2Variation de la zone plastique en fonction de la longueur de la fissure

Em projetos de túneis geralmente é essencial realizar investigações complementares de subsolo e da caracterização do terreno (solo ou rocha) durante a construção. Esta fase de investigações de construção fornece informações importantes para:

Projetista e construtores de estruturas temporárias;

Definição de anomalias e de imprevistos identificados após o início da construção; Registro das condições de solo existente para comparação com as condições de referência estabelecidas inicialmente, assim formando a base para qualquer ajuste de custo devido às diferentes condições locais;

Avaliar as condições do terreno e das águas subterrâneas no avanço do túnel no sentido de reduzir os riscos e melhorar a eficiência das operações de escavação;

Ajuste do sistema de suporte e apoio inicial a ser instalado, e os locais onde o sistema de apoio pode ser alterado;

Avaliar a resposta do solo, das estruturas existentes e instalações para operações de escavação;

Avaliar a resposta do lençol freático para as operações de escavação e rebaixamento; Determinar a localização e profundidade das interferências existentes e outras instalações subterrâneas.

Um programa típico de investigação em fase de construção deve incluir alguns ou todos os seguintes elementos:

Sondagens do subsolo a partir da superfície do solo;

Observação do comportamento do lençol freático, por meio de poços e piezômetros; Ensaios laboratoriais complementares de amostras de solo e rocha;

Mapeamento geológico das faces expostas do túnel; Instrumentação geotécnica;

Túneis pilotos;

Ensaios ambientais do solo e amostragem de águas subterrâneas suspeitos de estarem contaminados.

Alguns dos elementos de investigação acima, tais como instrumentação geotécnica, podem ser incluídos no contrato do projetista, enquanto outros, como perfurações exploratórias adicionais, podem ser deixados a critério do contratante conforme a oportunidade e conveniência. O mapeamento facial do túnel e o monitoramento das águas subterrâneas deverão ser elementos necessários para qualquer projeto de túnel já que a informação obtida a partir desses registros serão a base de avaliação de diferentes condições geológicos- geotécnicos ao longo do túnel.

3.3.1 INSTRUMENTAÇÃO GEOTÉCNICA

A instrumentação geotécnica é utilizada durante a construção para acompanhar as respostas do terreno e da estrutura, na superfície e próximo ao túnel, a deformação do suporte inicial e final do túnel, níveis das águas subterrâneas, o carregamento de elementos estruturais dos sistemas de suporte de escavação e vibrações da estrutura e do solo, entre outros. Essa instrumentação é um elemento fundamental de qualquer programa de manutenção e proteção das estruturas e instalações existentes. Além disso, fornece informação quantitativa para avaliar os procedimentos de escavação durante a construção, e pode ser utilizada ajustes no ciclo de trabalho em tempo hábil, de forma a reduzir os impactos da construção. A instrumentação é também utilizada para monitorar a deformação e a estabilidade da abertura do túnel, para avaliar a adequação dos sistemas de suporte inicial do túnel e os métodos e seqüência de escavação, em especial para os túneis construídos pelo Método de Escavação Sequencial (SEM) e túneis em zonas de cisalhamento ou em solos compressíveis.

3.3.2 TÚNEIS PILOTOS

São túneis de pequena dimensão utilizados ocasionalmente para investigação do subsolo a ser atravessado por túneis de grande porte em condições geológico-geotécnicas complexas. Além disso, quando utilizados, geralmente são realizadas em um contrato separado antes do contrato do túnel principal e fornecem aos licitantes uma compreensão mais clara das condições do solo que serão encontradas.

Apesar de túneis piloto serem muito dispendiosos, a utilização dos mesmos pode resultar em considerável benefício financeiro ao cliente, tais como, processos construtivos e sistema de suporte otimizado devido o prévio conhecimento das condições geológico-geotécnicas identificadas.

Adicionalmente, as informações coletadas fornecem aos licitantes a oportunidade de observar diretamente e avaliar as condições da rocha existentes, assim como:

Informações mais completas e confiáveis para o projeto do sistema de suporte do túnel, caso existam;

Acesso para a realização de ensaios in situ da rocha ao longo do túnel proposto;

Informação para especificar e selecionar os métodos adequados de construção e equipamento de escavação;

Instrumento eficaz de pré-drenagem das águas subterrâneas, além de auxiliar nas medidas de controle a curto e longo prazo das águas subterrâneas;

Meio eficaz para a identificação e ventilação de solos em condições gasosas; Testar e avaliar o desempenho dos métodos e equipamentos de escavação;

Acesso para a instalação de alguns dos suportes iniciais (geralmente na área da coroa do túnel), antes da escavação do túnel principal.

A localização do túnel piloto pode ser convenientemente adotada junto ao túnel proposto, utilizando-o para saída de emergência, drenagem ou ventilação do túnel, ou para outros fins, de modo a aproveitar esta estrutura no projeto final.

Para os túneis destinados ao transporte rodoviário, o formato da seção transversal é normalmente retangular ou circular e depende principalmente do método de construção. Na Tabela 4.1 são indicadas algumas seções transversais típicas e métodos construtivos correspondentes. As dimensões das formas empregadas são dependentes das dimensões da seção necessária para o tráfego.

Tabela 4.1 – Seções Transversais e Métodos de Construção típicos (modificado - PIARC, 2001).

Nº Tipo de _Seção Método Construtivo Observações

1 Circular Tuneladora (TBM) O Japão utilizou recentemente tuneladoras com seção retangular 2 Retangular Túnel submerso Nos EUA é comum adotar-se seção

circular

3 Retangular Falso túnel A tecnologia disponível pode conduzir à utilização de seção circular acima da faixa de rolamento

4 Ferradura Perfuração e detonação Aplicado em rochas duras

5 Elíptica Método de Escavação _Sequencial Em rocha dura o formato ferradura é _usual

Para a Piarc (2001), estas dimensões variam devido a:

Volumes de tráfego, tipos de veículos e a importância do túnel;

Velocidades de projeto, distâncias de frenagem do veículo e distâncias de visibilidade; Espaço para equipamentos do túnel, tais como: sinalização, tráfego e monitoramento; O gerenciamento do tráfego necessário para responder a um incidente no túnel;

Internacionalmente, a resposta para os diversos fatores anteriormente apresentados podem variar de país para país, assim acabam por gerar soluções variadas, que ainda costuma ser modificadas com o tempo

As Figuras 4.1 e 4.2 apresentam os principais elementos a serem considerados na definição da seção transversal de um túnel rodoviário e que serão amplamente discutidos ao longo deste capítulo.

Figura 4.1 – Configuração típica de um túnel rodoviário (modificado - PIARC, 2001).

Seção retangular Seção circular

A. Distância lateral entre os limites das bordas da pista de rodagem e acessórios, tais como equipamentos de detecção, os ventiladores, sinalização etc;

C. Gabarito Vertical da faixa de rodagem;

D. Espaço adicional para possibilitar o recapeamento da faixa, mantendo o gabarito vertical;

E. Espaçamento vertical entre o gabarito vertical e acessórios, tais como equipamentos de detecção, os ventiladores, a sinalização etc;

F. Espaçamento destinado à construção do teto;

G. Espaçamento para dispositivos elétricos como equipamento de detecção, os ventiladores, sinalização etc; e

H. Gabarito vertical do passeio.

Figura 4.2 – Gabaritos usualmente adotados em túneis rodoviários (modificado - PIARC, 2001).