Novas metodologias de escavação de túneis garantem segurança e estabilidade do maciço

A construção de túneis hoje envolve técnicas de maior precisão, mais produtivas e com menos impacto ambiental. Foto: Túnel do Marão, em Portugal / Wikimedia.

Perfurar rochas monumentais em segurança e garantir sua estabilidade, seja abaixo ou acima do solo, hoje não é tão desafiador quanto antes do desenvolvimento da engenharia e seus métodos e tecnologias. Para demonstrar a segurança que existe atualmente no processo de construção de túneis, o Engenheiro de Minas José Lúcio Pinheiro Geraldi realizou, em 13 de setembro, no Clube de Engenharia, a palestra “Escavações de túneis no Rio de Janeiro – metodologias modernas”.

Escavações subterrâneas são cada vez mais utilizadas, e um dos métodos que alavancou a prática, na década de 60, foi o NATM (New AustrianTunellingMethod). Desde então, apareceram novos conceitos e parâmetros geotécnicos quanto à estabilidade de maciços, assim como novas formas de tratamento precedendo a escavação, tornando as frentes mais estáveis. A evolução das técnicas e equipamentos garantiu maior produtividade, velocidade e segurança, e o principal objetivo é preservar a estabilidade dos maciços em escavação, através da aplicação de tratamentos e revestimentos. Dentre os tratamentos preliminares no processo de construção de túneis, o engenheiro citou injeções de consolidação do maciço e rebaixamento do lençol d’água, abordando também tratamentos durante a escavação, tais como concreto projetado sobre tela metálica eletrosoldada concreto projetado reforçado com fibras metálicas ou de polipropileno.

Geraldi ainda destacou que é fundamental, antes da escavação, a investigação geológica. Com o quadro geológico-geotécnico devidamente identificado, a equipe responsável pela obra poderá projetar as metodologias e tratamentos prévios e o dimensionamento dos recursos humanos, equipamentos e materiais necessários.

Equipamentos e especificidades

José Lúcio Geraldi se aprofundou em algumas metodologias utilizadas para a escavação de grandes túneis, como D&B (Drill&Blast), TBM (TunnelBoringMachine) e NATM. A metodologia D&B é voltada para maciços rochosos de classes I a IV. Portanto, desde rocha sã, sem alterações e coesa (classe I) até rocha mais fraturada, com faixas intercaladas de rocha alterada, coesão reduzida e auto-suporte e estabilidade temporários (classe IV). A máquina realiza perfurações, na frente de escavação, com furos horizontais e de mesmo comprimento, paralelos entre si. A perfuração é feita com jumbos, máquinas capazes de perfurar até três metros por minuto, ou perfuratrizes manuais pneumáticas. Segundo o engenheiro, nessa técnica os furos são carregados e detonados do centro da seção para a periferia.

A técnica TBM também é utilizada nos maciços de classe I a IV, porém não realiza furos: é a escavação mecânica da rocha, utilizando uma “cabeça giratória de corte” (headcutter) com discos especiais. Segue o princípio da rotação conjugada com alta pressão. As headcutter são grandes máquinas cujo diâmetro será o da seção a escavar. Uma das especificidades do TBM é a escavação em seção necessariamente circular e estar restrito a grandes túneis: estruturas com, no mínimo, cinco quilômetros de extensão e até 14 metros de diâmetro. Como uma grande máquina, tem alto custo de fabricação, mobilização e instalação. No entanto, segundo Geraldi, seu uso vem crescendo, principalmente em obras urbanas uma vez que os explosivos, utilizados na técnica D&B, podem ferir princípios ambientais e de segurança.

Aula prática para plenário lotado

Tornando a palestra mais prática aos mais de 100 espectadores, o Engenheiro de Minas estabeleceu uma comparação: a escavação de uma frente de túnel em rocha, num maciço de classe I a IV, com uma seção de 40m², em um único dia, poderia avançar de seis a oito metros de escavação na metodologia D&B. Com o TBM, serão de 20 a 30 metros. Os custos da escavação, com o TBM, são de duas a três vezes maiores do que com D&B.  As vantagens do TBM: redução ou não utilização de explosivos, garantindo mais segurança e menos impacto ambiental; redução nos prazos de obra; redução nos tratamentos e revestimentos e maior preservação das condições naturais do maciço a ser escavado.

Já para maciços de classes V e VI foi apresentada a metodologia NATM. O maciço classe V é composto de solo de alteração ou rocha totalmente alterada, com pouca ou nenhuma coesão, sem auto-suporte e estabilidade quanto escavado. Havendo ainda água subterrânea, o maciço é de classe VI. A NATM é uma técnica de escavação mecânica, na qual podem ser utilizados equipamentos como shields, de funcionamento análogo ao TBM,  além de rompedores pneumáticos leves e rompedores hidráulicos de maior potência. No caso do NATM, é preciso aplicar tratamentos preliminares, suportes e revestimentos primários nas frentes de escavação. Ao final, o túnel deve ser revestido com concreto moldado; concreto numa camada mais espessa, aplicado sobre armadura-tela metálica; e ainda por concreto projetado reforçado com fibras. A metodologia se aplica a túneis em solo com diâmetros de 1,5 a 14 metros.

O evento, promovido pelo Clube de Engenharia, Diretoria de Atividades Técnicas (DAT) e Divisão Técnica de Construção (DCO), contou com o apoio da Divisão Técnica de Geotecnia (DTG), do Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB – Núcleo Rio), da Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica (ABMS-Rio) e da Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental (ABGE-Rio).

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