Análise da construção de túneis com tuneladoras

Abstract

A escolha do método construtivo a empregar na construção de um túnel depende de diversos factores, os principais dos quais são as condições naturais do maciço envolvente, a geometria, os efeitos ambientais, os prazos de obra, os níveis de segurança desejados e, ainda, as condições locais, como o nível de desenvolvimento tecnológico, os equipamentos disponíveis, a experiência dos construtores, a natureza e o custo da mão-de-obra. De entre os métodos disponíveis, aquele a que a escavação se processa com recurso a tuneladoras (TBMs, Tunnel Boring Machines) tem ganho importância crescente, particularmente em meios urbanos, uma vez que a sua utilização, entre outras vantagens, permite a possibilidade de atravessar complexas condições geológicas e hidrológicas com segurança e relativa economia. De vários tipos são as tuneladoras existentes, não existindo máquinas de utilização universal. Na escolha da máquina devem ser levados em conta parâmetros elementares como condicionantes naturais, parâmetros físicos como apreciação global da qualidade, descontinuidades, alterabilidade, existência e química da água, parâmetros mecânicos como a dureza do solo/rocha, deformabilidade e potencial de liquefacção, parâmetros hidrológicos, parâmetros de projecto como dimensões e forma, alinhamento vertical ou horizontal, sensibilidade a assentamentos, anomalias no solo como obstáculos naturais ou artificias e por fim outros parâmetros como a abrasividade, a propensão do solo a colar, a fricção maciço/máquina e a presença de gás. Existindo, na bibliografia de língua portuguesa, muito pouca informação disponível sobre esta técnica de escavação mecanizada de túneis, pretende-se com este trabalho suprir tal lacuna. Para a concretização de tal objectivo, far-se-á uma revisão da bibliografia da especialidade procurando-se situar e equacionar os diversos aspectos relacionados com a técnica, designadamente os respeitantes ao princípio de funcionamento das tuneladoras, às vantagens e desvantagens do seu emprego, aos tipos de tuneladoras existentes, aos parâmetros a considerar para a escolha do tipo adequado bem como a explanação de um modelo de prognóstico de performance na escavação com tuneladoras em maciços rochosos. Será também efectuada a análise da aplicação desta técnica construtiva em Portugal, mais concretamente no Metro do Porto, onde se pretende sucintamente, caracterizar o maciço e apresentar as principais características da tuneladora escolhida para o escavar.

The choice of the construction method to employ in construction of a tunnel depends on several factors, the main of which are the natural conditions of the surrounding mass, geometry, environmental effects, work periods, the desired security levels and also local conditions such as the level of technological development, the equipment availability, the contractors experience, the nature and the hand labour cost. Among the available methods, the one where the excavation takes place using Tunnel Boring Machines (TBMs) has gained increased importance, particularly in urban areas, since its use, among other advantages, allows for the possibility of crossing complex geological and hydrological conditions safely and with relative economy. Of various types are the existing TBMs, in the absence of universal use machines. In choosing the machine, must be taken into account parameters such as elementary natural constraints, physical parameters such as overall assessment of quality, discontinuities, alterability, water existence and is chemistry, mechanical parameters such as the hardness of the soil/rock, deformability and liquefaction potential, hydrological parameters, design parameters such as size and shape, vertical or horizontal alignment, settlements sensibility, anomalies in the soil as natural or artificial obstacles and eventually other parameters such as abrasiveness, soil propensity to stick, the mass/machine friction and the gas presence. Existing, in the bibliography of portuguese language, very little information available about this tunnelling mechanized excavation technique, it is intended to fill such gap with this work. For the achievement of such objective, a review of the literature of the speciality will be made seeking to situate and equate the various aspects related with the technique, namely those relating to the operation principle of TBMs, the advantages and disadvantages of its use, the TBMs existing types, the parameters to be considered when choosing the appropriate type as well as the explanation of a predictive performance model in the excavation with TBMs in rock masses. There will also be done an analysis of the application of this construction technique in Portugal, specifically in Oporto Subway, which aims to briefly characterize the mass and present the main features of the tunnelling machine chosen for the dig