Projecto de Escavação de Um Túnel - Miguel.nelma.rute
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8/16/2019 Projecto de Escavação de Um Túnel - Miguel.nelma.rute
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Departamento de Engenharia Geotécnica Mestrado Engenharia Geotécnica e Geoambiente
Projecto de Escavação de um Túnel
Unidade curricular de Escavações Subterrâneas I
Maio de 2014
2º
Docente:Engenheiro António Galiza
Autores:Miguel Pereira da Costa, nº 1050315
Rute Silva, nº 1070338Nelma Palmas, nº1071117
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Escavações Subterrâneas I 2013/2014 Página 2
Índice
1 Introdução ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
2 Objectivos -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 Seleção do explosivo ------------------------------------------------------------------------------------------ 5
4 Estudo das hipóteses ------------------------------------------------------------------------------------------ 5
5 Determinação dos parâmetros geométricos e de carga --------------------------------------------- 8
5.1 Furos do Caldeiro ---------------------------------------------------------------------------------------- 9
5.2 Furos de alargamento -------------------------------------------------------------------------------- 12
5.3 Furos da soleira ---------------------------------------------------------------------------------------- 14
5.4 Furos de contorno ------------------------------------------------------------------------------------- 16
6 Cálculo dos volumes ----------------------------------------------------------------------------------------- 19
7 Temporização ------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
7.1 Caldeiro -------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
7.2 Alargamento -------------------------------------------------------------------------------------------- 21
7.3 Contorno ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21
8 Seleção dos acessórios de perfuração ------------------------------------------------------------------ 22
9 Bibliografia --------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
Índice de figuras
Figura 1: Relação entre o avanço em % da perfuração e os diferentes diâmetros do furo largo. 6
Figura 2: Zonamento de um diagrama de fogo tipo num desmonte subterrâneo. ...................... 8
Figura 3: Caldeiro de furos paralelos com furo largo. ................................................................... 9
Figura 4: Localização preferencial do caldeiro. ............................................................................. 9
Figura 5: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância C-C (m) para diferentes
diâmetros do furo largo. ............................................................................................................. 10
Figura 6: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância à frente para diferentes
distâncias B. ................................................................................................................................. 10Figura 7: Distância à frente livre (B) em função da concentração de carga de fundo. ............... 12
Figura 8: Representação esquemática do Look-out (L). .............................................................. 14
Figura 9: Ilustração da perfuração dos furos com look-out. ....................................................... 15
Figura 10: Sequência dos detonadores não elétricos LP............................................................. 20
Figura 11: Representação da sequência de rebentamento dos furos do caldeiro. .................... 20
Figura 12: Representação da sequência de rebentamento de toda a secção do túnel. ............. 21
Figura 13: Seleção dos acessórios de perfuração. ...................................................................... 22
Figura 14: Classificação dos bits em função do tipo de maciço. ................................................. 23
Figura 15: Bit RT300 - Top hammer drilling tools........................................................................ 23
Figura 16: Alargador e respectivo piloto adaptador- Top hammer drilling tools ...................... 24
Figura 17: Vara R8 – R32 - Top hammer drilling tools ................................................................ 24
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Figura 18: Rosca- Top hammer drilling tools............................................................................... 25
Índice de tabelas
Tabela 1: Dados relativos às características do maciço e dimensões do túnel............................. 4
Tabela 2: Valores da impedância do maciço e dos explosivo da Orica, Gama Senatel................. 5
Tabela 3: Resumo das diferentes soluções estudadas. ................................................................. 7
Tabela 4: Propriedades dos furos do caldeiro............................................................................. 11
Tabela 5: Propriedades dos furos de alargamento ..................................................................... 13
Tabela 6: Propriedades dos furos da soleira. .............................................................................. 15
Tabela 7: Tabela resumo para seleção do diâmetro dos furos carregados. ............................... 16
Tabela 8: Carga de contorno (Gurit). .......................................................................................... 17
Tabela 9: Dados do cartucho utilizado como carga de contorno (Gurit). ................................... 17
Tabela 10: Propriedades dos furos de contorno.. ....................................................................... 18Tabela 11: Verificação dos volumes para os furos do caldeiro ................................................... 19
Tabela 12: Parâmetros a ter em conta na seleção dos acessórios de perfuração. ..................... 22
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1 Introdução
Nos tempos modernos, as obras subterrâneas têm adquirido um aumento de
importância no planeamento urbano com finalidade de diminuir a ocupação do espaço àsuperfície e facilitar acessos. Estas representam, muitas vezes, a melhor solução ou até a única
devido à impossibilidade de alterações da superfície por confrangimentos ambientais,
económicos e topográficos.
O presente documento, desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Escavações
Subterrâneas I, descreve os procedimentos e cálculos inerentes ao projeto de execução de um
túnel rodoviário subterrâneo com recurso a cargas explosivas. Esta fase compreende a
elaboração do diagrama de fogo tipo utilizado na abertura do túnel, no qual se procederá ao
dimensionamento do caldeiro, dos tiros de alargamento e de contorno e ainda à temporização
dos diferentes tiros da pega.
2 Objetivos
Pretende-se com este relatório efetuar a apresentação de um projeto de escavação de
um túnel com recurso a explosivos, num maciço granítico com grau de alteração W3 e grau de
fracturação F3, sendo o prazo de execução da obra de 81 dias.O diagrama de fogo será dimensionado para perfuração horizontal e caldeiro com um
furo largo. As dimensões da obra apresentam-se na tabela seguinte.
Dados
Comprimento túnel 405 m
Maciço granítico W3/F3
Galeria
Largura 8,5 m
Altura 8 m
Altura hasteais 7,5 m
Prazo máx. de execução 81 dias
Avanço mínimo diário 5 m
Tabela 1: Dados relativos às características do maciço e dimensões do túnel.
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3 Seleção do explosivo
Na selecção do explosivo, deve-se ter como principal preocupação a segurança, tanto no
seu manuseamento como na sua aplicação. Este deve apresentar uma elevada resistência ao
choque, impacto, fricção e calor. Para satisfazer este requisito opta-se pela utilização de uma
emulsão.
Além da segurança, a impedância do explosivo é também um critério fundamental na
escolha do mesmo. Esta deverá ser mais próxima da impedância acústica do maciço rochoso,
(por valores superiores) permitindo uma melhor transmissão da onda explosiva.
Na tabela 2 encontram-se os valores da impedância do maciço e dos explosivos da Orica.
Tabela 2: Valores da impedância do maciço e dos explosivo da Orica, Gama Senatel.
O explosivo que satisfaz os critérios referidos é o Pulsar, pelo que é o selecionado para o
carregamento de todos os furos à exceção dos furos de contorno. Nestes últimos é utilizada a
técnica de desmonte suave que é executada com cargas do tipo Gurit.
4 Estudo das hipóteses
Em engenharia não existe uma única hipótese para atingir determinado fim, mas sim
uma panóplia de possibilidades válidas. Por este motivo é necessário avaliar todas as
alternativas possíveis de forma a adoptar a solução mais adequada, em termos técnicos e
económicos, garantindo sempre que o prazo de execução da obra não excede o máximo
estipulado.
Atendendo a que se pretende escavar uma extensão de 405 m num prazo máximo de 81
dias será necessário um avanço mínimo diário de 5 m. Uma vez que o maciço em questão não
é muito competente, facto pelo qual escavar 5 m de cada vez poderia provocar problemas de
desvios e instabilidade dos furos, opta-se por realizar os trabalhos em 3 turnos de 8 horas
(diárias) para aproveitar ao máximo cada dia de trabalho, não permitindo longas paragens amenos que ocorra algum imprevisto.
Impedância (ton/ m2s)
Maciço 7155
ExplosivoOrica
Senatel Magnafrac 7788
Senatel Ultrex 7464
Senatel Pulsar 7260
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Cada turno executará o ciclo completo de trabalhos que, devido às restrições de espaço,
compreende as operações de perfuração, carregamento, rebentamento, ventilação,
saneamento do contorno a escavação, remoção e transporte do escombro e por fim esgoto e
iluminação.
Consultando o ábaco da figura 1 verifica-se que o comprimento de perfuração para um
maciço W3 está compreendido entre 2,5 m e 3 m. As medidas comercializáveis de varas que
satisfazem este requisito permitem realizar os seguintes comprimentos de furo: 2,635 m e
2,790 m.
Figura 1: Relação entre o avanço em % da perfuração e os diferentes diâmetros do furo largo.
Representação das soluções estudadas.
Para cada comprimento de furo estipulado anteriormente (2,635 m e 2,790 m) traça-se
uma reta vertical até intercetar as linhas correspondentes aos diâmetros de furo largo
comercializáveis (76 mm; 102 mm; 127 mm). Desta forma considera-se a situação mais
desfavorável (rendimentos mais baixos). No eixo das abcissas são obtidos os rendimentos
correspondentes a cada situação.
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A tabela 3 resume as hipóteses possíveis, relacionando as seguintes variáveis:
comprimento do furo, diâmetro do furo largo, rendimento, avanço e prazo de execução.
Solução H(m) Ø furo largo(m) R(%) Nºturnos Avanço/pega(m) Avanço/dia(m) Prazo(dias)
1 2,635 0,076 89 3 2,35 7,04 57,57
2 2,635 0,102 95 3 2,50 7,51 53,93
3 2,635 0,127 97,5 3 2,57 7,71 52,55
4 2,79 0,076 88 3 2,46 7,37 54,99
5 2,79 0,102 94 3 2,62 7,87 51,48
6 2,79 0,127 97 3 2,71 8,12 49,88
Tabela 3: Resumo das diferentes soluções estudadas.
Apesar da solução 3 ser a que apresenta um maior rendimento, esta foi excluída uma
vez que não existe nenhum bit alargador, para a vara de 2,635, capaz de realizar furos largos
de 127 mm de diâmetro. A escolha recai então sobre a solução 6 uma vez que apresenta o
maior avanço e o melhor rendimento. Opta-se pela utilização do maior diâmetro de furo largo
para se conseguir o maior avanço possível. Posto isto pode concluir-se que o comprimento de
furação a ser adotado será de 2,79 m garantindo um avanço diário de 8,12 m, com um
rendimento de 97% e o furo não carregado terá um diâmetro de 0,127 m. Em relação ao prazo
de execução importa referir que existe uma margem de 31 dias, tempo suficiente para concluira obra no prazo exigido, fazendo face a qualquer eventualidade ou imprevisto que possa
atrasar a obra.
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5 Determinação dos parâmetros geométricos e de carga
Por serem espaços extremamente confinados, os desmontes em túneis são
caraterizados pela inexistência inicial de qualquer superfície livre de saída, exceto a própriafrente de ataque. Posto isto, é necessário realizar a abertura do mesmo desde o centro para a
periferia. A primeira etapa corresponde à execução do furo largo (não carregado) cuja função é
criar uma frente livre para a qual vai ser projetada a massa de rocha detonada pelos furos do
primeiro quadrado do caldeiro. A segunda fase diz respeito à abertura do caldeiro que tem a
função de criar a segunda frente livre para que seja possível a movimentação da rocha
libertada pela detonação dos tiros de alargamento. Após a detonação dos furos de
alargamento, é executado o contorno da escavação com o rebentamento dos tiros de
contorno (hasteais e coroa) sendo os tiros da soleira os últimos a detonar.
A figura 2 mostra a localização e designação dos diferentes furos consoante a sua função
na abertura de um túnel.
Figura 2: Zonamento de um diagrama de fogo tipo num desmonte subterrâneo.
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5.1 Furos do Caldeiro
O objetivo principal do desenho de caldeiros é o de obter o máximo avanço por pega.
Por este motivo, os caldeiros mais utilizados atualmente são os de furo largo. Na perfuração
deste tipo de caldeiros executam-se furos paralelos entre si, sendo o rebentamento realizado
para o furo (ou furos) largo que atua como uma frente livre.
Figura 3: Caldeiro de furos paralelos com furo largo.
O caldeiro pode ser colocado em variadas posições, mas deve ser escolhido um local
onde a rocha se encontre menos fraturada, porque a sua posição irá influenciar: a
fragmentação; a maior ou menor projeção do material; o consumo de explosivo e o número de
furos do diagrama, dependendo do perfil transversal do túnel.
Para obter uma mais conveniente distribuição do material desmontado, o caldeiro
deverá ser colocado no centro e próximo da soleira (como mostra a figura 3). Neste caso
haverá projeções menos extensas e menor consumo de explosivo.
Figura 4: Localização preferencial do caldeiro.
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Cálculo da concentração de carga de fundo e de coluna
1º Quadrado: A distância entre o centro do furo largo e os furos do 1º quadrado deve ser a =
1,5 x Ǿ furo largo. A concentração de carga é obtida pelo gráfico da figura 5, que relaciona a
concentração de carga mínima e a máxima distância entre centros, para diferentes diâmetros
de furo largo.
Figura 5: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância C-C (m) para diferentes diâmetros do furo largo.
2º e 3º Quadrados: A distância à frente dos furos dos restantes quadrados do caldeiro é igual à
abertura criada anteriormente (B = Wanterior). O gráfico da figura 6 permite determinar
diretamente a concentração de carga de coluna em função do espaçamento dos furos do
quadrado anterior.
Figura 6: Concentração de carga mínima (kg/m) e máxima distância à frente para diferentes distâncias B.
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A tabela 4 apresenta o cálculo da geometria e da carga nos tiros do caldeiro.
Tabela 4: Propriedades dos furos do caldeiro.
Designação Sigla (unid.)
Quadrado
1.º Q 2.º Q 3.º Q
P a r â m e t r o s
g e o m é t r i c o s
Diâm. furo largo Ø (m) 0,127
Comp. Furo H (m) 2,79
Dist. à frente B (m) 0,191 0,269 0,572
Espaçamento W (m) 0,269 0,572 1,212
Tamponamento h0 (m) 0,088 0,135 0,286
P a r â m e t r o s
d e c a r g a
C a r g a d e F u n d o
Conc. carga fundo lb (Kg/m) 0,40 0,60 1,20
Explosivo
Ø cart. (m) 0,028 0,028 0,040
Comp. cart. (m) 0,250 0,250 0,500
Peso cart. (Kg) 0,185 0,185 0,833
Alt. carga fundo hb (m) 2,702 0,404 0,857
Peso carga fundo Qb (Kg) 1,081 0,242 1,029
n.º cart. carga fundonº cart. 5,842 0,970 2,057
nº cart. Arred. 6 1 3
Alt. carga fundo corrig. hb c. (m) 1,50 0,250 1,500
Var. alt. carga fundo Δhb (m) 1,202 0,154 -0,643
Espaç. entre cart. E cart. (m) 0,240 0 -0,321
Peso carga fundo corrig. (real) Qb real (Kg) 1,110 0,185 2,499
C a r g a d e c o l u n a
Conc. carga coluna lc (Kg/m)Não há carga
de colunapois dá-seenfase aopoder de
arranque emdetrimento
dafracturação.Os furos têm
a mesmaconcentraçãode carga ao
longo do seucomprimento.
0,30 0,60
Explosivo
Ø cart. (m) 0,028 0,028
Comp. cart. (m) 0,25 0,25
Peso cart. (Kg) 0,185 0,185
Alt. carga coluna hc (m) 2,405 1,004
Peso carga coluna Qc (Kg) 0,722 0,603
n.º cartuchos carga colunanº cart. 3,900 3,257
nº cart. Arred. 4 4
Alt. carga coluna corrig. hc c (m) 1,000 1,000
Var. alt. Carga coluna Δhc (m) 1,405 0,004Tamponamento corrig. h0 c (m) -1,271 0,282
Espaç. entre cart. E cart. (m) 0,468 0,001
Peso carga coluna corrig. (real) Qc real (Kg) 0,740 0,740
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5.2 Furos de alargamento
Os furos de alargamento detonam a seguir ao caldeiro e destinam-se, como o próprio
nome indica, ao alargamento da cavidade provocada pelo rebentamento, anterior (caldeiro).
Estes tomam designações distintas consoante a movimentação do material desmontado por
eles, durante a detonação. Assim sendo existem furos horizontais e verticais (ascendentes e
descendentes). Nos furos horizontais o material desloca-se horizontalmente. A sua localização
é lateral ao caldeiro, não ultrapassando a parte superior do mesmo. Nos furos verticais a
movimentação do material aquando da detonação é, tal como o nome indica, vertical, sendo
que nos descendentes o material desloca-se de cima para baixo e nos ascendentes no sentido
inverso.
Foram determinadas as distâncias à frente livre (B) em função da concentração de carga
de fundo e do diâmetro do cartucho utilizado (Figura 4).
Figura 7: Distância à frente livre (B) em função da concentração de carga de fundo.
Nota: Pelo gráfico da figura 5 sabe-se que a concentração de carga de fundo (lb) a utilizar será
0,74 kg/m devido às características do maciço (W3; F3). A esse valor de lb corresponde um
valor de distância à frente de 0,8 m. A distância à frente do 4º quadrado é 1,212 m. Uma vez
que a distância à frente do 4º quadrado é superior á distância à frente dos furos de
alargamento, conclui-se que o caldeiro não possuirá o 4º quadrado.
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A tabela 5 apresenta os parâmetros geométricos e de carga para os tiros de
alargamento.
Designação Sigla (Unid.)Alargamento
Ascend. Horiz. Descend.
P a r â m e t r o s
g e o m é t r i c o s Dist. à frente B (m) 0,80
Comp. Furo H (m) 2,79
Dist. à frente B (m) 0,80
Espaçamento W (m) 0,88 0,96
Tamponamento h0 (m) 0,40
P a r â m e t r o s d e c
a r g a
C a r g a d e f u n d o
Conc. carga fundo lb (Kg/m) 0,740
Explosivo
Ø cart. (m) 0,028
Comp. cart. (m) 0,250Peso cart. (Kg) 0,185
Alt. carga fundo hb (m) 0,930
Peso carga fundo Qb (Kg) 0,688
n.º cart. Carga fundonº cart. 3,720
nº cart. Arred. 4
Alt. carga fundo corrig. hb c (m) 0,930
Var. alt. carga fundo Δhb (m) 0
Espaç. entre cartuchos E cart. (m) 0
Peso carga fundo corrig. (real) Qb real (Kg) 0,740
Conc. carga fundo corrig. lb c (Kg/m) 0,796
C a r g a
d e c o l u n a
Conc. carga coluna lc (Kg/m) 0,370
Explosivo
Ø cart. (m) 0,028
Comp. cart. (m) 0,250
Peso cart. (Kg) 0,185
Alt. carga coluna hc (m) 1,460
Peso carga coluna Qc (Kg) 0,540
n.º cart. carga coluna
nº cart. 2,920
nº cart. Arred. 3
Alt. carga coluna corrig. hc c (m) 0,750
Var. alt. carga coluna Δhc (m) 0,710
Espaç. entre cart. E cart. (m) 0,355
Peso carga coluna corrig. (real) Qc real (Kg) 0,555
Conc. carga coluna corrig. lc c (Kg/m) 0,380
Tabela 5: Propriedades dos furos de alargamento
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5.3 Furos da soleira
Os tiros da soleira são os últimos a detonar. Estes são mais fortemente carregados que
os demais furos da pega, para vencer o peso do material desmontado anteriormente. Os furos
da soleira têm a mesma concentração de carga ao longo do furo para garantir a cota da
rasante, logo não possuem carga de coluna. Tal como acontece nos furos de contorno, é
necessário calcular o valor do look-out a fim de dar essa informação ao operador do Jumbo
para que coloque os braços da máquina com a inclinação correta no momento da perfuração.
Look-out:
De modo a permitir o emboquilhamento dos tiros da pega seguinte, sem redução do
perfil, os furos de contorno são executados com um ligeiro desvio para o exterior do perfil(Look out), tal como se pode observar na figura 3. O valor corrigido da distância à frente (B 1)
resulta da soma do valor da distância à frente inicial (B) e do Look out (L).
Figura 8: Representação esquemática do Look-out (L).
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Figura 9: Ilustração da perfuração dos furos com look-out.
Designação Sigla (Unid.) Valor
P a r â m
e t r o s
g e o
é t r i c o s
Dist. à frente B (m) 0,80
Comp. Furo H (m) 2,79
Dist. à frente B (m) 0,800
Look Out L (m) 0,184
Dist. à frente corrig. B1 (m) 0,616
Espaçamento W (m) 0,880
Tamponamento h0 (m) 0,160
P a r â m e t r o s d e
c a r g a
Conc. Carga lb (Kg/m) 0,740
Explosivo
Ø cart. (m) 0,028
Comp. cart. (m) 0,250
Peso cart. (Kg) 0,185
Altura de carga h (m) 2,630
Peso da carga Q (Kg) 1,946
n.º cart carganº cart. 7,785
nº cart. Arred. 8
Alt. carga corrig. h c (m) 2,0
Var. alt. Carga Δh (m) 0,630
Espaç. entre cartuchos E cart. (m) 0,173
Peso carga corrig. (real) Q real (Kg) 1,480
Conc carga corrig. l c (Kg/m) 0,563
Dist. à frente corrig. B c (m) 0,830
Dist. à frente corrig. B1 c (m) 0,646
Tabela 6: Propriedades dos furos da soleira.
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5.4 Furos de contorno
O contorno do túnel divide-se em furos da soleira, furos dos hasteais e furos do tecto,
uma vez que são os que definem a forma final do túnel. No entanto os furos dos hasteais e do
tecto são tratados de forma diferente pois neste caso existe uma forte preocupação com o
tratamento deixado no maciço remanescente. Por este motivo recorre-se à técnica de
desmonte suave que, devido ao emprego de explosivos mais fracos (do tipo Gurit), conduz a
uma menor perturbação do maciço, assim como a uma redução dos gastos com o saneamento
e sustimento. Provoca também uma menor sobreescavação com redução do volume de
escombro a remover e de volume de betão a ser colocado como revestimento definitivo.
Previamente à seleção da carga de contorno a utilizar, é necessário determinar qual o
diâmetro de furação que será praticado. Existem determinadas vantagens associadas á
execução de perfuração sempre com o mesmo diâmetro sendo uma das principais o facto de
eliminar possíveis erros por parte do operador da máquina de perfuração, uma vez que não se
procederá a troca de bits para executar os diferentes furos do diagrama. O diâmetro de furo a
adotar deve corresponder ao diâmetro do cartucho mais largo a utilizar, somado do espaço
anelar (7 mm) e do tubo PVC (2 mm).
Na tabela 6 estão descriminados os diâmetros dos maiores cartuchos utilizados nos
diferentes furos da pega.
Tabela 7: Tabela resumo para seleção do diâmetro dos furos carregados.
Ф Furos carregados = 40 mm + 7 mm + 2mm = 49 mm → 48 mm (bit)
Após o cálculo do Ф dos furos carregados, verificou-se no catálogo de bits (Sandvik) que
os bits mais próximos deste valor seriam o de 48 mm e o de 51 mm. No entanto optou-se pelo
de 48 uma vez que 1 mm não é significativo e os acessórios de perfuração que trabalham com
bits de diâmetro mais pequeno são mais económicos.
Furos Ф cartucho (mm)
1º Quadrado 28
2º Quadrado 28
3º Quadrado 40
Alargamento 28
Soleira 28
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A tabela 7 permite, a partir do diâmetro do furo, determinar a distância à frente, o
espaçamento e a concentração de carga praticada nos furos de contorno.
O diâmetro do furo que será utilizado (48 mm) corresponde a segunda linha da tabela 7.
Os valores da distância à frente (B) e do espaçamento (W) correspondem ao primeiro valor do
intervalo, visto que são os que se referem a maciços medianamente alterados (W3) e
medianamente fraturados (F3) onde a malha terá que ser mais apertada. O cartucho será o de
17 mm correspondendo a uma carga de coluna (lb) de 0,23 kg/m.
Nos furos de contorno, uma vez que o diâmetro do cartucho (17mm) é bastante inferior
ao diâmetro do furo (48mm), os explosivos serão montados com centralizadores de furo, para
melhorar o posicionamento da carga no furo.
A gurit é um explosivo de baixa potência, deste modo será necessário colocar em cadafuro de contorno um explosivo de iniciação (booster) que será a dinamite, cujo comprimento
do cartucho será de 0,2 m.
Ф Furo(mm)
Tipo deExplosivo
Distância à Frente B(m) Espaçamento W (m)
Concentração de Cargade Coluna lc (kg/m)
25 - 32 11 mm Gurit 0,3 - 0,5 0,25 - 0,35 0,11
25 - 48 17 mm Gurit 0,7 - 0,9 0,50 - 0,60 0,23
51 - 64 22 mm Gurit 1,0 - 1,1 0,60 - 0,70 0,42
51 - 64 22 mm Emulite 1,1 - 1,2 0,80 - 0,90 0,45
Tabela 8: Carga de contorno (Gurit).
Gurit (17 mm)
Ø cartucho (mm) 17
Peso do cartucho (kg) 0,115
Comprimento do cartucho (m) 0,5Densidade (kg/dm3) 1,05
Tabela 9: Dados do cartucho utilizado como carga de contorno (Gurit).
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A tabela 12 apresenta os valores dos parâmetros geométricos e de carga dos furos de
contorno.
Tabela 10: Propriedades dos furos de contorno..
Nota: Nos furos de contorno é normal que não exista tamponamento. Estes levam apenas na
extremidade do furo, uma cunha para selar. Tal deve-se à necessidade do destacamento da
rocha em todo o comprimento do furo.
Designação Sigla (Unid.) Contorno
P a r â m e t r o s
g e o
é t r i c o s
Comp. do furo H (m) 2,79
Dist. à frente B (m) 0,70
Look Out L (m) 0,18
Dist. à frente corrig. B1 (m) 0,52
Espaçamento W (m) 0,50
Conc. Carga l (Kg/m) 0,23
P a r â m e t r o s d e c a r g a
Explosivo
Ø cart. (mm) 17
Densidade (Kg/dm3) 1,05
Comp. cart. (m) 0,5
Peso cart. (Kg) 0,115
Booster (dinamite) (m) 0,2
Alt. Carga h (m) 2,59
Peso carga Q (Kg) 0,60
n.º cart. de carganº cart. 5,18
nº cart. Arred. 6
Alt. carga corrig. h c (m) 3,0
Var. alt. Carga Δh (m) -0,41
Tanponamento h0 (m) -0,41
Peso carga corrig. (real) Q real (Kg) 0,69
Conc. Carga corrig. l c (Kg/m) 0,27
Peso da carga total p/furo Qt f (Kg) 0,69
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6 Cálculo dos volumes
Certificando a possibilidade de detonação de furos com tempos iguais apresenta-se o
cálculo dos volumes das cavidades, uma vez que é indispensável, como referido
anteriormente, que o rebentamento dos diferentes tiros suceda com intervalos de tempo
suficiente para o rebentamento e expulsão da rocha ao longo da cavidade criada pelo
rebentamento anterior.
Primeiramente calcularam-se as áreas através do Software AUTOCAD, posteriormente
foram calculados os volumes através das áreas calculadas anteriormente e do comprimento do
furo (2,8m) e por último foi calculado o volume empolado através da multiplicação do volume
pelo fator de empolamento do granito (1,6kg/cm3).
FuroÁrea Comp.
Furo (m)Factor
Empolamento
Volume (m3)
mm2 m2 "in situ" Empolado
Quadrado Furo largo 12700 0,012700
2,79 1,6
0,035433 -----
1.º Q
1.º 6200 0,006200 0,017298 0,027677
2.º 6200 0,006200 0,017298 0,027677
3.º 23000 0,023000 0,064170 0,102672
4.º 23000 0,023000 0,064170 0,102672
2.º Q
5.º 35700 0,035700 0,099603 0,159365
6.º 35700 0,035700 0,099603 0,159365
7.º 87900 0,087900 0,245241 0,392386
8.º 87900 0,087900 0,245241 0,392386
3.º Q
9.º 162500 0,162500 0,453375 0,725400
10.º 162500 0,162500 0,453375 0,725400
11.º 406300 0,406300 1,133577 1,813723
12.º 406300 0,406300 1,133577 1,813723
Total 1,455900 4,061961 6,442445Tabela 11: Verificação dos volumes para os furos do caldeiro
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7 Temporização
Na execução desta obra serão utilizados detonadores não elétricos do tipo LP (Long
period), pois são os mais apropriados para trabalhos subterrâneos, uma vez que permitemtemporização com intervalos maiores. Em anexo vem a tabela com a temporização de todos os
furos da pega.
7.1 Caldeiro
É fundamental que o intervalo de tempo entre furos seja suficiente para que a rocha
quebre e se mova para fora do caldeiro antes do rebentamento dos tiros seguintes. Sabendo
que, dependendo do grau de fracturação do maciço, a velocidade de expulsão dos fragmentos
seja da ordem do 40 a 60 m/s (maciço de fraca a média qualidade e maciço de boa qualidade,
respetivamente), o intervalo de tempo entre furos deverá ser pelo menos 12 a 25 ms vezes o
comprimento do furo.
Uma vez que o maciço em questão apresenta grau de fracturação F3 (medianamente
fraturado), e sabendo que as fraturas oferecem resistência à propagação da onda de choque, o
intervalo de tempo entre furos será resultado da multiplicação do comprimento do furo (2,79
m) pelo maior valor do intervalo supracitado (25 ms).
Retardo = 25 ms x 2,79 m = 69,75 ms
Figura 10: Sequência dos detonadores não elétricos LP. Figura 11: Representação da sequência derebentamento dos furos do caldeiro.
Nos furos do caldeiro usa-se detonadores com retardo de 100 ms, uma vez que são os
que apresentam valores mais próximos do valor calculado anteriormente.
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7.2 Alargamento
Nos furos de alargamento o intervalo de tempo dos detonadores deve ser
suficientemente longo para permitir o movimento da rocha e para que esta seja expulsa ao
longo da cavidade criada pelo rebentamento dos tiros anteriores. Normalmente este intervalo
varia entre os 100 e os 500 ms. Atendendo ao grau de fracturação do maciço (F3), sabe-se que
a rocha demorará mais a ser expulsa uma vez que as fraturas oferecem resistência à
propagação da onda de choque. Por este motivo opta-se pela utilização de detonadores com o
maior retardo (500 ms).
7.3 Contorno
Nos tiros de contorno o intervalo de tempo dos detonadores deve ser o mais curto
possível para que se obtenha uma superfície de corte regular, como é objetivo. Os tiros do teto
devem ser disparados simultaneamente, ou seja, com tempos iguais de detonação. O mesmo
acontece para os furos dos hasteais e da soleira. Nos cantos do contorno utilizam-se os
números mais altos da sequência.
Figura 12: Representação da sequência de rebentamento de toda a secção do túnel.
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8 Seleção dos acessórios de perfuração
Os acessórios de perfuração permitem a transmissão de energia disponível do martelo à
rocha, provocando a sua fragmentação e por consequência a sua perfuração. Assim, aotimização da perfuração passa pela adequada seleção dos acessórios ao tipo de trabalho a
executar e ao maciço a perfurar. Para isso deve ter-se em conta os parâmetros apresentados
na tabela 9. Todos os acessórios de perfuração utilizados nesta obra são da marca Sandvik.
Parâmetros para a seleção dos acessórios de perfuração
Litologia Granito
Grau de alteração W3
Grau de fracturação F3
Resistência à compressão simples 250 Mpa
Abrasividade Abrasivo
Homogeneidade Homogéneo
Ø de furação 48 mm
Ø do furo largo 127 mm
Comprimento de furação 2,79 m
Tabela 12: Parâmetros a ter em conta na seleção dos acessórios de perfuração.
A seleção faz-se desde o bit até ao encabadouro, tendo em atenção que todos os
acessórios devem encaixar devidamente.
Figura 13: Seleção dos acessórios de perfuração.
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Bit
O bit a ser utilizado foi selecionado tendo em conta a resistência à compressão simples,
homogeneidade e abrasividade da rocha e o diâmetro de furo pretendido. Atendendo ao grau
de alteração do maciço (W3) opta-se por utilizar bits de botões semi-balísticos. A figura 9 foi
retirada do catálogo de produtos da Sandvik e apresenta um código de classificação de bits,
função do tipo de rocha a perfurar.
Figura 14: Classificação dos bits em função do tipo de maciço.
Posto isto, os bits escolhidos terão de ter as siglas MCA e ser do tipo 52. Assim o bit
selecionado é o de diâmetro 48 mm, que encaixa na rosca R32 e que possui as característicasreferidas anteriormente.
Figura 15: Bit RT300 - Top hammer drilling tools.
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Bit alargador e respetivo piloto adaptador
O alargador é escolhido em função do diâmetro de furo largo pretendido. Posto isto, e
como é o alargador que confere o diâmetro do furo largo, selecionou-se o bit de 127 mm de
diâmetro. O tipo de alargador selecionado requer a utilização de um adaptador piloto cuja
função é guiar o bit durante a perfuração, reduzindo os possíveis desvios de furação. O
diâmetro deste elemento deve ser inferior ao diâmetro do furo e deve encaixar no alargador
selecionado..
Figura 16: Alargador e respectivo piloto adaptador- Top hammer drilling tools
Vara
A vara capaz de executar o comprimento de furo pretendido (2,79 m) é a vara R38 –
R32, com 3090 mm de comprimento e 35 mm de diâmetro.
Figura 17: Vara R8 – R32 - Top hammer drilling tools
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Rosca:
Esta componente faz a união da vara com o encabadouro, numa união macho-
fêmea. Estas devem portanto estar de acordo com o diâmetro da vara e do
encabadouro e não devem permitir o movimento entre essas duas componentes.
Figura 18: Rosca- Top hammer drilling tools.
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9 Bibliografia
Sebenta de Escavações Subterrâneas I - Lisoarte Gomes, Galiza Carneiro e
António Vieira, ISEP.
O Uso de Explosivos na Escavação de Túneis – José Fernando de Carvalho
Martinho, FEUP.
Catálogo de varas Sandvik.
Catálogo de explosivos Orica.