportato il fronte di scavo durante l’avanzamento di un EPB è rappresentato dal materiale di scavo stesso. Anche in caso di afflusso d’acqua, il materiale all’interno della camera di scavo deve essere mantenuto molto viscoso, ad es. attraverso l’introduzione di speciali additivi (schiume di condizionamento del terreno) che creano un fluido il più omogeneo e coerente possibile, al fine di consentire il trasferimento di pressione e facilitare l’estrazione del materiale dalla camera di scavo che si ottiene attraverso un trasportatore a coclea.
La pressione all’interno della camera di scavo deve essere sempre tenuta sotto controllo, per evitare crolli o ripercussioni in superficie; tale pressione viene quindi costantemente registrata da celle di carico. Durante la fase di scavo, la pressione viene controllata regolando la velocità di avanzamento e la velocità di rotazione della coclea, e altri tipi di sistemi possono far fronte a improvvise perdite di carico anche quando la TBM è ferma.
La sezione del tunnel ha un diametro interno di 8,20 m rivestito con conci precompressi di 40 cm di spessore. Il diametro all’estradosso è di 9,30 m; il piano del ferro (alla testa della rotaia) è 2,60 m sopra l’intradosso inferiore ovvero a 5,60 m sotto l’intradosso superiore ovvero 1,50 m sotto al centro geometrico della galleria. L’interasse dei binari è 3,05 m, la distanza tra l’asse del binario e la passerella laterale di emergenza è 1,60 m. Tale passerella, secondo i dettami della norma BOStrab è a 28 cm sopra il piano del ferro ed è larga 70 cm.
Lo scavo meccanizzato della talpa “Giulia” è iniziato con la discesa del mezzo alla stazione di Durlacher Tor, il 26 ottobre 2014, e l’attivazione la settimana successiva. Si è concluso il 7 settembre 2015 presso il pozzo occidentale in Kaiserplatz, al centro della attuale rotatoria. Lo scavo ha avuto una serie di difficoltà: in particolare presso Europaplatz e lungo Lammstrasse per l’interferenza con le fondazioni di Palazzo Karstadt (che non erano state adeguatamente rilevate) portando a un totale di 18 mesi di ritardo sul cronoprogramma iniziale. Ritardo in parte recuperato nello scavo della sezione Marktplatz – Kronenplatz, che è stato più rapido del previsto (30 m/giorno contro i 10 di Lammstrasse). Ulteriori ritardi nel completamento dello scavo meccanizzato si sono avuti a causa della sospensione dell’avanzamento di Giulia per 5 settimane a partire da metà marzo 2015, a causa di un cedimento del fondo della galleria in Marktplatz nel punto dove l’asse est-ovest incontra l’accesso sud e si sarebbe dovuto installare la doppia comunicazione.
I cedimenti superficiali, attentamente monitorati, non sono stati superiori ai 2 mm.
La rampa orientale da Durlacher Allee inizia subito dopo la comunicazione di nord-est superata la stazione di Durlacher Tor ed emerge dal portale orientale in Bernhardstrasse, terminando tra Buntestrasse e Gottesauer Platz. La livelletta ha una pendenza massima del 32,0 per mille, un raccordo sommitale di 1600 m di raggio e un raccordo inferiore di 2000 m, per una lunghezza di circa 430 m, di cui 230 m scoperti. La fermata tranviaria di Gottesauer Platz è stata spostata nel 2012 per lasciare spazio alla rampa.
La rampa occidentale di Kaiserallee inizia dopo il pozzo utilizzato per la discesa della talpa ed esce allo scoperto sul portale ovest poco a monte di Reinhold-Frank-Straße terminando circa a metà di Lessingstraße. La livelletta ha una pendenza massima del 49,5 per mille, un raccordo verticale superiore di 1600 m di raggio e uno inferiore di 5000 m, per una lunghezza di circa 430 m, di cui 150 m scoperti. Quella occidentale, per ragioni di spazio è la più ripida delle tre rampe. In questo caso, come la rampa est, la fermata tranviaria di Mühlburger Tor è stata spostata per consentire l’inserimento della rampa.
Il ramo sud del tunnel, a causa della sua breve lunghezza, non è stato scavato con la talpa ma con escavatori per i primi 250 metri fino alla stazione di Ettlinger Tor. Da qui lo scavo è proseguito con la tecnica della trivellazione orizzontale teleguidata. La macchina operatrice è una perforatrice (RIG) costituita da una struttura a piano inclinato con angolo variabile sulla quale trasla il carrello con l’albero di traslazione (tiro e/o spinta) e rotazione idraulica. La perforatrice opera su controllo di un sistema di guida esterno ed è alimentata da una centrale di produzione e pompaggio in pressione del fluido di perforazione e circolazione (con bentonite e/o polimeri/additivi). Anche in questo caso il sottosuolo è stato stabilizzato attraverso la tecnica del jet grouting. Il diametro interno del ramo sud è di 8,50 m: compresi i 45 cm di spessore di rivestimento interno in calcestruzzo gettato in opera e 30 cm di calcestruzzo proiettato si ottiene una dimensione esterna di 10,0 m di diametro. Le altre dimensioni interne coincidono con quelle del ramo est-ovest.
Il ramo sud corre ad appena 1,5-2,0 metri sotto il Karlsruhe Landgraben a una distanza di circa 1–2 m. la galleria a sud di Ettlinger Tor, così come la fermata del centro congressi, è stato realizzata lavorando dall’interno dello scavo entro una sezione interna di 7,85 metri di larghezza, 5,40 metri di altezza e pareti controterra di 80 cm di spessore.
La rampa di accesso sud che si origina dal ramo sud della galleria sfiora in Ettlinger Straße appena un metro oltre il civico 15 (a sud di Werderstraße) terminando pochi metri prima del sottopasso di Augartenstraße. La livelletta ha una pendenza massima del 35,0 per mille, un raccordo verticale sommitale di 1600 m e un raccordo verticale inferiore di 3000 m per una lunghezza di circa 320 m, di cui 210 m scoperti.
Le stazioni
Le stazioni sono in tutto 6: 4 sul tunnel est-ovest (Europaplatz, Marktplatz, Kronenplatz, Durlacher Tor) e 2 sull’accesso sud (Ettlingen Tor, Kongresszentrum) con la stazione Markplatz che ha una doppia coppia di banchine su entrambi gli allineamenti.
Le stazioni sono state realizzate con scavo dall’alto (cut&cover): lo scavo inizia dopo lo spostamento dei sottoservizi e la verifica della presenza di ordigni esplosivi (nota come BOE, qui in Italia). Il progetto originario prevedeva che le pareti della galleria fossero realizzate con paratie (pali trivellati affiancati) ma in diversi punti sono stati utilizzati dei diaframmi.
Karlsruhe sorge nella pianura alluvionale dell’Alto Reno, che ospita strati sedimentari di limi e sabbie profondi centinaia di metri; pertanto, non è possibile fare affidamento su strati duri di buona portanza ed è necessario lavorare sottofalda. Per la realizzazione dei diaframmi si fa ricorso alla tecnica del jet grouting ovvero all’iniezione nel terreno di una miscela cementizia ad alta pressione (fino a 600 atmosfere) attraverso piccoli ugelli. Le colonne sono state realizzate con la cosiddetta “sequenza primaria – secondaria” secondo la quale la realizzazione di una colonna si realizza dopo aver atteso la presa delle colonne adiacenti. Data la scasa portanza dei terreni le colonne sono state armate (con armatura metallica) in fase di getto per aumentare la loro resistenza meccanica. Stabilizzati i fianchi laterali della galleria si è provveduto al getto del solaio di copertura, utilizzando il terreno interno come sostegno/cassero. Nello scatolare pieno così ricavato si può iniziare a lavorare agli interni, scavando con braccio meccanico il vano di corsa e gli spazi per le banchine. La tecnologia del jet grouting è stata utilizzata anche per la formazione del ‘tappo’ di fondo della futura galleria. in questo caso la realizzazione della sottofondazione avviene mediante frantumazione del materiale presente con successivo mescolamento con composti cementizi. La miscela ottenuta, ampia quanto la soletta di copertura, determina un tappo rigido di appoggio con caratteristiche pressoché uniformi grazie al mescolamento.
Le banchine sono lunghe 100 metri e sono bipartite: una prima sezione di 80 m con un’altezza di 34 cm dal piano del ferro per l’incarrozzamento a raso sui tram a pianale ribassato. Una seconda sezione lunga 15 m ha un’altezza di 55 cm dal piano del ferro per l’incarrozzamento a raso delle prime due porte delle vetture ferrotranviarie. Le due sezioni di banchina sono collegate da una rampa lunga 5 metri. Il piano del ferro del tunnel è circa a 13 metri sotto il piano stradale.
Le fermate sono progettate per accogliere vetture in doppia composizione fino a una lunghezza di 75 metri secondo la norma BOStrab (per la costruzione e l’esercizio tranviario). La maggior parte delle fermate ha un mezzanino: una coppia di ascensori lo collegano al piano strada e al livello banchine.
La nuova tranvia in Kriegsstraße e il sottopasso stradale
Per fare spazio alla nuova galleria tranviaria ovvero la pedonalizzazione del centro della città è stato necessario realizzare anche due rilevanti interventi: un nuovo tracciato tranviario sulla Kriegsstraße, la demolizione del sottovia esistente in Ettlinger Tor e la realizzazione di un nuovo sottovia stradale collegato al parcheggio del centro commerciale Ettlinger Tor.
Il nuovo Karoline-Luise-Tunnel è stato realizzato a partire dall’esistente sottovia del Karlstor a ovest della città. Del sottovia preesistente è stata mantenuta la galleria e le rampe occidentali con due corsie per senso di marcia che nella nuova configurazione sono separate da una parete divisoria finestrata. Il vecchio sottovia si presentava simmetrico tra Lammstrasse e Kreuzstrasse con tre corsie in entrata da ovest e due corsie in uscita a est. Il nuovo sottovia presenta uno sviluppo maggiore ma una corsia per senso di marcia.
Ci sono due rampe (più corte rispetto a quelle del sottovia preesistente) in ingresso e uscita su Karls- ed Ettlinger Tor. I due sensi di marcia del tunnel sono separati da un muro perché, in superficie, il percorso del tram corre al centro delle rampe d’accesso. La corsia è larga 3,50 m, 3,25 m sulle rampe, con una corsia di emergenza larga 2,00 m nelle sezioni a singola corsia; le tratte a doppia corsia non hanno corsia di emergenza. Nel tunnel ci sono due marciapiedi di sicurezza larghi 1,00 m in destra e 1,45 m in sinistra. Il sottovia a singola corsia per senso di marcia ha una larghezza netta di 8,0 m; quello a due corsie 9,45 m.
L’impronta esterna tra Kreuzstrasse e Mendelssohnplatz è di circa 20,4 m. La superficie stradale è a circa 7-9 metri dal piano stradale esterno. La lunghezza totale del sottovia è di 1.360 m (canna sud portale est) ovvero 1.400 m (canna nord). L’impianto di ventilazione era stato progettato presso il Karlstor al posto dell’accesso est all’ex sottopasso pedonale: con decisione dell’8 aprile 2014 il Consiglio comunale ha deciso di fare a meno del pozzo d’aerazione sperimentando altre misure per ridurre gli inquinanti (al momento ventilatori disposti ogni 5 metri lungo la volta di copertura).
La questione dei costi
Un tema molto caldo, politicamente parlando, è stato quello dei costi del Kombilösung ritenuti fuori controllo. In vista del referendum consultivo del 2002, i costi complessivi erano valutati in 380 milioni di euro per il tunnel tranviario e 150 milioni di euro per la Kriegsstrasse, finanziati con Fondi federali per il 60% e statali per il 25%, lasciando il 15% al governo locale e alle imprese di trasporto. Questo primo quadro economico non comprende le spese amministrative e le opere complementari.
La richiesta di finanziamento presentata nel dicembre 2004 vedeva un quadro economico 495 milioni di euro, di cui 333 milioni per il tunnel del tram e 162 milioni per la Kriegsstrasse. La deliberazione di finanziamento del dicembre 2008 evidenziava circa 66 milioni di costi non ammissibili per i fondi federali, con la contribuzione del Land che scende dal 25% al 20%: ne consegue un incremento della contribuzione locale a 151 milioni. Secondo il nuovo quadro economico il conto è di 588 milioni di euro, di cui 172 milioni di contribuzione locale. La successiva gara d’appalto si basava su un costo complessivo di 638 milioni di euro. I costi ammissibili per la contribuzione federale sono 500 milioni, portando il mutuo integrativo richiesto da KASIG (Karlsruher Schieneninfrastruktur-Gesellschaft mbH, l’ente di scopo per la realizzazione e gestione del Kombi-Lösung) a 240 milioni.
Nel dicembre 2013 il quadro economico è aggiornato a 674 milioni di euro. Il 20 maggio 2015, Stuttgarter Zeitung riferisce che “i sussidi federali per i trasporti a impianto fisso erano in pericolo” perché l’Ufficio federale delle finanze aveva dubbi sulla redditività del progetto. In considerazione dell’incremento dei costi il rapporto economico benefici-costi rischia di scendere sotto a 1, il che significherebbe che il progetto non sarebbe ammissibile al finanziamento. La città e le parti favorevoli al progetto sono fortemente in disaccordo con questa presa di posizione e considerano impossibile il ritiro dei finanziamenti, mentre coloro che si oppongono al progetto vedono confermate le loro previsioni. A fine 2015 l’Amministrazione annuncia che i lavori sarebbero stati completati nel 2018. Il 28 ottobre 2016, a seguito di una nuova istruttoria, il consiglio federale di sorveglianza di KASIG ritira le sue perplessità, deliberando il nulla-osta al finanziamento ovvero al completamento dei lavori.
Il quadro economico del 2002 riportava 530 milioni di euro (380 milioni di euro la galleria dei tram e 150 milioni di euro per la Kriegsstrasse): l’ultimo aggiornamento riporta un valore finale pari a circa 1.450 milioni di euro (una relazione presentata dall’opposizione in consiglio comunale parla di un costo finale compreso tra 1.427,3 e 1.487,3 milioni di euro). Un incremento del 273% che l’Amministrazione ha attribuito a una congerie di fattori:
- il tasso di inflazione che su un arco di 20 anni assume un fattore di 121%;
- l’aumento dei costi delle materie prime e, conseguentemente, dei costi di produzione dei materiali da costruzione: un fattore pari al 152% concentrato nel periodo 2014-2021 che, al netto dell’inflazione, si traduce in un aumento differenziale dei costi di cantiere pari al 57%;
- la mancata indicazione dei costi amministrativi e di quelle che in Italia chiamiamo “somme a disposizione” nel primo quadro economico: voce che incide per un ulteriore 19% (comprensivo di IVA che in Germania è al 19% e, per le opere civili e gli impianti, al 5%).
Si giustifica quindi un incremento cumulativo del 197%: resta un tondo 76% che è attribuibile alle varianti in fase di costruzione ovvero agli effetti combinati di due opere (la galleria tranviaria e quella stradale) su una città di piccole dimensioni. La maggior parte delle riserve (65% circa) presentate dal consorzio di imprese afferisce però alla galleria tranviaria che da sola avrebbe avuto un costo di 998 milioni di euro. Che sui 3.342 milioni di costo finale restituisce un costo unitario di 298,6 milioni al km.
Si tratta di un costo elevato ma comunque inferiore ad altre realizzazioni equivalenti per tipologie e condizioni al contorno: si pensi al Nord-Süd stadtbahn di Colonia (la tedesca Köln, con un costo attuale salito a 2.422 milioni per 4,4 km di tunnel; 550 milioni al km) oppure la Noord/Zuidlijn di Amsterdam (linea 52, con un costo finale di 3.170 milioni per 9,7 km di gallerie; 326 milioni al km).
A mero titolo di analisi comparativa, può essere utile analizzare il progetto combinato di Karlsruhe con gli strumenti dell’Avviso numero 2 del nostro Ministero delle Infrastrutture e della Mobilità Sostenibili e in particolare con la metodologia semplificata dell’Appendice tecnica all’Addendum. A fronte di un quadro economico così ripartito:
Per quanto riguarda i costi di esercizio, l’offerta di servizio resta sostanzialmente invariata ma aumentano i costi di esercizio e manutenzione relativi al tunnel.
Per quanto concerne i benefici economici dell’opera, questi si concentrano in un incremento della domanda (su una domanda prepandemica al 2019 di 82,19 milioni di passeggeri quelli che utilizzerebbero servizi attraverso la nuova galleria sarebbero 73,8 milioni di passeggeri anno, a regime con 2,27 milioni di passeggeri anno in diversione modale dall’uso del mezzo proprio) dalle maggiori performance del sistema integrato in termini di miglioramento della velocità commerciale:
Le tabelle di calcolo restituiscono una analisi moderatamente positiva, nonostante il peso del costo capitale:
Il VAN (valore attualizzato netto a un tasso del 3%) su 25 anni di esercizio è positivo, per 63 milioni di euro. Il rapporto benefici-costi è di 1,07, il tasso interno di rendimento economico del 3,5% quindi superiore, seppure di poco, al tasso di sconto economico.
C’è da sottolineare che l’analisi è stata estesa su un periodo di esercizio di 25 anni, che è quello utilizzato per le opere tranviarie, ma il progetto di Karlsruhe è un’opera metropolitana (la vita media di calcolo risulta infatti di circa 53 anni) pertanto l’analisi andrebbe estesa almeno a 30 anni. In questo caso il rapporto benefici-costi salirebbe a 1,15. Insomma, nonostante l’incremento dei costi il Kombilösung mantiene ancora un margine di sostenibilità economica.
Il riordino della rete tranviaria urbana
La rete tranviaria urbana (Straßenbahn) di Karlsruhe utilizza una estesa di impianti 71,5 km e 105 fermate. La rete ha uno scartamento a 1.435 mm ed è alimentata a 750 Vcc. Le linee sono 5 più 2 speciali e la produzione prepandemica (2019) è stata di 13,2 milioni di tram km. Il servizio è gestito da Verkehrsbetriebe Karlsruhe (VBK).
La rete ferrotranviaria (Stadtbahn), cioé quella dei servizi integrati tram-treno, utilizza 660,7 km di impianti dei quali 262,4 gestiti dagli operatori locali Albtal Verkehrs Gesellschaft mbH (AVG) e Karlsruher Verkehrsverbund (KVV) e 398,3 in concessione d’uso da parte delle ferrovia nazionali (DB, Deutsche Bahn). Il servizio è organizzato su 12 linee (identificata dalla “S” come i servizi ferroviari suburbani tipo Schnellbahn o Stadtschnellbahn) e 190 tra stazioni e fermate. L’alimentazione è 750 Vcc e 15Vca a 16,7 Hz per la rete ferroviaria DB.
Con l’apertura della nuova galleria tranviaria, tutti i servizi “S” transitano nella galleria. Delle 5 linee tranviarie urbane, invece:
- le linee 1 e 2, passano nella galleria;
- le linee 4 e 5 transitano all’esterno, per la nuova tranvia in Kriegsstrasse;
- la linea 3 transita all’esterno tra Karlstraße, Ebertstraße e Rüppurrerstraße.
Linkopedia
Pagina KVV dedicata al Kombilösung
Tecniche di scavo del tunnel tranviario e di quello stradale
StadtWikiKarlsruhe – pagina sul cantiere dei due tunnel
StadtWikiKarlsruhe – pagina sugli aspetti finanziari dell’opera
Cronologia non ufficiale del progetto
Dossier della testata SWR sul progetto
VBK, bilancio d’esercizio al 2020
