O documento descreve os principais tipos e métodos construtivos de túneis. São descritos três tipos de túneis: de mineração, serviços públicos e transporte. Além disso, são explicados vários métodos construtivos como tuneladoras, vala recoberta, perfuração e explosão controlada.
1. Túneis - Tipos e
Métodos
Construtivos de
Glenda Miranda Zellin
Isabela Mara Bonifacio
Suellen Alves
Prof.: Amaro Francisco Codá
2. O espaço subterrâneo não é mais um espaço opcional, mas antes,
um espaço necessário.
(HANAMURA, T.)
3. 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.
4. 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.
6. 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.
7. 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.
9. 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.
10. 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.
12. 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)
13. 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...
14. 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.
15. 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
16. 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
17. 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
19. TBM – Tunneling Boring
Machine
Os principais meios de escavação que utilizam algum
tipo de TBM são:
• Shield
• Pipe Jacking
• Directional Drilling
• Pre Lining System
20. 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.
22. 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
23. 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.
25. 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.
27. 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.
29. 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.
33. 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.
35. 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