Este documento descreve a escavação de um túnel de 340 metros de comprimento para desvio de água durante a construção de uma barragem em Odeleite, Portugal. O túnel atravessou rochas sedimentares de baixo grau de metamorfismo, com várias falhas. A escavação foi realizada em duas etapas, primeiro a metade superior e depois o rebaixo inferior, usando perfuração e explosivos. O suporte temporário variou de acordo com as condições geotécnicas encontradas.

1. Escavação do túnel de desvio da barragem de
Odeleite
Por
José Pinto
Eng.º Geotécnico
josemsantos.pinto@gmail.com
www.blastpeople.blogspot.pt
Setembro 2013
Resumo
Este artigo é uma versão alargada do que foi transmitido nas palestras proferidas pelo
autor nas Delegações da Ordem dos Engenheiros de Coimbra, Lisboa e Porto em 27 de
Outubro e 24 de Novembro de 1995, e 15 de Março de 1996, na conferência organizada
pela AP3E – Associação Portuguesa de Estudos e Engenharia de Explosivos,
subordinada ao tema “Utilização de Explosivos e Controlo dos seus Efeitos". Descreve-se
as características do projeto e do maciço rochoso encontrado, o processo de execução e
os planos de fogo aplicados na execução de um túnel hidráulico com 340 metros de
comprimento e cerca de 75 m2 de seção.
1. INTRODUÇÃO.
O sistema de Odeleite-Beliche representou um investimento do Estado Português, a
preços de Janeiro de 1993, de aproximadamente 30 milhões de contos (atualmente cerca
de 150 milhões de euros) para as infra-estruturas hidráulicas de fins múltiplos e de
produção de água potável.
A barragem de Odeleite foi adjudicada ao Consórcio Odeleite formado pelas empresas
Mota & Companhia, Engil, Construtora do Tâmega, A. Silva e Silva e Carlos Eduardo
Rodrigues. A Somague e a MSF participaram neste empreendimento na qualidade de
subempreiteiro, tendo contratualizado com a Explo, Lda. a execução da escavação e
suporte primário de 70 % do comprimento do túnel de desvio.
A subempreitada decorreu entre Junho e Outubro de 1993, tendo o autor representado a
Explo, Lda. na direção técnica da obra.

2. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
2. BREVE DESCRIÇÃO DO PROJETO.
Em Junho de 1993, em pleno Sotavento algarvio, na ribeira de Odeleite, afluente da
margem direita do rio Guadiana, a Explo, Lda. dava início à subempreitada de execução
do túnel de desvio provisório da ribeira, que permitiria o ensecamento dos locais onde
seriam construídos a bacia de dissipação de energia do descarregador de cheias e o
corpo da própria barragem. Mais tarde, com a conclusão desta, o túnel asseguraria a
respetiva descarga de superfície e de fundo.
A barragem, cuja construção se iniciou em Maio de 1992 (Fig.1), integra o
aproveitamento hidráulico Odeleite-Beliche tendo como finalidade o abastecimento de
água às populações e indústrias do Sotavento do Algarve. As águas das albufeiras de
Odeleite (Fig. 2) e do Beliche foram ligadas através de um túnel de forma a garantir a
exploração conjunta. Este aproveitamento permite o regadio de oito mil e seiscentos
hectares de solos ocupados por culturas tradicionais, hortícolas e frutícolas.
Fig. 1 – Vista aérea da zona dos trabalhos.
Fig. 2 – Vista aérea da barragem e albufeira de
Odeleite. Fonte:www.inoxnet.com.
A estrutura da barragem foi construída em enrocamento, com uma cortina de
impermeabilização em betão a montante. Foi também construído um dique com o nível
superior à cota 55,00 (cota do coroamento da barragem) que completa o seu corpo.
2

3. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
3. GEOLOGIA-GEOTECNIA.
3.1
ANTECEDENTES GEOLÓGICOS.
A informação geológica do projeto, especificamente sobre o maciço rochoso a atravessar
pelo túnel, baseava-se em dois perfis de resistividade elétrica e quatro sondagens
situadas próximas da boca de montante e jusante. A restante informação dizia respeito
ao levantamento geológico de campo, com a identificação do grau de alteração do
maciço até poucos metros da superfície do terreno, e das mais importantes famílias de
diaclases. Existiam ainda perfis sísmicos de refração e sondagens na zona onde iria ser
instalada a bacia de dissipação.
Da informação obtida através dos estudos geológicos-geotécnicos, foi elaborado um
zonamento do maciço, estabelecendo três zonas geotécnicas com as características
adotadas na tabela 1.
Tabela 1. – Zonamento geotécnico.
Zona
Geotécnica
Alteração
(W)
Fraturação
(F)
RQD
(%)
ZG1
W4-5
F4-5
< 25
ZG2
W3
F4-5
25 – 75
ZG3
W1-2
F3, F1-2
> 75
>10
< 10
E
(MPa)
σc
(MPa)
Fracturas
(graus)
< 10.000
Permeabilidade
(l/min.m)
< 25
20
10.000 a
50.000
25 – 50
30
> 50.000
> 50
35
Para definição do sustimento provisório, o projeto apresentou as recomendações de
Bieniawski (1978), Rocha (1975) e Wickham et al. (1974), para cada zona geotécnica.
3.2
REGISTO GEOLÓGICO FINAL.
A escavação do túnel atravessou vários tipos de rocha pertencentes à grande mancha
carbónica do Baixo Alentejo. Genericamente, o maciço rochoso era constituído por xistos
argilosos e siltitos (69,6%), xistos argilosos e siltitos com intercalações de bancadas de
grauvaques (26,0%) e grauvaques maciços (4,4%).
As rochas do tipo sedimentar, apresentavam um grau de metamorfismo de tal maneira
baixo que se situavam na transição das rochas sedimentares para as rochas de
metamorfismo incipiente. Quanto à sua resistência elas variavam entre medianamente
duras a duras.
Conforme é possível observar pelo perfil geológico (fig. 3 e 4) segundo o eixo do túnel, a
estrutura apresentava-se moderadamente falhada ou dobrada, sendo esta caracterização
válida para a totalidade do túnel.
3

4. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
Fig. 3 – Perfil geológico segundo o eixo do túnel.
Fig. 4 – Zona de fecho de uma dobra anticlinal.
A cartografia geológica efetuada permitiu identificar vários sistemas de diaclases com as
seguintes atitudes:
N30º-60ºE, 50º-80ºNW; N40ºW, 65ºS; N35º-50ºE, subvert.; N20ºE, 50SE
Fig.5 – Estereograma da fraturação.
Era constante ao longo da totalidade do túnel, um sistema de diaclases com direção
N20º-35ºE, quase vertical e quase paralela ao eixo do túnel. Este sistema, dominante no
túnel, apresentava espaçamentos entre 20 a 60 cm. Nas zonas em que as diaclases
apareciam em xistos ou siltitos finos fortemente xistificados, elas apresentavam superfície
lisa, abertas ou preenchidas por argila. Nas zonas onde havia dominância de grauvaques
eram frequentes as diaclases com superfície rugosa e preenchidas por uma película fina
de carbonatos.
4

5. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
Eram frequentes os planos de estratificação que apresentavam zonas de esmagamento,
em especial na zona de contacto de bancadas de grauvaques com xistos argilosos,
correspondendo essas zonas de esmagamento a zonas de falha (Fig.6).
Fig. 6 – Zonas de contacto de bancadas de grauvaques com xistos argilosos.
Várias falhas foram intercetadas pela escavação: umas com caixa argilosa e com
material esmagado, de espessuras superiores a 5 m e orientações N60ºE, 55NW; N35ºE,
50-55NW; N80ºW, 70N; outras com caixa mais reduzida, mas com igual composição e de
orientação N-S, subverticais; e ainda outras com orientação N60ºE, 70NE com caixa de
0,5 m, argilosa e com carbonatos alterados exibindo escoamento de água.
Por último, importa referir que, em jeito de conclusão sobe o ponto de vista geotécnico,
as reais condições geológicas encontradas revelaram um zonamento final francamente
diferente do antecipado na fase de projeto (Tabela 2.)
Tabela 2. – Percentagens previstas e reais das zonas geotécnicas.
Zona Geotécnica
Previsto
Real
Diferença
ZG1
15%
30%
+15%
ZG2
15%
55%
+40%
ZG3
70%
15%
-55%
4. GEOMETRIA DA ESCAVAÇÃO E DIMENSÕES.
O túnel com cerca de 340 m de comprimento era composto por dois troços retilíneos
com, aproximadamente, 70 m e 245 m de comprimento, ligados por uma curva de
concordância a 136º e com desenvolvimento de cerca de 24 m.
Por razões hidráulicas, e em face das características geológicas e geomecânicas do
maciço rochoso, foi determinado pelo Projeto uma seção em forma de ferradura para a
escavação do túnel, com diâmetro variando os 8,90 e 9,90 metros. Conforme a
representação das seções na figura 7, a seção tipo A era aplicável sempre que se
encontravam situações geotécnicas SG1 e SG2 com fraco recobrimento, e a seção tipo B
aplicável em troços que iriam funcionar em pressão e em situações geotécnicas SG2 e
SG3.
5

6. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
Fig. 7 – Seções tipo A e B
Em relação a estas seções e às respetivas condições de execução e de pagamento,
foram definidas duas linhas teóricas “A” e “B”. A linha “A” representava o limite dentro do
qual não poderia haver infraescavação ou elementos de sustimento não previstos para
ficarem englobados no revestimento final. A linha “B”, equidistante 25 cm da linha “A”
para o interior do maciço, correspondendo ao limite exterior das sobre escavações.
5. SUSTIMENTO PROVISÓRIO ADOTADO.
O zonamento geotécnico estabelecido na fase de projeto teve por base os trabalhos
geotécnicos e ensaios realizados. Sendo uma aproximação às condições reais do
maciço, foi necessário ajustar as características do suporte às situações encontradas
durante o avanço da escavação do túnel. Para esse efeito, foi adotado pelo Consórcio
Odeleite e pelo INAG, a classificação geomecânica proposta por Wickham et al. (1974),
como forma de caracterizar a qualidade do maciço rochoso na frente de desmonte e
assim relacionar o tipo de suporte primário a aplicar. Para caso concreto das pregagens
foi definido a sua aplicação dentro dos valores estabelecidos na tabela 3.
Tabela 3. Definição das pregagens em função da Classificação de Wickham.
Zona
Geotécnica
RSR
ZG2
39<RSR<44
ZG2
45<RSR<55
ZG3
56<RSR<66
Cinco pregagens por perfil afastadas de 2,5 m
ZG3
RSR>66
Betão projetado
Sustimento
Sete pregagens por perfil afastadas de 1,5 m nas duas
direções (7 por perfil afast. de 1,5 m)
Cinco pregagens por perfil afastadas de 2,0 m nas duas
direções (5 por perfil afast. de 2,0 m)
RSR- Rock Structure Rating
6

7. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
Como instrumento de trabalho para a caracterização do maciço, foi utilizado um
formulário onde eram avaliados os vários parâmetros da classificação geomecânica a
partir dos elementos recolhidos no terreno (fig. 8).
Fig. 8 – Formulário para a classificação geomecânica no avanço.
6. PROCESSO CONSTRUTIVO.
Como consequência das condições impostas pela própria obra, a escavação do túnel
desenvolveu-se no sentido jusante para montante. As condições adversas evidenciadas
nos emboquilhamentos, a ausência de informação do interior do maciço rochoso e as
cautelas aconselhadas no Projeto, eram razões suficientes para eleger, com a devida
prudência, o método de escavação mais adequado. Neste contexto, a escavação do túnel
foi parcializada em duas secções, correspondendo à meia secção a teto e ao rebaixo.
O avanço da escavação na meia secção superior iniciou-se com a abertura de uma
galeria piloto de 3,40 m de largura por 4,45 m de altura. Em cada avanço de 2,70 m era
determinado as reais caraterísticas do terreno e aplicado o sustimento provisório na
abóbada. Após dois a três avanços efetuava-se a escavação lateral do maciço
remanescente. Nesta fase dava-se continuidade ao sustimento já aplicado na abóbada.
Sempre que no avanço da galeria piloto era detetada uma zona ZG1, parava-se a
escavação, retomava-se os alargamentos e, já com meia seção totalmente aberta,
aplicava-se as cambotas metálicas espaçadas de 60 cm e entivadas com toros de
madeira.
Depois de totalmente concluída a escavação da meia seção superior procedeu-se à
execução do rebaixo com avanços de 3,60 m. O sustimento provisório seguiu o
procedimento aplicado na 1ª fase.
7

8. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
7. EQUIPAMENTOS.
A operação de perfuração foi realizada, em ambas as fases da escavação, por uma
máquina electro-hidráulica Atlas Copco Bommer H127, com dois braços de perfuradores
apetrechados com martelos hidráulicos COP 1032HD.
Na 1ª fase da escavação o escombro foi carregado e transportado até à boca do túnel
por duas pás mineiras, uma Wagner ST 31/2 (fig. 9) e uma Wagner ST 2D, e
posteriormente transportado a vazadouro por um dumper Volvo 5350. Na fase do rebaixo
o carregamento do escombro foi efetuado por escavadora giratória Akerman H10 e
transportado por dois dumpers Volvo 5350 (fig.10).
Fig. 9 – Remoção do escombro da galeria
piloto com pá mineira Wagner ST31/2.
Fig. 10 – Transporte do escombro da escavação
da 2ª fase com dumper Volvo 5350.
O sistema de ventilação ficou assegurado por dois ventiladores insuflantes Berry Ø 600
mm de 13 e 15 Cv.
A projeção de betão foi efetuada por via seca com uma máquina Aliva 240.
8. PLANOS DE FOGO.
O dimensionamento dos diagramas de fogo teve por base o tipo de rocha, a atitude da
estratificação, a pressuposta má qualidade do maciço rochoso, a preocupação em
minimizar o efeito do desmonte na envolvente da escavação e atenuar a eventual
deformação da matriz rochosa devido à abertura do vazio. Estes fatores de cuidado
foram mantidos ao longo de toda a subempreitada.
8.1
GALERIA PILOTO E ALARGAMENTOS.
Para a execução da galeria piloto dimensionou-se um plano de fogo com caldeiro em V
ou cunha (V Cut), de seis furos convergentes auxiliados por quatro furos com ângulo
mais aberto. O contorno do teto da galeria foi definido aplicando-se a técnica de smooth
blasting.
8

9. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
Na fase dos alargamentos procedeu-se à execução de furos paralelos horizontais com
carregamento cuidadoso no contorno. Como resultado do overbreak gerado pela abertura
da galeria piloto a furação de desmonte foi consideravelmente reduzida. A prévia abertura
da galeria piloto conjugada com a qualidade do maciço rochoso, permitiu conseguir uma
razão de avanço de 100% e uma carga específica média 570 g/m3.
Nestas duas fases da escavação da seção superior, os furos foram carregados com
cartuchos de Gelamonite 33% NG: calibre 32x400mm para o caldeiro e desmonte; calibre
25x200mm para a furação de contorno.
Os planos de fogo tipo utilizados e os parâmetros principais são os que se apresentam
nas figuras 11 e 12.
Parâmetro
Área da seção
Diâmetro furo
Comprimento furo
Avanço médio
Nº furos
Volume
Carga total
Carga específica
Metragem/pega
Perfur. específica
14,75
43
3,00
2,70
32
39,83
52,60
1,32
96
2,41
Unid
m2
mm
m
m
m3
Kg
Kg/m3
m
m/m3
Fig. 11 – Plano fogo da galeria piloto.
8.2
Parâmetro
Área da seção
Diâmetro furo
Comprimento furo
Avanço médio
Nº furos
Volume
Carga total
Carga específica
Metragem/pega
Perfur. específica
16,36
43
3,00
3,00
26
49,08
27,79
0,57
78
1,59
Unid
m2
mm
m
m
m3
Kg
Kg/m3
m
m/m3
Fig. 12 – Plano de fogo dos alargamentos.
REBAIXO.
À semelhança das fases anteriores, a execução do rebaixo foi realizada com perfuração
horizontal, com diâmetros de 51 mm no desmonte central e 43 mm no contorno. A
aplicação do plano de fogo dimensionado (fig. 13) para esta fase concreta, permitiu obter
uma carga específica média de 380 g/m3, valor baixo se considerarmos que o desmonte
não seguiu o método clássico do desmonte de pegas em bancada com furos verticais.
Tendo presente a qualidade do maciço rochoso e a existência de duas faces livres,
optou-se por aplicar juntamente com a Gelamonite 33% NG, um explosivo com maior
volume de gases, a Amonite, na proporção de 53% para a dinamite e 47% para o
9

10. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
explosivo pulverulento. O explosivo encartuchado em manga plástica foi aplicado no
calibre de 40x550mm para os furos do desmonte, e para o contorno, cartuchos de
Gelamonite 25x200 e Amonite 25x140mm ligados com cordão detonante de 12 gr/m.
Parâmetro
Área da seção
Diâmetro furo contorno
Diâmetro furo desmonte
Comprimento furo
Avanço médio
Nº furos
Volume
Carga total
Carga específica
Metragem/pega
Perfur. Específica
35,90
43
51
3,00
2,90
21
104,10
39,90
0,38
63
0,60
Unid
m2
mm
mm
m
m
m3
Kg
Kg/m3
m
m/m3
Fig. 13 – Plano de fogo do rebaixo.
9. CONSUMO DE EXPLOSIVO.
A recolha e o tratamento dos dados obtidos em obra permitiram registar o consumo
médio mensal de explosivo por metro cúbico ao longo da escavação do túnel.
Visualizando os gráficos das figuras 14 e 15, constata-se uma variação da carga
específica tanto na escavação da seção superior como na escavação do rebaixo. Na
primeira situação, houve um aumento do consumo até ao Pk 144,00 e depois um
decréscimo linear até ao Pk 237,73. Na segunda situação o consumo traduziu-se por
uma diminuição do consumo desde o início da escavação.
Cruzando os valores obtidos na avaliação geomecânica de Wickham, efetuada em cada
avanço, com as cargas específicas aplicadas nas pegas de fogo, verificou-se que o maior
consumo de explosivo correspondeu a um RSR de 71 ao passo que os consumos mais
baixos corresponderam a um RSR inferior a 49.
10

11. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
237,73
215,23
1,40
1,20
200
1,00
144,00
150
0,80
0,60
100
76,00
0,40
50
0,20
0
Carga específica (kg/m3)
Progressiva de jusante
para montante (Pk)
250
0,00
Jun-93
Jul-93
Pk
Ago-93
C. esp
Set-93
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
185,68
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
29,98
0,10
Carga específica (kg/m3)
Progressiva de jusante
para montante (Pk)
Fig. 14 – Variação da carga específica na escavação da abóbada.
0,00
Set-93
Out-93
Pk
C. esp
Fig. 15 – Variação da carga específica na escavação do rebaixo
O estudo estatístico de um conjunto de pares de valores da carga específica aplicada e
do RSR, determinado nas correspondentes frentes de avanço, mostrou haver uma
correlação positiva forte e um coeficiente de correlação elevado entre as duas variáveis
(fig. 16).
Os resultados obtidos em obra mostraram que houve uma adequada aplicação da carga
explosiva em função da qualidade do maciço atravessado pela escavação, isto é, cargas
específicas baixas aplicadas em zonas onde o maciço rochoso apresentava fraca
qualidade, e cargas específicas mais altas aplicadas onde o maciço apresentava boa
qualidade, portanto mais resistente ao arranque com explosivos. Esta gestão permitiu
minimizar a ação dinâmica das ondas vibratórias provenientes do desmonte.
11

12. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
Carga específica (kg/m3)
1,4
1,2
Cesp = 0,025xRSR - 0,4614
Coef. correlação = 0,923
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
10
20
30
40
RSR
50
60
70
80
Fig. 16 – Correlação entre a Carga específica e o RSR.
10.
CONCLUSÕES.
Na execução de túneis de grande seção é muito importante ter conhecimento de toda a
informação geológico-geotécnica do maciço, de forma a escolher o método de escavação
mais adequado à capacidade autoportante do terreno e assim dimensionar os
equipamentos necessários. Sempre que a informação sobre a qualidade do maciço
rochoso seja insuficiente, ou o maciço ofereça dúvidas quanto à sua capacidade de auto
sustentação, é aconselhável tomar medidas cautelares quanto ao método de avanço e
ajustar a utilização do suporte indicado no projeto de forma a garantir a segurança dos
trabalhadores e equipamentos. O método de arranque com recurso a explosivos requer
neste tipo de trabalhos um técnico especialista qualificado, com sólida experiência, de
forma a assegurar a adequabilidade do plano de fogo e as características do suporte
primário à zona geotécnica encontrada. Para este fim último, as classificações
geomecânicas são um instrumento útil com detalhe suficiente para alcançar esse
objetivo.
12

13. Escavação do túnel de desvio da barragem de Odeleite
DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA
Hidroprojecto. Aproveitamento da Ribeira de Odeleite. Projecto. Estudos estruturais
relativos aos órgãos hidráulicos, Volume I – Tomo 4. 1983.
Hidroprojecto. Galeria de Desvio e Descarregador de Cheias. Estudo geológicogeotécnico. 1983.
Pinto, J. – Apontamentos de obra. Odeleite, 1993.
Sousa, M., Conde, L., - Estudo geológico-geotécnico do túnel de desvio da barragem de
Odeleite e parecer sobre a classificação geomecânica do maciço rochoso e dos tipos de
suporte temporários propostos. Coimbra, 1993.
13