Tävlingsjuryn ansåg att Vivani felaktigt bytt bana och trängt undan landsmannen Matteo Moschetti på upploppet. Den segrande colombianen var inte särskilt glad över segern, hans första i årets Giro.
– Han (Viviani) är vinnaren, jag är tvåa. Det är så det är, säger Fernando Gaviria.
Elia Viviani deklasserades till 73:e och sista plats i huvudklungan under måndagens 220 kilometer långa etapp från Vinci.
– Jag är ledsen för hans skull, jag hade velat vinna på ett annat sätt. Jag skickade ett meddelande till honom efter att jag fått segern, säger Fernando Gaviria.
Inför tisdagens fjärde etapp av 21, 235 kilometer från Orbetello till Frascati, behåller slovenen Primož Roglič den rosa ledartröjan.