Subterrâneo
O METRÔ SUBTERRÂNEO
As linhas subterrâneas de metrô são as mais apropriadas para as áreas densamente ocupadas, proporcionando menor impacto à superfície, menor volume de desapropriações, facilidades para o remanejamento de grandes interferências enterradas, reduzidas interrupções do tráfego e preservação do patrimônio histórico.
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.
O VCA também conhecido como cut-and-cover, foi o método mais utilizado para a construção da Linha 1-Azul, tendo sido aplicado de forma contínua no trecho entre Jabaquara e Japão-Liberdade.
Esse método foi utilizado para o traçado da Linha 2-Verde sob as avenidas 23 de Maio e Heitor Penteado.
Uma variação desse processo, conhecido como “método invertido” ou cover-and-cut, é utilizada quando a ocupação temporária da superfície precisa ser abreviada devido às condições locais.
Para sua execução, estão disponíveis três métodos construtivos:
- 1 trincheira ou VCA (Vala a Céu Aberto);
- 2 túnel mineiro (NATM – New Austrian Tunnelling Method);
- 3 mecanizado, ou por máquina tuneladora (TBM – Tunnel Boring Machines).
Aqui, o procedimento é o seguinte:
- 1 as paredes de contenção são executadas a partir da superfície;
- 2 em seguida, é feita a laje de teto, que libera o tráfego de superfície;
- 3 depois, é feito o escoramento interno das paredes laterais;
- 4 conclui-se com as etapas sucessivas de escavação e execução de lajes intermediárias até atingir-se a cota desejada.
TÚNEIS MINEIROS (NATM)
O método NATM é utilizado com sucesso na construção de túneis e estações subterrâneas de grandes dimensões. Uma de suas vantagens é a adaptabilidade da seção de escavação, que pode ser modificada em qualquer ponto, de acordo com as necessidades geométricas e de parcialização da escavação, que, às vezes, se torna necessária em maciços pouco competentes ou que estão sob forte pressão hidrostática. Nesses casos, outras medidas associadas à aplicação desse método são rebaixamento do lençol freático, revestimento prévio e as mais comumente usadas, injeções químicas ou de cimento.
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.
Por meio do método NATM, a deformação do maciço adjacente é deliberadamente favorecida, adaptando-a ao contorno escavado, bem como redistribuindo e reduzindo as tensões máximas induzidas, evitando-se assim a desagregação do maciço.
O MÉTODO CONSTRUTIVO NATM
Detalhe típico de incorporação de cambotas com concreto projetado
1º Etapa
2º Etapa
3º Etapa
- A – Aplicação de uma camada de concreto projetado sobre a superfície escavada
- B – Colocação da cambota
- C – Execução parcial da 2ª camada de concreto projetado
- D – Complementação da 2ª camada de concreto projetado no passo anterior
SEQUÊNCIA EXECUTIVA
- 1 Executar tratamentos e DHPs
- 2 Escavar avanço na 1/2 sessão
- 3 Instalação cambota + concreto projetado da 1/2
- 4 Executar o arco invertido provisório
- 5 Escavar o rebaixo em nichos laterais
- 6 Instalar cambota + concreto projetado do rebaixo
- 7 Escavar o arco invertido definitivo
- 8 Fechar a cambota + concreto projetado do arco
- 9 Executar revestimento final
OS TIPOS DE CONDICIONAMENTO DE MACIÇO MAIS COMUNS SÃO:
- 1 colunas de solo-cimento horizontais ou verticais;
- 2 enfilagens tubulares (injeção de calda de cimento através de tubos);
- 3 enfilagens cravadas (tubos metálicos);
- 4 injeção química (injeção de produtos químicos aglutinantes);
- 5 agulhamento (vergalhões de aço, fibra de vidro ou jet grouting);
- 6 drenagem – rebaixamento do nível d’água(poços, ponteiras, drenos – vácuo);
- 7 congelamento do maciço;
- 8 enfilagens por microtúneis.
No caso de mezaninos próximos à superfície, entre 1 e 4 metros de profundidade, bem como de áreas onde há tráfego intenso, o NATM pode não ser a solução mais adequada devido à baixa cobertura de solo, a menos que sejam utilizados sistemas auxiliares. Para esses casos tem sido adotado o uso de enfilagens horizontais, como as utilizadas na construção das estações sob a Av. Paulista, que proporcionam interferência mínima na superfície. Trata-se de uma solução mista entre o NATM e a escavação invertida.
Seção típica das estações Brigadeiro e Trianon-Masp, onde foi utilizado o método misto com uso de enfilagens
MECANIZADO (TBM – TUNNEL BORING MACHINES)
A escavação de túneis em terrenos brandos, ou pouco competentes, sempre se constituiu em um grande desafio, finalmente vencido em 1825, por Marc I. Brunel. Ele construiu o primeiro túnel sob o Rio Tâmisa mediante o avanço de uma couraça metálica sob a qual a escavação e o revestimento podiam ser feitos em segurança. Essa primeira couraça (em inglês, shield) evoluiu com o tempo e hoje se desdobra em diversos tipos de máquinas tuneladoras (Tunnel Boring Machines – TBM). Outra grande evolução da técnica de engenharia de túneis é a utilização de máquinas para a escavação em rochas competentes e duras em substituição à escavação com uso de explosivos. Na escavação de rochas, muitas vezes a utilização da couraça pode ser dispensada.
O Metrô de São Paulo foi o primeiro a utilizar no Brasil, uma máquina tuneladora de grande diâmetro que a população paulistana logo apelidou de “tatuzão”. Esse método construtivo foi aplicado desde a Linha 1-Azul, executada nos anos 70, até o novo projeto da Linha 4-Amarela, que previa a utilização de uma grande máquina para a escavação dos túneis de via.
A escavação é efetuada por equipamento mecanizado, com frente aberta ou fechada, sob a proteção da couraça. Imediatamente atrás, ainda dentro da couraça (eventualmente fora dela, quando o maciço permitir), é montado o revestimento segmentado pré-moldado de concreto (ou metálico). O avanço da máquina se dá pela reação de macacos contra os anéis de revestimento já montados. No caso de TBM para rocha, sem couraça, o avanço se dá mediante sapatas ancoradas nas paredes laterais do túnel.
TBM do tipo couraça, ou shield, destacam-se as seguintes:
- 1 shield manual (frente aberta);
- 2 shield com suporte mecânico frontal;
- 3 shield manual com ar comprimido;
- 4 shield bentonítica (Slurry Shield);
- 5 earth pressure balanced shield – EPBS.