Túneis - Tipos e Métodos

Construtivos de Glenda Miranda Zellin

Isabela Mara Bonifacio

Suellen Alves

Prof.: Amaro Francisco Codá

O espaço subterrâneo não é mais um espaço opcional, mas antes, um espaço necessário.

(HANAMURA, T.)

Introdução

As técnicas empregadas para se construir um túnel

dependem das características do material geológico

que a construção vai atravessar. Fazer túneis através

de rochas ou solos moles tais como argila, pedra

calcária ou arenito requer técnicas diferentes das

necessárias para atravessamento de rochas duras tais

como o granito, assim como a escavação de túneis

subaquáticos, o mais desafiador de todos os

ambientes, exige tecnologia especial.

Tipos de Túneis Os túneis são divididos em três classes:

• Túneis de mineração;

• Túneis de serviços públicos; e

• Túneis de transporte.

Além dessas três classes, ainda existem os túneis

submersos, que podem servir tanto para transporte,

quanto para serviços públicos.

Túneis de Mineração

Túneis de Mineração • São usados durante a extração de minério.

• São feitos com técnicas semelhantes às usadas em

outros tipos de túneis, mas têm custo de

construção menor.

• São túneis de ocupação provisória e por isso não

tem uma construção com critérios tão rigorosos

como os demais.

Túneis de Serviços Públicos • Esse tipo de túnel serve para o transporte de

água, esgoto ou gás através de grandes

distâncias.

• Os primeiros túneis eram usados para levar

água e retirar esgoto de regiões densamente

povoadas.

• Os engenheiros romanos usavam uma extensa

rede de túneis para ajudar a transportar água

das fontes, nas montanhas, para cidades e

vilas.

Túneis de Serviços Públicos

Túneis de Transporte • Podem ser rodoviários ou ferroviários.

• Usualmente ligam duas seções de uma estrada, via férrea ou rua, podendo tratar-se ainda de túneis subaquáticos.

Túneis Submersos • Túneis construídos sob leitos de rios, baías e outros

locais com água.

• A execução de túneis imersos constitui hoje em dia

uma alternativa à construção de pontes e de

túneis escavados no subsolo.

• As principais questões relativas a estes túneis estão

sobretudo relacionadas com a estanqueidade, a

dragagem, a interferência com a navegação e a

durabilidade das obras em relação às águas

agressivas.

Métodos Executivos

Métodos Executivos

Não Mecanizados

Vala Recoberta

Método Direto Método Invertido

Escavação Sequencial

Por Simples Escavação

Por Desmonte de Rocha

Mecanizados

Com tuneladora

Por cravação de tubos

Métodos Executivos Túneis mecanizados

• Por tuneladora (TBM)

• Por tubos cravados (Pipe-Jacking)

Túneis não mecanizados

• Vala recoberta (Cut and Cover Direto)

• Vala recoberta invertida (Cut and Cover Invertido)

• Sequencial convencional (NATM)

• Sequencial por desmonte de rocha (Drill and Blast)

Recurso a Explosivos • Mais comum em solo rochoso;

• Abre-se um certo número de furos na

frente de trabalho, carregando-os

com explosivos e detonando-os de

seguida;

• Deve obedecer: orientação dos furos,

tipos e quantidade de explosivos,

número e sequência de retardos,

etc...

Recurso a Explosivos • Evacua-se o túnel e detonam-se as cargas;

• Após todos os gases nocivos criados na explosão terem sido aspirados, os operários podem entrar e começar a retirar os destroços;

• Continua-se a abertura mecânica do túnel até às dimensões de projeto, o saneamento mecânico e/ou manual de todos os blocos instáveis que apresentam risco de queda, a retirada do entulho para fora do local de trabalho, e a estabilização da cavidade.

TBM – Tunneling Boring Machine

É uma técnica de execução de obras subterrâneas onde toda a estabilização do túnel ocorre em sintonia com o avanço da escavação, através do uso de cilindros hidráulicos, que aplicam esforços nos tubos que compõem a estrutura do túnel

TBM – Tunneling Boring

Machine

• Qualquer tipo de solo, desde que não varie

• Diâmetros de até 19m

• Inflexível com relação

a mudanças na geometria

• Produtividade: 1 a 70 m/dia

TBM – Tunneling Boring Machine

• Alta regularidade e qualidade da

seção escavada

• Elevado investimento: U$ 10 a 20

milhões cada TBM

• Reduzida interferência na superfície

• Revestimento com peças pré-

moldadas de concreto

• Viabilidade: extensões acima de 3,2

km

TBM – Tunneling Boring

Machine

TBM – Tunneling Boring

Machine

Os principais meios de escavação que utilizam algum

tipo de TBM são:

• Shield

• Pipe Jacking

• Directional Drilling

• Pre Lining System

Shield • Escoramento com a couraça metálica de

equipamento;

• Perfuração mecanizada por meio de fresas ou manual (não é mais utilizado);

• Revestimento pré-fabricado (chapas metálicas ou placas pré-moldadas de

concreto);

• Altíssimo rendimento;

• Custo elevado;

• Falta de flexibilidade.

Shield

Pipe-Jacking • Cravação de tubos de concreto ou metálicos

• O primeiro segmento é acoplado a um mini TBM

• Quaisquer tipos de solo, desde que não varie

• Diâmetros definidos pelos tubos: 15cm a 3m

• Alinhamento pouco flexível (não faz curvas)

• Alta produtividade: 4 a 10 m/dia

• Investimento moderado: até U$ 1 milhão cada

conjunto

• O revestimento é composto pelos próprios tubos

cravados

• Reduzida interferência na superfície

Pipe-Jacking

• Cravação de furos com macacos hidráulicos (processo propulsão e/ou percussão);

• Permitem a execução de túneis em pequenos diâmetros com menores interferências externas;

• Necessita de poços e blocos de ancoragem;

• Possuem limites de comprimento.

Pipe-Jacking

Directional Drilling • Processo de perfuração (por rotação/

percussão) e instalação orientada em

tubos, sem grandes interferências externas no maciço;

• Não necessita de poços, a perfuração é feita pela superfície, controlada por “joysticks” e/ou monitorada pelo computador;

• Máquinas compactas fazem a perfuração e a instalação dos tubos;

• Instalação dos tubos de 15 a 500 mm.

Directional Drilling

Pre Lining System • Execução de um pré-revestimento anterior a

escavação através de corte e posterior injeção de concreto numa abertura limitada pela espessura da serra;

• Efetua os dois serviços: corte e injeção do concreto; • Possibilita uma maior segurança na frente na calota, os

riscos de colapso são limitados à frente; • Seção limitada pelo equipamento (falta de

flexibilidade); • Necessita de remanejamento da máquina para as

escavações e execução do arco invertido.

Pre Lining System

Cut-and-cover (Trincheiras ou

VCA)

• Também conhecido como método destrutivo devido à sua interferência na

superfície, o método de trincheira, ou VCA, é utilizado em condições geotécnicas e geológicas variadas. O recobrimento costuma ser baixo, de até 20 m de profundidade, sendo aplicado onde não

há interferência com o sistema viário, ou onde seja possível desviar o tráfego sem que isso cause grandes transtornos.

Cut-and-cover (Trincheiras ou

VCA)

Cut-and-cover Direto

Cut-and-cover Invertido

NATM – New Austrian

Tunneling

Method • O método NATM é utilizado com sucesso na

construção de túneis e estações subterrâneas de

grandes dimensões;

• Uma grande vantagem é a adaptabilidade da

seção de escavação, que pode ser modificada

em qualquer ponto

• O NATM consiste na escavação sequencial do

maciço utilizando concreto projetado como

suporte, associado a outros elementos como

cambotas metálicas, chumbadores e fibras no

concreto, em função da capacidade

autoportante do maciço.

NATM – New Austrian

Tunneling

Method

VÍDEO

Drilling and Blasting • Adequado a escavação em rochas

• Custo reduzido em relação aos TBMs

• Aceita diversidade geométrica

• Ciclo: perfuração, carregamento com explosivos, tratamento

• do maciço e suporte

• Emissão de ruído, fumaça, poeira e vibrações

• Baixa produtividade: 0,1 a 1 m/dia

• Necessidade de mão de obra altamente especializada (blasters

• não são peões)

• Sequência semelhante ao NATM

Drilling and Blasting

Bibliografia • http://conbotassucias.wordpress.com/tuneladoras/tunelador

a-e-p-b/

• http://www.metro.sp.gov.br/tecnologia/construcao/subterraneo.aspx

• http://pcc2506.pcc.usp.br/Aulas/M%C3%B3dulo%2009%20-%20Tuneis.pdf

• http://www.metrolisboa.pt/obras/glossario-tecnico/

• http://ria.ua.pt/bitstream/10773/2398/1/2010000335.pdf

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• http://engenharia.anhembi.br/tcc-03/civil-23.pdf

• http://pt.wikipedia.org/wiki/New_Austrian_Tunnelling_Method