ECV5134 Túneis Rodoviários

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Rodovi�rio/Figuras/Fig-31-Acidentes.tif
Rodovi�rio/Texto/T�neis Rodovi�rios .doc
L.REDAELLI 	TÚNEIS RODOVIÁRIOS 
TÚNEIS RODOVIÁRIOS
Eng. Leonardo L. Redaelli, Ms. of Sc.
Florianópolis, Janeiro 2003
É expressamente vedada a reprodução total ou parcial desta Apostila, inclusive desenhos, sem a autorização do autor, conforme Legislação vigente de Direitos Autorais.
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TÚNEIS RODOVIÁRIOS
Eng. Leonardo Redaelli, M.o.Sc.
ÍNDICE
									 Pág.
INTRODUÇÃO							 06
EMBOQUES							 	 09
ESCAVAÇÃO DOS TÚNEIS 					 10
EQUIPAMENTO DE FURAÇÃO				 11
5 CARREGAMENTO DOS EXPLOSIVOS			 11
6 RETIRADA DO ENTULHO					 12
ESCORAMENTO							14
			 
 7.1 - Generalidades							14
 7.2 - Atirantamento							14
 7.3 - Concreto projetado						15
 7.4 - Cambotas metálicas 						15
 7.5 - Concreto estrutural						16
 7.6 - Determinação do tipo de intervenção			16
INSTRUMENTAÇÃO						26
SERVIÇOS AUXILIARES NA ESCAVAÇÃO	
				
 9.1 - Introdução							12
 9.2 - Ventilação							12	
 9.3 - Ar comprimido							13
 9.4 - Iluminação							13
 9.5 - Drenagem das Águas de Infiltração				13
 9.6 - Rede Elétrica							13
 9.7 - Água industrial							13
 9.8 - Topografia							14
10 PLANEJAMENTO							14
11 EQUIPAMENTOS TBM						17
12 REVESTIMENTO FINAL						19
INSTALAÇÕES OPERATIVAS
			
 13.1 - Introdução							21
 13.2 - Sinalização							23
 13.3 - Iluminação							24
 13.4 - Ventilação							31
 13.5 - Telefonia de emergência					32
 13.6 - Sistemas antincêndio						32
 13.7 - Abrigos S.O.S.						33
 13.8 - Controle televisivo						34
 13.9 - Central de Controle						34
 13.10 Incidentes							35
 
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA			36
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TÚNEIS RODOVIÁRIOS
Eng. Leonardo L. Redaelli, M.of S.
01 - INTRODUÇÃO
Antes de definir o projeto de escavação de um túnel rodoviário, os seguintes fatores devem ser cuidadosamente examinados:
1.1 - Escolha entre túnel ou corte
1.2 - Escolha do traçado
1.3 - Escolha da seção
01.01 - Escolha entre túnel ou corte
Normalmente os túneis requerem pouca manutenção, enquanto que os taludes de um corte podem apresentar problemas de estabilidade e requerer intervenções contínua e dispendiosas. Uma escavação subterrânea de grande seção (120 m² = 3 faixas de trânsito) tem um custo por m³ em rocha sã que se aproxima ao custo da escavação a céu aberto. Portanto quando a cobertura de rocha ultrapassa de 2 a 3 vezes a largura do túnel, a abertura de um túnel é mais conveniente do que a escavação de um corte. Resumidamente indicamos desvantagens e vantagens: 
Corte
Desvantagens:
Maiores desapropriações 
Manutenção continua, interrupções do trânsito
Traçado geralmente mais comprido 
Maiores danos ecológicos 
Contenções caras, quando necessárias
Vantagens:
Mais barato em pequenas alturas (< 40 a 50 m) 
Fácil execução (Mão‑de‑obra e equipamentos normais) 
Poucas investigações preliminares
Túnel
Desvantagens:
Investigações preliminares mais caras 
Mais caro com pequena cobertura 
Muito caro em solo 
Problemas sísmicos nas cidades 
Requer mão‑de‑obra e equipamentos especializados 
Tem custos operacionais (iluminação, ventilação etc.)
Vantagens:
Desapropriações muito pequenas 
Isento de manutenção 
Traçado geralmente muito menor 
Danos ecológicos mínimos
01.02 - Escolha do traçado 
A escolha do traçado requer um profundo conhecimento da geologia do trecho a ser atravessado. Na medida do possível devem-se evitar falhas, caixas de fraturas, regiões de alteração, áreas com cobertura de rocha insuficiente etc. Nem sempre o traçado mais curto é o percurso mais conveniente do ponto de vista da facilidade executiva e de um custo menor. Um percurso mais comprido, porém em rocha sã é mais econômico e de execução mais rápida de um percurso mais curto em solo, rocha alterada ou regiões de falhas. Para tanto o estudo inicial é composto das seguintes fases:
Estudo da fotogrametria da região
Levantamento de superfície
Baseando-se nos dados obtidos nesta primeira etapa, procede-se à segunda etapa, que pode ser composta das seguintes fases:
Campanhas de sondagens em solo, rotativas ou sísmicas, para definir a profundidade da rocha na região dos emboques
Sondagens rotativas para definir o tipo de rocha no traçado do túnel.
A classificação do maciço, baseada nestas investigações, é de importância fundamental para determinar antecipadamente e com suficiente aproximação, os tipos de intervenção necessários, e portanto estimar os custos do túnel com precisão satisfatória, ou seja com uma divergência entre o custo estimado e custo real menor de 25%. O custo das investigações preliminares pode e deveria representar de 2 a 5 % do valor estimado do túnel. Despesa altamente recomendável, tendo em vista que muitos problemas e imprevistos podem ser previstos e evitados de antemão. A Fig.01, elaborada pela ITA (International Tunneling Association), indica a relação entre a despesa em investigações preliminares em porcentagem do valor total estimado da obra e a divergência entre o custo total orçado e o custo real de diversas obras. Note-se que, em geral, quando o custo das investigações preliminares se aproxima a 5%, a diferença entre o custo orçado e o custo real é mínima. A diferença é muito grande quando o custo das investigações preliminares é muito pequeno. 
01.03 - Escolha da seção
Os túneis rodoviários são dimensionados conforme o gabarito rodoviário Atualmente a altura do gabarito é de 5,5 m, largura 3,6 m por pista + 1 m para passarela de passagem de pedestre + mín. 1,4 m (para eventual ciclovia). A seção dos túneis rodoviários não é padronizada no Brasil, as firmas empreiteiras são obrigadas a construir formas de concreto diferentes para cada túnel, aumentando desnecessariamente o custo. É sempre conveniente
prever um espaço adicional em baixo da passarela para a passagem de utilidades públicas, tais quais cabos de alta tensão, cabo telefônicos, dutos de água etc. que inevitavelmente deverão ser instalados, às vezes muitos anos depois da inauguração do túnel, devido ao crescimento da cidade, incrementado pelos próprios túneis (Ex. Túneis da Barra da Tijuca no Rio de Janeiro).
02 - EMBOQUES
A Fig. 02 indica os diferentes tipos de emboques que podem se apresentar. O emboque mais simples é o caso 1, em rocha aflorante. O caso 2, com pouca cobertura de solo facilmente retirada, permite o emboque diretamente em rocha. O caso 3, com grande cobertura de solo e pouca inclinação do talude é muito freqüente e apresenta duas alternativas de execução. 
Na primeira alternativa é escavado um túnel em solo (escavação normalmente 3 a 5 vezes mais cara por metro que a escavação de um túnel em rocha da mesma área) e o talude é mantido intacto. Esta alternativa é a mais utilizada atualmente, devido ao seu pequeno impacto ambiental, tendo em vista que raramente as autoridades autorizam a ocupação de mais de 10.000 m² para o emboque. 
Na segunda alternativa é escavado um anfiteatro em solo até aflorar a rocha na qual é embocado o túnel. Esta alternativa é geralmente mais barata que a primeira, mas o impacto ambiental é muito grande. Ademais, os taludes em solo do anfiteatro freqüentemente requerem manutenção.
03 - ESCAVAÇÃO DOS TÚNEIS
03.01 - Introdução
A Fig.03 define a terminologia utilizada no Brasil em fase de escavação.
Em linhas gerais, a escavação de um túnel em rocha é feita abrindo um certo número de furos na cabeceira, carregando-os com explosivo e detonando-os numa ordem predeterminada. A locação e a direção dos furos, a quantidade ou razão de carga dos explosivos e a seqüência de detonação dos furos constituem o chamado "esquema de fogo", que é composto de três partes distintas com características diversas, a saber:
- Pilão (Cut), realiza a primeira abertura no centro da cabeceira, no sentido do eixo do túnel. Poderá ser de furos paralelos (burn cut, com grande furo central etc.) ou de furos inclinados (pilão em V, pilão em leque etc.) Fig.04.
- Alargamento, desmonta a rocha ao redor do pilão em todo o resto da seção, fora o contorno. É sempre executado com furos auxiliares, paralelos ao eixo do túnel.
- Contorno, deve propiciar o melhor acabamento possível à superfície final no perímetro da seção, reduzir a escavação em excesso do previsto (superescavação ou overbreak) e limitar as fraturas na rocha remanescente. O avanço, que é a relação entre a profundidade realmente escavada e a profundidade de furacão, depende antes de tudo da precisão de furacão.
A escolha da seqüência de escavação, ou seja, do avanço com seção plena ou parcelada, depende principalmente da área do túnel, da natureza da rocha e do equipamento a disposição. O avanço em seção plena é sempre preferível do ponto de vista da rapidez, sempre que possível. Quando a seção é muito grande para o equipamento de furacão será necessário escavar o túnel em calota e rebaixo, conforme indicado na Fig.05. É sempre preferível desmontar o rebaixo com bancadas e furacão vertical ou sub-vertical para permitir a simultaneidade da furação e da retirada do entulho e evitar um excessivo lançamento de fragmentos de rocha sobre a abóbada.
04 - EQUIPAMENTO DE FURAÇÃO
Para furação são utilizados equipamentos tipo Jumbo ou Hydraboom, Fig. 06. Os martelos manuais com avanço pneumático, indicados na mesma Fig. são utilizados unicamente para pequenos serviços auxiliares. Existem muitos modelos de jumbo ou carreta com perfuratrizes pesadas montadas sobre lanças de avanço movimentadas por braços hidráulicos. Normalmente as perfuratrizes também são hidráulicas. A movimentação das lanças pode ser computadorizada para eliminar no esquema de fogo praticamente todos os erros de embocamento e de alinhamento. O diâmetro dos furos pode variar entre 1¾ “(45 mm) e 2½" (64 mm).
05 - CARREGAMENTO DOS EXPLOSIVOS
05.01 - Explosivos e acessórios
O tipo de explosivo utilizado deve ter as seguintes características: 
boa resistência à água
baixo teor de gases tóxicos (Classe I)
velocidade de detonação apropriada para o tipo de rocha 
De preferencia são usada gelatinas, cujas componentes as tornam insensíveis à água. Obrigatoriamente os explosivos devem pertencer à Classe I : "Gases não tóxicos". A distribuição da carga de explosivo é variável conforme a posição dos furos. No pilão a concentração é maior (cerca de 7 - 8 kg/m³). Para os furos auxiliares este valor diminui para 0,8 - 1,2 kg/m³ na medida que aumenta o afastamento. Por esta razão os túneis de pouca seção têm um custo por m³ mais elevado que o custo por m³ dos túneis de grande seção. Os furos são detonados em seqüência com espoleta elétricas ou não elétricas, esta últimas predominando por motivos de segurança. As espoletas são sempre colocadas no fundo dos furos. O fogo é iniciado a distancia segura, a céu aberto ou em nichos situados a um mínimo de 300 m da cabeceira. 
05.02 - Carregamento
O carregamento dos explosivo é feito inserindo um ou dois cartuchos no furo, deslocando-os até o fundo com um atacador de madeira e socando com força para aumentar a razão linear de carga e fixar os cartuchos no furo. Mais modernamente, os explosivos são em forma pastosa e são carregado pneumaticamente através de uma mangueira que é inserida no fundo do furo juntamente com a escorva e a espoleta. A mangueira é retirada paulatinamente do furo na medida que o mesmo é preenchido com explosivo.
06 - RETIRADA DO ENTULHO
06.01 - Generalidades
A retirada do entulho consiste nas operações de carregamento (ou limpeza) e no transporte até o bota-fora. A retirada do entulho é uma operação de importância fundamental para a rapidez do ciclo de trabalho, e portanto para o cronograma geral da obra. Dependendo da seção do túnel, pode-se escolher um dos métodos indicados na Tabela a seguir:
		ÁREA DO TÚNEL
		EQUIPAMENTO DE LIMPEZA
		TRANSPORTE
		Muito grande
		Escavadeira, diesel ou elétrica
		Rodoviário
		Grande
		Pá carregadeira de esteiras ou pneus, eventualmente em par e com descarga lateral
		
Rodoviário
		Média
		idem, eventualmente com descarga lateral
		Rodoviário ou ferroviário
06.02 - Limpeza
Em túneis muito grandes (área > 100 m²) uma escavadeira, diesel ou elétrica, com caçamba de 1 m³, tem uma capacidade prática de carregamento de 60 a 80 m³ / hora, tendo em conta as perdas de tempo devidas à movimentação do equipamento de transporte, Fig.07. Em túneis de tamanho médio (área > 40 – 50 m²) utiliza-se carregadeira sobre pneus ou esteiras, com descarga lateral ou frontal Fig.07. A capacidade prática de carregamento situa-se entre 40 e 50 m³ / hora para carregadeiras com descarga frontal e entre 50 e 60 m³ / hora para carregadeiras com descarga lateral. A maior capacidade destas últimas é explicada com o menor percurso que estas devem percorrer. Carregadeiras sobre pneus ou esteiras, trabalhando em tandem (2 unidades, uma em cada lado do dumper ou caminhão) são freqüentemente usadas mesmo em túneis muito grandes. 
06.03 - Transporte
O sistema de troca do equipamento de transporte atras da carregadeira é uma operação determinante para a capacidade prática de carregamento. Em túneis rodoviários normalmente utilizam-se caminhões com caçambas para rocha ou dumpers, especialmente construídos para a escavação subterrânea, com capacidade de 4 até 10 m³. Em túneis muito compridos e relativamente estreito é necessária a escavação de nichos a intervalos convenientes (250 a 300 m), para a manobra dos caminhões. A velocidade
máxima é mantida ao máximo de 30 km/h. Todos os equipamento devem ser fornecidos de oxicatalizador para reduzir a toxicidade dos gases de descarga dos motores, que representam o maior problema neste tipo de transporte.
06.04 - Disposição dos Materiais Escavados
Toda a rocha em boas condições, provenientes das escavações é geralmente utilizada como agregado de concreto após britagem ou como pedra para enrocamento, para uso na própria obra ou para venda a terceiros. Os materiais inadequados e os excedentes são depositados em locais de bota-fora, cuidando de não prejudicar o paisagismo da região e o meio ambiente. Freqüentemente, especialmente nas grandes cidades, o problema do bota-fora é de solução difícil e cara.
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07 - ESCORAMENTO E REVESTIMENTO
07.01 - Generalidades
Após a escavação, dependendo das condições da rocha (fraturada e/ou alterada) as paredes e a abóbada do túnel poderão ser instáveis, de imediato ou a prazo, e necessitar de escoramento. A escolha dos métodos é determinada conforme indicado no item 7.6. As escavações poderão ser escoradas com um método ou com uma combinação de métodos. As intervenções mais comuns são indicadas a seguir:
Tirantes
Concreto projetado
Tirantes + Concreto projetado 
Cambotas metálicas
Concreto estrutural 
07.02 - Atirantamento
Em rocha sã fraturada, a estabilização é obtida com tirantes. Os tirantes são compostos de uma haste de aço, uma placa com porca e um sistema de ancoragem, do lado oposto à placa, no fundo do furo (Fig.08.1). Após a fixação no fundo do furo do sistema de ancoragem, a porca é apertada acima da placa e com isso o tirante é protendido. O sistema de ancoragem pode ser mecânico com conquilhas expansivas (Fig.08.2) ou químico com cápsulas de resina poliester (Fig.08.3), catalisada com peróxido de benzoila. As cápsulas são inseridas no furo pelo próprio tirante que, rodando, proporciona a mistura da resina e do catalisador. O atirantamento pode ser esporádico, para suspensão de eventuais blocos soltos, ou sistemático, para a consolidação do maciço com um arco de rocha protendida (Fig.08.4).
07.03 - Concreto projetado
Em rocha tão fraturada que possa causar desprendimento de blocos entre os tirantes, aplica-se concreto projetado. O concreto projetado é lançado sobre a superfície da rocha por meio de bombas pneumáticas simples (Fig. 09.1) ou automáticas (Fig.09.2). O transporte da mistura com ar comprimido, da bomba até o bico de projeção pode ser com mistura seca ou úmida. Atualmente prefere-se a projeção com mistura úmida por propiciar um melhor ambiente de trabalho (a mistura seca é proibida na Europa). O concreto projetado é composto de cimento Portland, areia seca e pedra de até 25 mm, com traço 1 : (2 - 2,1) : (1,7 – 2,1) e com um fator de água / cimento de 0,3 a 0,4 . Cada demão aplicada de concreto projetado tem uma espessura média de 5 cm (1 a 2 cm nas saliências e 8 a 10 cm nas cavidades da rocha). Acelerando o concreto com aditivos aceleradores, pode-se obter uma resistência suficiente após 20 – 30 min. A resistência à compressão aos 28 dias do concreto projetado situa-se entre 30 e 40 MPa. Na Europa permite-se o reaproveitamento do refletido na mistura inicial para projeção até um máximo de 25 % em volume.
07.04 - Cambotas metálicas
As cambotas metálicas são utilizadas em solo ou em rocha alterada, quando não é possível o uso de tirantes. São constituídas de perfis metálicos com seção em I ou H, padronizados (Fig.10). As dimensões de alma mais comunemente usadas em túneis são 10” (25 cm) e 12”(30 cm). As cambotas podem ser calandradas ou compostas de segmentos soldados. São interligadas com um travamento longitudinal constituído por tirantes de aço. O espaçamento entre as cambotas pode ser variável dependendo do empuxo do maciço e do possível avanço. O calçamento contra o maciço comunemente é efetuado com concreto projetado.
07.05 - Concreto estrutural
O concreto estrutural, geralmente usado nos trechos iniciais dos emboques ou nas áreas camboteadas, é lançado em formas moveis ou telescópicas, com 4 m de comprimento. Geralmente é a última operação da escavação de um túnel. O revestimento com concreto estrutural é uma operação demorada (4 m em 24 horas) e cara devido ao alto custo das formas. Ademais, as formas só podem ser usadas em um único túnel, sendo que as seções dos túneis rodoviários não são padronizadas no Brasil. A Fig.11 indica um tipo de forma móvel a seção completa, usada nos túneis rodoviários de São Paulo.
07.06 – Determinação do tipo de intervenção
Durante a escavação, imediatamente após a detonação e ventilação, deverá ser mapeada a geologia da rocha da abóbada e das paredes. A rocha será classificada conforme um método de classificação do maciço. A classificação (normalmente de 1 a 5) indica o tipo de intervenção necessária para o tipo de rocha classificada (malha de tirantes, espessura de projetado etc.). Na maioria das obras utilizam-se as Classificações de Bieniawski ou de Barton, ambas muito usadas no mundo inteiro e com validade aprovada em todas as instâncias. Desta maneira pode-se determinar e justificar o volume e o tipo de intervenção. Após a intervenção, o resultado deverá ser verificado com medidas de convergência, conforme o item seguinte.
08 – INSTRUMENTAÇÃO
Antes do início da escavação, estima-se o comportamento do maciço na abertura de uma cavidade. A escavação provoca descompressões no maciço rochoso envolvente, ocasionando um estado de tensões induzidas diferente das tensões pré-existentes. Estas tensões são origem de deformações elásticas ou plásticas da seção da escavação. Para estimar as possíveis deformações são utilizados softwares específicos, como os programas Flac, 3-Deck, U-Deck para túneis. Por exemplo, um túnel de 14 m de largura e 10 m de altura, em gnaisse medianamente fraturado, sofre uma deformação elástica da ordem de 20 mm (cálculo com Flac). Em fase executiva, no interior das escavações subterrâneas, mede-se como rotina a convergência das paredes e da abóbada, e compara-se com os valores teóricos obtidos com um dos softs acima. Pode-se assim determinar o aumento das eventuais intervenções, no caso que as deformações alcancem valores superiores ao previsto. Se as deformações de convergência estabilizarem após 1 a 1,5 diâmetros de distancia da cabeceira, as intervenções podem ser consideradas satisfatórias As medidas de convergência são realizadas com extensômetros de fita, medindo a distância entre pinos chumbados nas paredes e na abóbada, cruzando transversalmente a seção (Fig.12). As medidas são repetidas diariamente perto da cabeceira e semanalmente após completa estabilização.
09 - SERVIÇOS AUXILIARES
09.01 - Introdução
Durante a escavação de um túnel será necessária a instalação de uma série de serviços auxiliares, cujo custo normalmente é incluído no custo de escavação. Os principais serviços são indicados a seguir. 
09.02 - Ventilação
Para propiciar aos operários um adequado ambiente de trabalho, nos túneis com comprimento maior de aproximadamente 80 - 100 m, deverá ser instalado um sistema de ventilação artificial com a finalidade de retirar os gases tóxicos dos motores a combustão interna e das detonações. O sistema de ventilação pode ser feito com instalações fixas ou com equipamento móvel, por insuflação (mais comum) aspiração ou mista. O suprimento de ar puro deve ser de 6 m³ / homem e minuto, mais 2,5 m³ / por minuto e HP diesel dos motores operando no túnel. A ventilação deverá também ser suficiente para garantir a retirada dos gases da detonação dos explosivos suprindo 30 m³ de ar limpo por kg de explosivo detonado. Além disso, o suprimento de ar puro deverá produzir em todo o túnel, uma velocidade de escoamento de 10 m / min. A tubulação
pode ser de chapa metálica, que pode servir seja para insuflação que para aspiração. Mais comunemente utiliza-se tubos de lona plastificada, que evidentemente só podem insuflar. A velocidade do ar nos dutos não deverá superar 20 m/s, em caso contrário as tubulações ficam instáveis. Os gases tóxicos são medidos com aparelhos portáteis fabricados expressamente para uso em subterrâneo. Os teores de gases tóxicos não devem superar os seguintes valores máximos:
		GASES
		 ppm
		CO
		 6
		CO2
		 500
		Aldeídos
		 5
		Nitrosos
		 25
09.03 - Ar comprimido
No interior dos túneis é instalada uma rede de ar comprimido para o abastecimento de perfuratrizes, equipamento para concreto estrutural e projetado, eventuais bombas pneumáticas, etc. Na frente de serviço, a pressão deve ser de 7 atm. (100 psi). 
09.04 - Iluminação
As galerias são sempre iluminadas artificialmente durante a escavação. Além da ligação direta nas eventuais redes existentes na região, sempre se instala também um gerador de reserva para casos de emergência. No mínimo deve-se instalar 10 W por m de túnel. Por motivo de segurança, na iluminação é usada baixa voltagem, no máximo 220 V.
09.05 - Drenagem das Águas de Infiltração
Quando a quantidade de água que percola da rocha em torno da seção da escavação for apreciável e na impossibilidade de esgotamento das águas por gravidade com valetas longitudinais, essa é eliminada por meio de recalque com bomba pneumática ou elétrica e tubos.
09.06 - Rede Elétrica
O suprimento de energia elétrica no interior do túnel é feito através de postos de transformação colocados a distâncias constante e alimentados por cabo trifásico blindado.
09.07 - Água industrial
No interior dos túneis é instalada uma rede de água industrial para abastecimento das perfuratrizes e do equipamento para concreto estrutural e projetado. É terminantemente proibida a perfuração a seco no interior dos túneis, sendo necessário um mínimo de 5 litros de água por perfuratriz leve e minuto. O abastecimento de água é garantido por uma caixa oportunamente localizada acima do túnel.
A posição no túnel dos serviços auxiliares é indicada na Fig.13.
09.08 - Topografia
O levantamento topográfico deve fornecer as coordenadas e elevações de pontos localizados ao longo do eixo a cada 20 m e em todos os pontos onde haja uma mudança de direção. Num túnel escavado se aceita as seguintes tolerâncias:
- Erro de fechamento horizontal 		1 : 500
- Erro de fechamento vertical			5 L em cm, L em km
Durante a escavação o alinhamento do túnel é mantido com raio laser situado na abóbada. O esquema de fogo é marcado na cabeceira projetando o esquema por meio de um slide negativo, ou seja, os pontos de emboque dos furos aparecem na cabeceira como pontos luminoso brancos. A marcação do esquema de fogo na cabeceira não será necessária quando o jumbo é computadorizado.
10 - PLANEJAMENTO
Para elaborar um planejamento preliminar, para fins de orçamento, a Fig.14.1 indica o avanço possível com diferentes tipos de pilão, em função da largura do túnel. A Fig.14.2 mostra a metragem de furacão por metro cubico de rocha em função da área do túnel. A Fig.14.3 indica o consumo de explosivo em kg/m³, sempre em função da área do túnel. Para o planejamento do ciclo de trabalho, o ponto chave é o equipamento de limpeza e transporte do entulho. Estas duas operações são demoradas e freqüentemente, em túneis muito compridos e com dificuldade de bota-fora, são também operações muito caras. 
Um ciclo completo de trabalho deve preferivelmente ter a mesma duração de um turno, assim que a troca de turma seja efetuada após a conclusão de uma operação, por exemplo ventilação.
Indicamos a seguir a duração de um ciclo de avanço em rocha para três alternativas de equipamento, com grau crescente de mecanização:
Alternativa 1
Alinhamento			Teodolito
Marcação topográfica		Manual
Perfuração				Jumbo de 2 braços não computadorizado
Carregamento explosivo		Manual
Choco				Manual
Projetado				Equipamento leve
Limpeza				Pá carregadeira + caminhões
Alternativa 2
Alinhamento			Laser
Marcação topográfica		Slide negativo
Perfuração				Jumbo de 3 braços não computadorizado
Carregamento explosivo		Manual
Choco				Rompedor hidráulico
Projetado				Equipamento leve
Limpeza				Pá carregadeira + caminhões
 
Alternativa 3
Alinhamento			Laser
Marcação topográfica		-
Perfuração				Jumbo de 3 braços computadorizado
Carregamento explosivo		Pneumático
Bater choco				Rompedor hidráulico
Projetado				Robot
Limpeza				Pá carregadeira + caminhões
		Operação
		Tempo de um ciclo, h
		
		Alt.1
		Alt.2
		Alt.3
		Alinhamento
		0,5
		0
		0
		Marcação topográfica
		1,0
		1,0
		0
		Perfuração
		3,0
		2,0
		1,5
		Carregamento explosivo
		1,5
		1,5
		0,5
		Bater choco
		1,0
		0,5
		0,5
		Projetado
		1,0
		1,0
		0,5
		Limpeza
		4,0
		4,0
		4,0
		 TOTAL 
		12
		10
		7,0
�
11 - EQUIPAMENTOS TBM
11.01 - Introdução
Outro método para a escavação de túneis a plena seção é com máquinas chamadas TBM (Tunnel Boring Machine). Este equipamento é fabricado por mais de 20 firmas nos EUA, Europa e Japão. Já foram escavados centenas de túneis com até 40 km de extensão (por ex. o Eurotunnel no Canal da Mancha) e mais de 10 m de diâmetro, praticamente em todos os tipos de rocha. Os TBM são o equipamento que atualmente domina a escavação de túneis na Europa em rocha brandas, onde o TBM escava com rapidez e economia. A Fig.15 indica as características principais de um equipamento TBM. Esses equipamentos são constituídos basicamente por uma cabeça cortante rotativa, um sistema de propulsão para efetuar o giro pressionando a cabeça contra à face e uma correia para remoção do material cortado. Podem escavar em rampas ascendentes de até 45º. Os instrumentos de cabeça cortante variam com o tipo de rocha, podendo desagregar rochas com resistência de até 300 MPa, sendo a maior ou menor facilidade função da resistência à compressão simples.
11.02 – Produção
Indicamos a seguir dados obtidos de recentes escavações de 4 túneis na Europa onde foram utilizados diversos equipamentos :
		Equipamento
		Wirth
		Demag
		Ingersoll
		Jarva
		Diâmetro
		2,4
		2,3
		6
		6
		Peso, t
		60
		55
		100
		90
		N. de rolos
		18
		18
		40
		50
		Potência, KW
		370
		220
		500
		875
		Semanas montagem
		1
		-
		2
		2
		Nível acústico, dB
		95
		-
		90
		-
		Rocha
		granito
		gnaisse
		xisto
		granito
		Penetração, m/h
		0,6
		0,6
		4,6
		0,9
		Avanço (por mês), m/h
		0,3
		0,3
		3,2
		0,7
�
11.03 – Características
Resumidamente, as seguintes características influem na escolha de um equipamento TBM:
A - Vantagens
Maior rapidez de escavação em rochas brandas (até 3,2 m/h, média mensal)
Menor necessidade de janelas em túneis compridos
A rocha do contorno permanece intacta, freqüentemente sem necessidade de escoramento e revestimento 
Não provoca abalos sísmicos de detonações (importante em áreas urbanas) 
A cobertura de rocha sã acima da abóbada pode ser pequena (<0,5 x largura do túnel) sem prejudicar a estabilidade 
Quando o túnel é revestido o consumo de concreto é até 50% menor. 
O túnel é de fácil manutenção, nenhuma
rocha solta (choco) 
Melhores condições de trabalho (nenhum gás de detonação, pequeno risco de queda de blocos)
B - Desvantagens
Custo de aquisição muito elevado 
Só podem-se escavar túneis circulares de diâmetro fixo (ou com pouca variação de diâmetro)
Em rochas duras a produção cai drasticamente 
Não produz brita para agregado ou enrocamento 
O tempo de utilização real varia entre 50 e 70%. O restante do tempo é usado em manutenção ou concertos 
Requer mão-de-obra muito especializada
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12 - REVESTIMENTO FINAL
12.01 - Introdução
Concluída a escavação, as medidas de convergência devem confirmar a estabilidade do túnel. Note-se que algumas argilas apresentam uma leve expansão com o decorrer do tempo, representando portanto um fator de possível instabilidade em longo prazo. Sem a presença de argilas, pode-se considerar que o fator de segurança é pelo menos igual a 1. Independentemente do tipo de túnel (de alto ou baixo trânsito, rural ou 
urbano etc.) o fator de segurança deve ser pelo menos igual a 2. O revestimento final tem dupla finalidade:
Aumentar o fator de segurança, conforme dito acima
Satisfazer valores estéticos
Este último fator depende exclusivamente do parecer do dono da obra. 
12.02 - Interior do túnel
O revestimento final no interior do túnel pode ser um dos seguintes tipos:
Nenhum revestimento, rocha aparente. Freqüente em túneis interurbanos ou rurais de pouco trânsito e em rocha muito sã. Comum na Europa (Fig. 16.1).
Concreto projetado em todo o perímetro. Normalmente a abóbada é preta e as paredes brancas. Estudos psicossomáticos indicam que esta combinação de cores é a que menos desperta angústia em claustrófobos (8% da população mundial). Freqüente em túneis interurbanos ou rurais e comum na Europa.
Concreto projetado na abóbada (preta) e paredes em concreto estrutural, freqüentemente revestidas com azulejos. As paredes em concreto podem ser substituídas por paneis de PVC ou metálicos (brancos).
Concreto estrutural em todo o perímetro, abóbada preta e paredes brancas (Fig.16.2). Propicia maior facilidade de ventilação. Comum em túneis urbanos.
Em todos os tipos acima, o revestimento com concreto estrutural em todo o perímetro é utilizado nos portais de emboque e nos trechos camboteados.
12.03 - Portais
Os portais de emboque ou de desemboque tem fundamentalmente uma função estética. Freqüentemente, especialmente em túneis urbanos, os portais são monumentais e são projetados por arquitetos de renome (Fig.17).
12.04 - Passarela
Como continuação do acostamento da rodovia é construída a longo do túnel uma passarela para pedestre (1 m de largura é suficiente) ou também
para ciclistas. Neste último caso será necessária uma largura de pelo menos 2 m. A passarela é sempre sobrelevada (mín. 1 m). O espaço no interior da passarela será ocupado por serviço públicos (água, dutos de alta tensão, dutos telefônicos etc.) cuja necessidade sempre aparece após a conclusão de um túnel.
12.05 - Pavimentação
A pavimentação de um túnel rodoviário não difere da pavimentação de uma rodovia. Normalmente prefere-se pavimentação rígida em concreto, devido à sua maior durabilidade. Todavia, devido ao seu custo bastante elevado, freqüentemente a pavimentação é feita com asfalto (pavimentação flexível). Esta última apresenta um custo bem menor, se bem que os conserto são mais freqüentes e a qualidade inferior.
13 - INSTALAÇÕES OPERATIVAS
13.01 - Introdução
Concluída a escavação, o revestimento final e a pavimentação, dependendo do comprimento e da classe do túnel, inicia a montagem de uma série de instalações que permitem o escoamento do trânsito sem inconvenientes, mesmo em túneis de comprimento maior de 250 a 300 m. Podemos distinguir entre as seguintes classes:
Túneis interurbanos ou rurais com pouco trânsito
Túneis interurbanos ou rurais com muito trânsito
Túneis urbanos com pouco trânsito
Túneis urbanos com trânsito moderado
Túneis urbanos com muito trânsito
As principais instalações, reduzidas ao mínimo nos túneis classe A e incrementadas nos túneis classe E, são as seguintes:
Sinalização
Iluminação
Ventilação
Sistemas antincêndio
Telefonia de emergência
Postos SOS
Controle televisivo
Estação de controle
13.02 - Sinalização
A quantidade, o tipo e a forma da sinalização não estão padronizados, ficando portanto a critério da projetista e/ou do dono da obra. Indicamos a seguir os principais sinais de transito usados nas mais importantes rodovias brasileiras e européias. Dependendo da classe do túnel, nem todos os sinais são indispensáveis.
Sinalização antes do túnel
Placa indicando a aproximação de um túnel 
Placa indicando a velocidade máxima permitida no túnel (geralmente 80 km/h). Esta placa pode ser substituída com um letreiro luminoso que indica diferentes velocidades em função das condições atmosféricas, transito etc.
Placa indicando o uso de farol baixo no interior do túnel
Sinalização na entrada do túnel (geralmente no fecho da abóbada). 
Em cima de cada faixa da pista, farol verde ou vermelho, este último indicando a eventual interrupção da faixa. No mesmo farol, setas verdes horizontais indicando quais faixas permitem o transito de lado da faixa interrompida.
Sinalização no interior do túnel (geralmente no alto da abóbada). 
Farol como item acima, a cada 300 a 500 m.
Placas nas paredes acima da passarela, indicando a posição e o número dos postos SOS
Sinalização na saída do túnel (horizontal no alto da abóbada ou vertical na parede).
Letreiro luminoso indicando as condições meteorológicas fora do túnel, por exemplo: Devagar neblina, 40 km ou Devagar chuva, 60 km etc.
Sinalização fora do túnel
Placa indicando a velocidade máxima permitida na rodovia
13.03 - Iluminação
A iluminação deve permitir duas adaptações dos olhos dos motoristas devido á grande variação de luminância fora e dentro do túnel:
Durante o dia, os olhos de um motorista são adaptado à alta luminância do céu aberto ((8.000 cd/m² ( 100.000 lux). No início do túnel, uma luminância de 10% da externa, ou seja 800 a 1000 cd/m² é suficiente para o motorista enxergar eventuais obstáculos. O comprimento desta zona limiar é de 60 m para velocidade de 80 km/h. A partir do final da zona limiar até a baixa luminância do interior do túnel, são necessários em média 15 segundos para os olhos se adaptarem. O comprimento do trecho de transição será portanto de 300 m aproximadamente. No interior do túnel pode ser mantida uma luminância de 15 cd/m² (Fig.18.2). Na saída do túnel a adaptação é rápida, porém é mantida a iluminação simétrica no caso que o túnel seja de duas mãos ou, no caso de túneis duplos, para permitir no túnel desimpedido o trânsito de duas mãos em caso de interrupção num dos túneis.
Durante a noite a situação é revertida. A iluminação do início do túnel e da zona limiar será reduzida e parcialmente desligada (Fig.18.1). 
O nível de luminância nos diversos trechos de túnel é comandada por um soft que recebe informações de fotômetros oportunamente instalados na boca dos túneis. 
A melhor iluminação é obtida com lâmpadas fluorescentes de sódio, hermeticamente fechadas, facilmente acessíveis e de fácil manutenção e troca.
Uma iluminação de emergência poderá ser feita ligando cada décima luminária a um conversor de baterias no caso de uma falha na rede. Se a interrupção for de maior duração, o sistema de emergência deverá ser alimentado por um gerador diesel.
13.04 - Ventilação
Todos os túneis mais comprido de aproximadamente 150 a 200 m devem ser ventilados para eliminar gases
e fumaça. Conforme Fig.19, a ventilação pode ser:
longitudinal, com pares de ventiladores tipo turbina, situados na abóbada a distância apropriada (100 a 200 m). Os ventiladores são freqüentemente reversíveis (com inversão da rotação ou do ângulo das pás) para compensar eventuais reversões de trânsito. A regularem da quantidade de ventilação necessária é feita ligando o desligando um certo número de pares de ventiladores e, em alguns tipos de ventiladores, aumentando ou diminuindo a velocidade de rotação. O comprimento máximo possível de ventilar com este método é de aproximadamente 1000 m.
em túneis mais compridos de 1000 m utiliza-se a ventilação transversal, onde um forro falso acima da abobada é dividido em 2 septos. Um septo destina-se à insuflação de ar puro e o outro à aspiração do ar poluído. Na boca do túnel são situados os ventiladores centrais com torres de exaustão para o ar poluído e de aspiração do ar puro. A regulagem da quantidade de ventilação necessária é feita ligando o desligando um certo número de ventiladores e aumentando ou diminuindo a velocidade de rotação.
Os fatores que influem sobre o dimensionamento da ventilação são os seguintes:
volume e composição do tráfego (carros, caminhões etc.)
teor máximo de CO permitido (normalmente 100 ppm)
opacidade do ar (causada por fumaça de motores diesel)
efeito pistão do trânsito (senso único ou mão dupla)
direção e força dos ventos predominantes
possíveis diferenças de temperatura entre as bocas
inclinação do túnel
A concentração de CO é registrada em pontos de medição situados geralmente a 100 m das bocas e a 200 m de distância entre os pontos no interior do túnel, alternativamente, em nichos nas paredes do túnel. Os analisadores de gás são colocados nos nichos nas paredes, juntamente com transmissores de sinal de índice de opacidade. Fora de cada boca do túnel são situadas pequenas estações meteorológicas registrando intensidade e direção do vento e a temperatura em cada boca. Os dados dos nichos e das estações são enviados a uma central de controle onde um computador, com soft específico, otimiza a intensidade da ventilação (e eventualmente também a direção). 
13.05 - Telefonia de emergência
Na mesma posição dos nichos de medição, mas em posição intermediária entre os pares de ventiladores (para evitar a interferência do ruído dos ventiladores) serão instalados telefones de emergência (com microfones fixos) para comunicar eventuais acidentes à central de controle. Os telefones podem ser de tipo comum ou, mais modernamente, radiotelefones. Estes últimos não estão sujeitos as interrupções por fiação danificada (por exemplo em caso de incêndio) mas sofre de todas as desvantagens da radiofonia, como limitação de faixa, dificuldade de transmissão em topografia acidentada etc.
13.06 - Sistemas antincêndio
Os incêndios em túneis rodoviários não são infreqüentes. Estatísticas européia (Suíça) indicam uma média de 0,5 a 1,5 incêndios por ano, dependendo do túnel. Para detectar rapidamente os incêndio é instalado na abóbada um cabo com células termosensíveis a cada 10 m. As células registram aumentos rápidos de temperatura e enviam um alarme á central. A central por sua vez deve imediatamente interromper a entrada no túnel, sinalizando vermelho nos faróis acima das pistas. Para evitar sérios acidentes aos motoristas que já entraram, a ventilação deve ser programada para insuflação máxima no sentido jusante do acidente, mesmo que esta operação alimente o incêndio de oxigênio. Os motorista jusante já saíram do túnel, Fig.20. 
Todos os túneis devem também ser providos de hidrantes, colocados nos mesmos nichos dos telefones. A captação de água poderá ser feita ou da rede pública para túneis urbanos, ou da uma pequena represa de um riacho a 20 - 30 m de altura acima do túnel. Na falta de riacho em local apropriado deverá ser construída uma cisterna com capacidade mínima de 100 m³. Deverá sempre ser consultado o corpo de bombeiros mais próximo. 
Nos mesmos nichos dos telefones e dos hidrantes deverá ser guardado um extintor de incêndio de tamanho grande, para rápidas intervenções. Para evitar roubos ou vandalismo. 
13.07 - Abrigos SOS
Os postos SOS são os nichos, situados acima da passarela a uma distância de ( 200 m, em posição intermediária entre os ventiladores. Nestes postos estão colocados o telefone de chamada de emergência, os hidrantes e o extintor. Os postos deverão ser claramente sinalizados com placa SOS e numerados para uma mais rápida localização após um telefonema. A Fig. 21 indica dois tipos de posto, cabina e armário fixo na parede. 
13.08 - Controle televisivo
O controle do trânsito com aparelhos televisivos é utilizado nos túneis rodoviários mais importantes. Este controle inclui os trechos principais da rodovia, as vezes 80 e mais km. O aparelho televisivo, suspenso na abóbada, tem possibilidade de aproximar com zoom um detalhe específico da rodovia o do túnel para controle, Fig.22. Os aparelhos enviam sinais aos monitores da central de controle, permitindo o controle visual. Os monitores podem ser programado a emitir um sinal quando a imagem de um carro pára no visor, permitindo ao operador verificar em detalhe com o zoom do televisor o motivo da parada.
13.09 - Estação de controle
A estação de controle é situada num prédio apropriado fora do túnel e pode supervisionar túneis e trechos de rodovia (até 80 km ou mais) conforme necessidade. Freqüentemente a estação é conjugada com postos policiais. Na estação são recebidos e processados todos os sinais enviados pelas aparelhagem acima. A sinalização é mudada manualmente ou conforme programa, por exemplo velocidade em função das condições atmosféricas, a iluminação é acionada pelo programa, juntamente com a ventilação e os valores podem ser lidos num monitor e alterados manualmente, se for o caso. Os sistemas antincêndio disparam alarme (cabo termosensível) e automática ou manualmente disparam a potência máxima dos ventiladores na direção do trânsito. Os telefones de emergência são atendidos pelo operador para as devidas providências (chamadas dos bombeiros, ambulâncias etc.). A retirada dos extintores dos postos SOS aciona um alarme na central, a televisão permite localizar o posto e com zoom observar a razão da retirada. Finalmente o controle televisivo permite monitorar o trânsito e também alertar automaticamente sobre eventuais carros parados na pista. Um exemplo de Central de Controle é mostrado na Fig.23.
13.10 - Incidentes
A título de exemplo, indicamos na Fig.24 uma estatística de possíveis incidentes em túneis rodoviários. Esta estatística dos últimos dois anos foi elaborada nos novos túneis construídos na Espanha pela comunidade européia, provavelmente os túneis mais modernos da Europa. 
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BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
Curt Herrman 			Manual de perfuração de Rocha
					Editora Polígono - 1968
Ricardo Hélio de Souza & 	Manual de Escavação
Guilherme Catalani		Pini Editora - 1990	
Ulf Langefors			Modern Technique of Rock Blasting
					Wiley & Sons – 1968
					
Ulf Langefors			La volatura de rocas
					Wiley & Sons - 1970
Carlos L. Jimenes et al.		Drilling and blasting of rocks
					AA Balkema – 1995
Carlos L. Jimenes			Manual de Túneles
					Entorno Gráfico - 1997
Tamrock				Handbook of Surface drilling and blasting
					Handbook of Underground Drilling
Gardner Denver			Rock Drilling Data 1986
Atlas Copco				Manual Atlas Copco 1984
Sandvik Coromant			Rock Drilling Manual 1985
ICI Explosives			Manual of explosives 1990
Du Pont				Blaster’s Handbook 1980
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