Nivaldo Chiossi - Oficina de Textos...3ª edição Nivaldo ChiossiNivaldo Chiossi Fig. 14.44 Metrô...

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14 A Geologia de Engenharia no projeto e construção de obras subterrâneas

3ª edição Nivaldo ChiossiNivaldo Chiossi

Fig. 14.1 Corte mostrando parte da rede subterrânea em São Paulo (SP). Fonte: adaptado de O Estado de S. Paulo, 16 out. 2011.

12345657687699

12345657

Túneis19 túneis e passagenssubterrâneasdividem espaço nosubsolo da cidade.O mais antigo foiconstruído em 1938na Avenida 9 de Julho

Rio canatizado

Esgoto

Garagens a fundaçõesde edifícios

Cabos detelefone,eletricidade,�bra ótica eTV a cabo

Redede gás

Redede água

Galeriapluvial

0,6

m

0,9

m

4,30

m1m

1,5

m

4 m

De

8 a

15 m

Em

méd

ia 2

0 m

1 a

3 m

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Fig. 14.2 Planta geral, perfil longitudinal e seções transversais. Fonte: Telles e Marchetti (1945).

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Fig. 14.3 Sistema Juqueri

Sistema Juqueri

Túnel

São Paulo

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Fig. 14.4 Túnel em barragem - Salto Aparado, rio Tibagi (PR)

BarragemA

B

DistânciaDesnível

AB =1.000 m22 mAB =

Túnel deadução

Turbinas

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Fig. 14.5 Esquema simplificado do metrô de São Paulo

Argila siltosa Areia

Silte arenoso

TúnelPer�l típico de ummetrô em área desedimentos

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Fig. 14.6 Túnel rodoviário subaquático (Nova York, EUA)

Rio Hudson

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Fig. 14.7 Esquema da alteração do alinhamento de um túnel em razão das condições geológicas desfavoráveis

Traçado�nal

AlinhamentooriginalÁrea excessivamente

fraturada

1.70

0

1.50

0

1.30

0

1.70

0

1.50

0

1.30

0

1.10

0

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Fig. 14.8 (A) Túneis paralelos à direção das camadas; (B) túneis cortando a direção das camadas

Túnel

Túnel

A B

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Fig. 14.9 (A) Túnel perpendicular à direção das camadas; (B) túnel paralelo à direção das camadas

A B

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Fig. 14.10 (A) Camadas espessas; (B) camadas finas e fraturadas

A B

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Fig. 14.11 Variação dos valores de pressão: (A) pressão em anticlinal; (B) pressão em sinclinal

A B

Túnel

AltaAlta AltaBaixa Baixa Baixa

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Fig. 14.12 Locações diferentes de túneis

Casos:1)

2)

3)

Superfície

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Fig. 14.13 Túneis e linhas de temperatura

Superfície

Linhas de mesma temperatura

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Fig. 14.14 Escavação por bancada

Furos

Bancada Furos(frontais)

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Fig. 14.15 Escavação por galeria

Central De fundo De teto Lateral

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Fig. 14.16 Exemplo de: (A) um método de perfuração e (B) um padrão de perfuração. Esquema Jumbo da Atlas Copco

5 m 6 m

A B

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Fig. 14.17 Outros padrões de perfuração

Frente de15 furos

300

300 150 m 10-120 m

10°

300

m

300

m

Per�l

Per�l20 furos

34 furos

Frente de 18 furos

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Fig. 14.18 Seções de túneis mais comuns

Ferrovia:ferraduras

Metrô: circulares

Em arcos

Retangular

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Fig. 14.19 Couraça Robbins

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Fig. 14.20 Broca usada em mineração

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Fig. 14.21 Couraça usada em escavação de túnel em 1992 (Dallas, EUA)

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Fig. 14.22 Escavação a céu aberto: Linha Azul (N-S) do metrô de São Paulo, anos 1970

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Fig. 14.23 Esquema do método de Berlim

Projeto

Estroncas

Vedação

Escavação e escoramento

Início de concretagemNível d’água rebaixado

Poço derebaixamento

Fase 1

Fase 2

Concretagem�nal Reaterro e retirada

dos per�s e do poço

Fase 3

RuaN.A.

Per�scravados

N.A.

N.A.

Pranchasde madeira

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Fig. 14.24 Esquema do método de Milão

Fase 1

Fase 3Fase 2

Trânsito

Trânsito Trânsito totalmenteimpedido +escavação

Projeto

Máquina Trânsitodesviado

Escavação + Concretagem

Trânsito livreEscavação lateral

Escavação

Concretagem doteto + reaterro

Teto

Fase 5Fase 4

N.A.

N.A.

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Fig. 14.25 Av. Jabaquara. Notar o início do reaterro e a avenida totalmente bloqueada

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Fig. 14.26 Couraça com escavação manual

Macacos

Diâ

met

ro d

e 10

,00

m

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Fig. 14.27 Couraça simples semimecanizada

Diâ

met

ro d

e 10

,00

m

Diâ

met

ro d

e 5,

50 m

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Fig. 14.28 (A) Faca que gira em um sentido (ex-Calweld); (B) faca que gira alternadamente nos dois sentidos

Placas deescoramento

A

B

Facas

Diâ

met

ro d

e 6,

72 m

Diâ

met

ro d

e 5,

57 m

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Fig. 14.29 Couraça mecânica, Bade I: vista das facas (metrô de São Paulo)

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Fig. 14.30 Túnel do Taquaril (MG)

Túnel do Taquaril Itabirito

Itabirito

Falha

Falha

Quartzito e �lito

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Fig. 14.31 Sistema Cantareira (SP)

Túnel nº 7Túnel nº 6

Túnel nº 5

Túnel nº 1Túnel nº 2

TúnelAdutor nº 3 D

uto

de re

calq

ue

Res

erv.

de

Jag

uar

i

Res

erv.

de

Cac

ho

eira

N.A

. máx

. no

rm. 8

21,5

0

Est. elevatóriaSta. Inês

Casa debombas

Chaminé deequilíbrio

Res

erv.

de

Ati

bai

nh

aN

.A. m

áx. n

orm

. 787

,00

Res

erv.

de

Juq

uer

iN

.A. m

áx. n

orm

. 745

,00

Res

erv.

de

Ág

uas

Cla

ras

N.A

. máx

. no

rm. 8

45,5

6

E.T

.A. G

uar

aú

Gra

nd

e S

ão P

aulo

Can

alco

ber

to

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Fig. 14.32 Túnel na rodovia dos Imigrantes (SP). Escavado em solo residual derivado de gnaisses

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Fig. 14.33 Perfil geológico da rodovia dos Imigrantes (SP)

Rodovia dos Imigrantes

Solo de alteraçãode rocha

Túnel

Gnaisse

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Fig. 14.34 Cratera aberta na estação Pinheiros da Linha Amarela do metrô de São Paulo

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Fig. 14.35 Rede básica do metrô de São Paulo, 2012

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Fig. 14.36 Mapa geológico parcial da área central da cidade de São Paulo

Santana

N

Ibirapuera

Pinheiros

VilaPompeia

Ipiranga

Mooca

Tatuapé

S. Caetano

Vale do Tietê

Val

e d

o C

abu

çu

Vale do Pinheiros

Vale do Tamanduateí

Esboço geológico - área de S. Paulo

escala 1:60.000Executado pelo prof. N. J. Chiossi(modi�cado de E. Pichler)

Aluvião - QuaternárioCamadas intermediárias -terciário

Granito, gnaisse,xisto - Pré-cambriano

Argila porosavermelha - Quaternário

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Fig. 14.37 Perfil geológico parcial da Linha Azul do metrô de São Paulo. Fonte: Cozzolino e Chiossi (1969).

690

Camadas intermediárias: camadas alternadasde argila siltosa e areia argilosa

Argila rija cinza Nível d'água

Estação do metrô

Alteração de rocha

Areia grossa (basais)

Argila porosa vermelha

Argila e areia orgânica

Tietê Ponte Pequena

Politécnica

Luz

Sé

Liberdade

S. Bentorio Tietê

N

700

710

720

730

740

750

760

770

rio Tamanduateí

Vale do Anhangabaú

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Fig. 14.38 2ª fase: instalação de ponteiras filtrantes e poços profundos

Brahma RuaTupinambás

Rua Vergueiro

∼ 803,0

∼ 815,0

∼ 797,0

∼ 797,0∼ 797,0

∼ 792,0

∼ 806,0

∼ 794,0

∼ 797,0

∼ 800,0

∼ 792,0

A

AAv. 23 de Maio

0 5 10 15 20 25 mSituação

Estação ParaísoMetrô - São Paulo

Brahma Rua Tupinambás

Rua Vergueiro

Viad. Bernardino de CamposAv. 23 de Maio

PonteirasPoço profundo

PP

PP

PPPP

PPPP PP

PPPP

PZ

PZ

PZ

PZ

PZ

PZ

PZ

Moema

PZ

Centro

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Fig. 14.39 Perfil geológico – trecho escavado com o shield. Observe os poços de rebaixamento do N.A. (gravitacional/a vácuo)

Corte A-A mostrando os trêstipos de soluções adotados

Superfície

Estágio geralde escavação Piezômetro

Poço profundo

Av.

23

de

mai

o

N.A. médio

Ponteiras 797,00

803,00

815,30

793,00792,00

788,00Canaleta

Argilaporosa

vermelha

Argilaamarela

dura

Estação ParaísoMetrô - S. Paulo

Escala de 1:200

Poços dealívio

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Fig. 14.40 Métodos construtivos da Linha Azul do metrô de São Paulo (anos 1960)

Norte

Santana

Métodoconstrutivo

Métodoconstrutivo

Trincheira acéu aberto

Superfície Páteo


Trincheiraa céuaberto

Couraçashield


ElevadoCarandiru

Tietê

Ponte Pequena

Tiradentes

Luz

S. Bento

Sé

Liberdade

S. Joaquim

Vergueiro

Sul

Jabaquara

Conceição

S. Judas

Saúde

Pça. da Árvore

Santa Cruz

V. Mariana

Ana Rosa

Paraíso

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Fig. 14.41 Escavação a céu aberto, Linha Azul (N-S) do metrô de São Paulo (Av. Liberdade). Notar os túneis parcialmente terminados; o escoramento da escavação e sua altura; o solo escavado e exposto à esquerda; e os escoramentos com perfis metálicos e pranchões de madeira à direita

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Fig. 14.42 Escavação a céu aberto, metrô de São Paulo (Av. Liberdade). Notar o escoramento, o solo arenoargiloso e o preparo da base do túnel

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Fig. 14.43 Escavação a céu aberto, metrô de São Paulo (Rua Vergueiro). Notar os taludes impermeabilizados e os túneis em fase final. Depois, foi executado o reaterro da escavação

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Fig. 14.44 Metrô de São Paulo, Linha Azul (N-S), entre as estações Sé e São Bento. Notar: a) como a rua Boa Vista é estreita; b) a necessidade de os dois túneis, normalmente paralelos, ficarem superpostos, em virtude das fundações profundas dos edifícios

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Fig. 14.45 Metrô de São Paulo: planta do trecho em couraça

Poço de ventilação

Santana - Jabaquara

0

A

B

B

AAv. Prestes Maia

100 200

Mosteiro deSão Bento

ViadutoBoa Vista

Praça7 de Setembro

Palácio daJustiça

Poço deventilação

Av. Liberdade

R. Gal. Carneiro

R. Boa Vista

São Bento

Clóvis C

300 400 500 m

C

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Fig. 14.46 Metrô de São Paulo: perfil do trecho em couraça

Largo de São Bento

0 100 200 300 400 500 m

Rua Boa Vista

ViadutoBoa Vista

Praça ClóvisBeviláqua

60 m

50

40

30

20

10

0

Praça 7 deSetembro



Palácioda

JustiçaMosteiro deSão Bento

São BentoClóvis

C

C

A

A

B

B

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Fig. 14.47 Metrô de São Paulo: poço de saída do shield

Corte A-A

Per�l geológico

SuperfícieN.A.

Poço gravitacional

730

720

VV

PZ

V GGG

G = V = Poço a vácuo

Aterro

Areias e argilasorgânicas

Areias �nas argilas

Argila rija cinza

Areias basais

Túnel emcouraça

Túnel emcouraça

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Fig. 14.48 Princípio do método da couraça

Couraça

Cauda

Túnel com revestimento de�nitivo

CumeFr

ente

de

trab

alh

o

Anelrecém-colocado

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Fig. 14.49 Metrô de São Paulo: trecho elevado. Extremo norte da Linha Azul (N-S). Notar os pilares e o esquema do projeto

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Fig. 14.50 Estação Ponte Pequena/Armênia e praça Armênia

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Fig. 14.51 Estação Paraíso. Notar: (A) a enorme área da escavação; no alto da foto, a Av. 23 de Maio; (B) a profundidade da escavação junto à Igreja Ortodoxa e a grande área atingida

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Fig. 14.52 Praça da Sé e praça Clóvis Beviláqua. Aspecto inicial e um dos estágios da obra. Notar a Catedral da Sé e o Palácio da Justiça

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Fig. 14.53 Metrô de Fortaleza

Ben�ca

João Felipe Mucuripe

Papicu

Des moreiraBr. Studart

Col. MilitarSé

Oceano Atlântico

Porangabussu

Couto Fernandes

MonteseParangaba

Vilapery

Manoel Sátiro

Mondubim

Aracapé

Alto alegre

Pajuçara

Novo Maracanaú

MaracanaúMaranguape

Vila das Flores

Jereissati

Pátio externode cargas

Cargo rail line existing

Cargo rail line planned(1º estágio)

Linha Sul(2º estágio)

Linha Oeste(2º estágio)

Maranguape branch(3º estágio)

Linha João Felipe - Papicu(3º estágio)

Centro de manuteção

Conjunto esperança

Padre Cícero

São BeneditoLagoinha

São miguel

Conjunto ceará

JuremaAraturi

Nova metrópole

Parquesoledade

Caucai

Parquealbano

António bezerra

Padre andradeFloresta

Álvaro Weyne

FranciscoSá Lirol

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Fig. 14.54 Perfil geológico-geotécnico típico do trecho enterrado

SP – 310918.160

Proj. 5,00 m

SP – 320117.630

Proj. 13,50 m

Areia �na e média siltosa

Areia �na e média pouco argilosaAreia �na e média argilosa c/ pedregulhos

Argila arenosa c/ pedregulhos

N.A.N.A.

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Fig. 14.55 (A) Seção transversal típica adotada no Projeto Básico; (B) seção transversal típica prevista no Projeto Executivo

A

Tirantesprovisórios

Estaca barrete

Parede diafragmamoldada in loco

Ficha moldadain loco

Parede diafragmapré-moldada

Poço profundo pararebaixamento do nível freático

0,80 0,80

0,60

0,8

0

0,404,20 4,20

4,0

05,

30

0,6

65,

30

3,0

0

3,0

01,

20

0,6

0

4,0

00,

60

B

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Fig. 14.56 Metodologia prevista no Projeto Executivo

Pro

fun

did

ade

méd

ia 1

5 m

Parede diafragmapré-moldada

Estroncamento

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