A Escavação Tipo NATM

Centro Universitário da FEI

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RESUMO

O trabalho apresenta o método executivo NATM (New Austrian Tunneling Method) de escavação de túneis, em solo. Será abordada a sequência executiva de escavação, processos de estabilização do maciço, sistemas de impermeabilização, drenagem e rebaixamento do lençol freático, sistemas de escoramento aliados ao concreto projetado, etapas de projeto e instrumentação interna e externa.

Apresenta-se também, um estudo de caso da escavação do “Túnel de Via 01”, que ligará a Estação Adolfo Pinheiro à Estação Largo Treze, ambas da Linha 5 - Lilás, do Metrô.

Palavras-chave: NATM, escavação de túneis, estação largo treze.

Abstract

1. Sequência executiva em solo

1. Escavação de poço com  revestimento em concreto projetado
2. Rebaixamento do lençol freático
3. Emboque do túnel

1. Cobertura mínima
2. Solo de cobertura não consistente
3. Rebaixamento NA
4. Edificações Lindeiras afetadas pelos serviços de poço ou preparo da frente
5. Tratamentos iniciais que conturbam o maçico

1. Processos de Estabilização do maçico

1. Enfilagem

1. Tubular
2. Método CCP-H (Cement Churning Pile – Horizontal)

1. Pregagem
2. Congelamento
3. “Jet-Grouting”
4. Agulhamento

1. Escavação do túnel

1. Sistemas de Escoramento

1. Cambotas
2. Concreto Projetado
3. Arco Invertido Provisório
4. Arco Invertido Definitivo

1. Sistema de Impermeabilização e Drenagem
2. Revestimento Secundário

1. Projetos

1. Topográfico
2. Hidrogeologia
3. COMPLETAR SEGUNDO APOSTILA IMPRESSA

1. Instrumentação

1.  Interna
2. Externa

1. Estudo de caso

1. Projetos
2. Sequência Executiva
3. Projeções de custos obra Bárbara (Apostila Metrô)

Introdução

A escavação de túneis nasceu da necessidade de superar um obstáculo natural: maciços montanhosos. Além das montanhas existem outras barreiras a serem vencidas com túneis, podemos citar, cursos de água e zonas urbanas muito adensadas como exemplo.

Existem diversos métodos de escavação de túneis, podemos citar alguns: Método Cut and Cover, Método da Couraça, mais conhecido como Shield (Tatuzão), Método Clássico ou de Mineração e Método Pipe Jacking e Método NATM. Atualmente as escavações em terrenos pouco consistentes são executados através dos Métodos Shield e NATM.

Este trabalho explanará sobre o Novo Método Austríaco de Escavação de Túneis (NATM), concebido inicialmente para escavação de túneis em maçicos rochosos e posteriormente adaptado para solo.

Na década de 1930 o engenheiro Ladislau Von Rabcewicz, um dos idealizadores do método NATM, chegou a conclusão que as rupturas dos túneis aconteciam por conta de cisalhamento, e não de compressão. Na década de 1940, Rabcewicz verificou que o cisalhamento poderia ser combatido através do preenchimento dos vazios entre o terreno e a cambota metálica, que tem a finalidade de evitar a deformação do terreno.

O objetivo da escavação pelo método NATM é conduzir a estabilização através do alívio controlado de pressão. Este alívio de tensões é efetuado de maneira intencional. De acordo com as necessidades, são medidos os valores das tensões e deformações.

O princípio básico deste método consiste em evitar qualquer expansão excessiva da rocha, assim o revestimento age como superfície resistente, forçando a rocha a se auto-sustentar ao invés de o próprio revestimento suportar o carregamento, como uma estrutura independente.

Ocorre um rearranjo de tensões quando um túnel é escavado, as tensões resultantes de um material circundante mudam de um “estado primário” para o “estado secundário” de tensões. As tensões aumentam de maneira a suportar o carregamento que antes era suportado pelo  material escavado.

Para que não se atinjam deformações que provoquem a ruptura do túnel, utiliza-se um revestimento de concreto projetado. A espessura e flexibilidade tem que ser suficiente para suportar as tensões do “estado secundário”. Assim o revestimento e o maciço funcionam no NATM como o aço e o concreto em uma seção mista de uma ponte.

O concreto projetado tem como característica fundamental a obtenção de elevada resistência inicial, o que é de maior importância na obtenção de uma alta capacidade de sustentação. A principal propriedade do concreto projetado reside na sua interação com a rocha ou solo escavado, pois atua como suporte contra a “relaxação” e as pressões devidas à redistribuição de tensões.

Uma camada de projetado, aplicada imediatamente após a exposição de uma fase de escavação, atua como uma superfície rijida que transforma uma rocha (ou solo) de menor resistência numa entidade estável. Como resultado dessa interação, a região vizinha à escavação permanece praticamente em sua posição original (quando maciço rochoso) e , portanto, capacitada a participar efetivamente no efeito arco.

O NATM, baseado no mecanismo descrito, não poderia ser aplicado na prática se o processo de rearranjo de tensões terminasse assim que a abertura do túnel fosse concluída. O chamado efeito de tempo”(stand-up-time) do solo ( ou rocha), é favorável ao construtor e proporciona o tempo suficiente para a aplicação da resistência necessária (dada pelo revestimento com ou sem ancoragem, com ou sem cambota) antes que as deformações sejam muito grandes e ocorra o “amolecimento” do material.

O “efeito do tempo” não pode no momento ser explicado ou calculado teoricamente com exatidão, mas como previsão e estimativa para o dimensionamento do revestimento a ser utilizado no túnel. A única maneira de se obter uma noção do estado real de tensões é através da medição continua das deformações e tensões (leituras de convergência e divergência). O conhecimento das varias deformações (internas e externas do túnel) com o tempo permite estimar a aproximação do estado final do momento (carregamento) previsto teoricamente.