Túneis Final

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SUMÁRIO
61. Introdução	
1.1 Histórico	6
1.2 Conceito	7
2. Influência dos Fatores Geológicos em Túneis	8
2.1 Prospecção Geológica e Geotécnica	8
2.2 Fatores Condicionantes	10
3. Fatores Geológicos e suas Influências	10
3.1 Posição das Camadas de Rochas a Serem Atravessadas	10
4.Outros fatores correlacionados aos geológicos:	15
4.1 Condições hidrogeológicas	15
4.2 Gases e temperatura:	17
5. Métodos de Escavação	17
5.1 Métodos de escavação em materiais duros	18
5.1.1 Método tradicional	18
5.1.2 Método da couraça – “shields”	20
5.1.3 Couraças com escavação manual:	22
5.1.4 Couraças semi-mecanizadas:	23
5.1.5 Couraças mecanizadas:	24
5.2 Métodos de escavação em materiais moles	24
5.2.1 Método de Construção a Céu Aberto – “cut-and-cover”	24
5.2.2 O Novo Método Austríaco de Túneis- “ NEW AUSTRIAN TUNNELING METHOD”(NATM)	26
6. Estudo de Caso (Estrato A2)	29
7. Conclusão	30
8. Referências	31
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1. Introdução
1.1 Histórico
A construção de túneis ocorre desde a história antiga, no Egito por exemplo, foram encontrados túneis com cerca de 150m de comprimento, também em Roma foram constatadas aberturas de túneis na mesma época, além disso, descobriu-se que os romanos se utilizavam de técnicas de dilatação fissuras por variação de temperatura, ou seja, eles aplicavam calor nas rochas encontradas no local e as resfriava rapidamente afim de partí-las. Nos casos das rochas calcárias, o elemento resfriador utilizado era o vinagre, já que o mesmo auxiliava não apenas na reação física como também na reação química (CHIOSSI, 1983).
O túnel sob o rio Eufrates na antiga Babilônia, construído há a 4 mil anos com 1km de comprimento e secção de 3,6 largura e 4,5m de altura é um dos casos históricos antigos, soma-se a ele a construção dos túneis dos aquedutos romanos de 1800 anos, os quais foram reconstruídos em 1925 e são usados atualmente (ver imagem 01).
Já na era Medieval, alguns exércitos atacavam furtivamente castelos inimigos através de túneis escavados por utensílios manuais (MOREIRA, 2006).
Entre a França e a Itália, no Mont Cenis também foi encontrado um túnel, esse datado de 1857 e executado através de utilização de dinamites. O seu comprimento tem 12,8km e uma escavação de 610mil m3 de material rochoso. Além da presença em aquedutos, os romanos também utilizavam desse tipo de construção para a remoção dos efluentes da cidade.
Contudo, antes da utilização das dinamites era utilizado Nitroglicerina (ver imagem 02) na explosão para túneis, bem mais perigosa do que a primeira, a qual foi descoberta por Alfred Nobel em 1867.
Já o primeiro registro do uso do “shield” (equipamento de couraça perfurador com tamanho de diâmetro equivalente ao da secção a ser escavada) data de 1869, em Londres e partir dessa inovação pôde-se planejar as linhas de metrôs da própria Londres, de Leningrado e de Moscou.
No Brasil, apenas em 1948 geólogos estrangeiros foram convocados para a construção de um túnel no Rio de Janeiro.
1.2 Conceito
Segundo Chiossi (1987), são considerados túneis as estruturas não somente aquelas subterrâneas que foram construídas sem atingir a superfície, mas também aquelas escavações iniciadas a partir da superfície e posteriormente reaterradas, O objetivo dessas construções é de possibilitar a passagem através de obstáculos, como elevações, rios ou áreas densamente povoadas, que dificultam a evolução da cidade e sociedade. Excetuam-se apenas os túneis utilizados em mineração. Frequentemente, os túneis também são usados em apoio à construção de barragens para desviar a água que será armazenada. Posteriormente, eles acabam sendo utilizados para transporte de água dos reservatórios até a casa de máquinas (túneis de adução).
2. Influência dos Fatores Geológicos em Túneis
2.1 Prospecção Geológica e Geotécnica
 
	Deve ser realizado o reconhecimento do subsolo, lembrando sua alta importância no desenvolvimento do projeto do túnel. O subsolo influencia diretamente nas decisões, planejamento, projeto, construção, custo, prazos, tecnologia de execução e análise de risco. Na fase dos estudos preliminares, os trabalhos devem ser desenvolvidos inicialmente com base em informações existentes e vistorias de campo, conforme as Instruções de Projeto de Estudos Geológicos IP-DE-G00/001 e de Estudos Geotécnicos IP-DE-G00/003. Os estudos e as análises geológicas e geotécnicas devem ser desenvolvidos nesta fase com o objetivo de identificar os principais tipos de maciço que o túnel deve interceptar ao longo do seu traçado e os eventuais riscos que eles possam oferecer à obra. Na falta de dados existentes, ou caso necessário, devem ser realizadas prospecções Geológicas e geotécnicas em quantidade e confiabilidade suficientes, compatíveis com a fase de estudo. As prospecções devem permitir a coleta de informações suficientes para a previsão inicial dos métodos construtivos, da produtividade nas escavações e dos custos, possibilitando a seleção segura do melhor alinhamento (SÃO PAULO, 2005).
	A escolha do alinhamento básico de um túnel é governada primeiramente pelos interesses de trafego e transporte. A locação exata é controlada pelos fatores geológicos e hidrológicos particulares da área do túnel. A tendência para a implantação de um alinhamento de túnel é mantê-lo o mais reto possível, não só por seu percurso menor, custos inferiores, melhor visibilidade, mais também pela simplificação da construção e de sua locação topográfica. A fase mais importante dos trabalhos preliminares para túneis é a exploração cuidadosa das condições geológicas. A locação geral de um túnel, apesar de governada pelos interesses econômicos e de tráfego, somente é definida quando são definidas as condições geológicas (MARANGON, 2007).
Imagem 03 – Influência dos condicionantes geológicos no traçado. 
Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
	O reconhecimento geológico é feito através de investigações superficiais, complementadas com sondagens espaçadas adequadamente, as quais fornecem as informações para o anteprojeto preliminar. 
	Quando possível, a locação de um túnel deve ser acima do nível da água, caso contrário, deve ser esperada a entrada d’água através do teto e das paredes laterais. Em certas condições, pode ser necessária à aplicação de métodos especiais à construção, como o da couraça, ou a aplicação de rebaixamento do nível d’água, etc.
Imagem 04: Três locações diferentes de túneis, relativas à posição do nível d’água. 
Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
2.2 Fatores Condicionantes
 
	Devem ser preliminarmente identificadas as principais restrições técnicas que possam afetar significativamente os custos, apresentar grandes riscos de engenharia ou inviabilizar o túnel, tais como: proximidade com interferências e estruturas superficiais ou subterrâneas que possam sofrer danos causados por deslocamentos induzidos. Exemplos: adutoras, canalizações, gasodutos, bases de equipamentos, redes de alta tensão, reservatórios etc.; condições geológicas, geotécnicas e hidrológicas que coloquem em risco a segurança da execução ou operação do túnel, tais como: grandes instabilidades de maciço e cursos d’água; proximidade com reservatórios ou dutos de produtos líquidos que possam sofrer danos e provocar fluxos indesejáveis para dentro do túnel. Quando identificada qualquer interferência que se enquadre em um destes casos ou em outros tipos de riscos, devem ser realizadas avaliações de risco, viabilidade e custo de transposição ou eventual remanejamento da interferência (SÃO PAULO, 2005).
3. Fatores Geológicos e suas Influências
3.1 Posição das camadas de rochas a serem atravessadas
	
	Existem vários fatores geológicos que influenciam a construção de um túnel. Um dos mais típicos é a posição das camadas de rocha a serem atravessadas durante a perfuração. As camadas podem ser maciças, inclinadas, verticais, horizontais ou dobradas, por exemplo. 
	Quando o material que se precisa atravessar para a construção de um túnel é composto por apenasum tipo de rocha, fica mais barato, rápido e simples o projeto. Sendo assim, as rochas magmáticas, por poderem ser encontradas em forma maciça, deixam a situação mais favorável do que um local repleto por rochas sedimentares ou metamórficas com várias camadas, por exemplo. Quanto mais finas forem as camadas de diferentes tipos de rochas, mais difícil e caro se torna o projeto. Além disso, também é importante observar a direção e mergulho das camadas.
	Caso as camadas de rocha se encontrem de uma maneira inclinada, a locação do túnel é feita com relação à direção das camadas (a depender também das condições topográficas do terreno), como ilustra a imagem a seguir.
Imagem 05: Ilustração de diferentes posições de túneis em relação à camadas de rochas inclinadas.
Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
	No caso de as camadas serem verticais, elas podem se apresentar de duas formas gerais. As construções de túneis paralelos às camadas são feitos em condições com pressão favorável, enquanto se os túneis forem perpendiculares, devem-se esperar maiores pressões das rochas, dificultando a construção.
Imagem 06: Ilustração da posição de túneis em relação à camadas verticais.
Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
	Em relação a estratificações horizontais, se a camada for relativamente espessa, ela é favorável a pequenas escavações. Isso se dá pelo fato de que a camada, sendo grossa, consegue cobrir de uma forma segura essas pequenas escavações, quase que funcionando como uma viga. Por outro lado, quando a escavação é larga e as camadas são finas, a tendência é que se forme uma secção irregular no túnel, dificultando a sustentação. Isso acontece principalmente em camadas fissuradas.
Imagem 07: Ilustração da variação de camadas horizontais na construção de um túnel.
	Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
	Em relação a camadas dobradas, o que se altera é a pressão em diferentes partes do túnel. Ele sofre aumentos e diminuições de pressões no centro ou nos extremos a depender do tipo de dobramento.
Imagem 08: Ilustração da variação de pressão ao longo de túneis com diferentes tipos de dobramentos.
Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
	Ainda, a direção predominante do plano de estratificação é importante na determinação do comportamento do maciço em relação à escavação e dos tipos de escoramento e tratamento. A seguir, segue um esquema com seis posições de túneis em relação à estratificação.
IMAGEM 09: Posições de túneis em relação à estratificação
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Fonte: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis
	A situação 1 apresenta um túnel nas mesmas camadas horizontais. É uma situação desfavorável, pois há o risco de desplacamento do teto por causa da força de flexão.
	A situação 2 corta camadas diferentes, mergulhantes, o que também causa uma situação desfavorável devido ao descalçamento das placas de rochas (também conhecido como placa bailarina) ao longo da escavação, causando desmoronamentos.
	A situação 3, onde o túnel atravessa camadas verticais diferentes, por sua vez, mostra uma condição favorável, pois não há descalçamento das placas de rocha na escavação.
	Na situação 4, o túnel atravessa as mesmas camadas mergulhantes. A situação é desfavorável no pé-direito do lado direito e favorável no pé-direito do lado esquerdo. Esse tipo de situação exige uma espessura assimétrica da abóboda de concreto armado.
	Na 5ª situação, o túnel corta as mesmas camadas verticais e, apesar de a pressão das rochas serem menor que na 3ª situação, ela é desfavorável a medida que há o risco das lajes serem descalças durante a escavação. Por outro lado, o desmoronamento é menor do que quando as camadas se apresentam de forma horizontal.
	Na última situação, o túnel atravessa camadas mergulhantes duas vezes e a situação é desfavorável no teto do pé-direito esquerdo e favorável no pé-direito lado direito.
4.Outros fatores correlacionados aos geológicos:
4.1 Condições hidrogeológicas
A presença de água no solo onde será feita a construção de túneis é algo extremamente relevante no levantamento e execução do projeto. A presença de água nas proximidades do túnel vão influencia tanto na permeabilidade/ drenagem no túnel e arredores (o que diz respeito, também, aos processos de infiltração), como também é responsável por pressões exercidas sobre a superfície dos túneis. (CHIOSSI, 1983)
	Sempre que for possível, um túnel deve ser construído acima do nível de água do terreno, pois assim, é reduzida a possibilidade de ocorrência de problemas decorrente dos fatores anteriormente citados, e com isso, simplifica-se o projeto da obra. Porém, nem sempre isso é possível, e quando um túnel é construído sob um nível de água, ou mesmo atravessa transversalmente o lençol subterrâneo, alguns cuidados devem ser tomados.
Quando é inevitável a construção do túnel acima do nível de água, as pressões exercidas pela água podem chegar a danificar a sua estrutura, como também, a depender da permeabilidade do solo e do material utilizado na construção da obra, a água infiltrará pelo solo, entrando em contato com a construção, gerando assim uma já esperada infiltração nas paredes. Alguma quantidade de infiltração já é aguardada quando se implanta uma obra como essa numa posição inferior à água subterrânea, devido à porosidade do concreto e a pressão que ela está sofrendo pelo líquido (pressão essa que diminui com a infiltração do líquido). Mas essa infiltração, que se inicia de forma branda, pode alcançar níveis que certamente prejudicarão a obra como um todo. A depender do local, o solo pode conter materiais que dissolvidos na água tornam-se agressivos à estrutura, e assim, ocasionem fissuras, falhas e cavidades no túnel, fatos extremamente indesejados.
	Para evitar esse tipo de acontecimento, são utilizados métodos de construção como o da couraça e rebaixamentos do nível dos lençóis freáticos. (CHIOSSI, 1983)
Couraça (Shield): Método de escavação mecanizada, auxiliada ou não pela escavação manual, que consiste numa escavação com escoramento feito com macacos hidráulicos que contém as pressões exercidas nas superfícies escavadas e regula a compressão no solo (KUGUELLE, 2004).
Imagem 10: Tuneladora usada no método shield
Fonte: www.transit.govt.nz
Rebaixamento do lençol freático: é uma forma de condicionamento do maciço para que a construção seja realizada com menores riscos. Como o próprio nome já diz, consiste no rebaixamento do nível de água, para que essa água subterrânea não venha a causar nenhum dano à obra. Esse condicionamento gera um aumento relativo da pressão efetiva no solo, o que pode gerar recalques indesejados desse líquido quando em presença de camadas compressíveis, ou por erro de dimensionamento e implantação do projeto. Por isso é conveniente a instalação de medidores de nível de água em pontos estratégicos para que as variações sejam acompanhadas e compará-lo com o previsto no projeto , pois em muitas situações o rebaixamento pode não se comportar da forma esperada no projeto. Algumas técnicas utilizadas para o rebaixamento do lençol freático são o bombeamento direto ou esgotamento de vala, o rebaixamento com ponteiras filtrantes, à utilização de câmara de vácuo e bomba de vácuo e o rebaixamento com injetores (SOUZA, 2003).
4.2 Gases e temperatura:
São elementos importantes para a segurança e saúde dos trabalhadores. Estão intimamente ligados ao grau geotérmico, que expressa o aumento da temperatura em função da profundidade, o que vai influenciar na temperatura em que os operários irão trabalhar e nos gases que irão encontrar pelo caminho, e que consequentemente podem inalar ou até mesmo por apenas entrar em contato, ter sua saúde posta em risco. Gases como CO2 CH4 podem ser encontrados em regiões de depósitos orgânicos, e os gases H2S e SO2, em regiões de depósitos orgânicos ou vulcânicos. Todos eles possuem propriedades que põem em risco a saúde dos trabalhadores e consequentemente de quem usufruir rotineiramente daobra. (CHIOSSI, 1983)
5. Métodos de Escavação
	Como citado anteriormente, a construção de túneis é bastante delicada devido a todos os aspectos e riscos que a obra oferece, e por isso, tem de ser ter muita cautela na forma de fazê-lo. Para tal, é de fundamental importância o reconhecimento do local, e tendo o domínio de tais informações, se podem escolher o melhor tipo de escavação para ser executada na determinada obra.
	Além do tipo de material, tem de se ter em conta também outros aspectos, como o nível d’água, a direção das camadas, a existência ou não de fraturas, entre outras coisas. Sem dúvida um túnel em linha reta seria mais viável, evitaria maiores complicações, mas isso nem sempre é possível e viável. Uma fratura, por exemplo, seria um grande impedimento, fazendo com que o túnel tenha que ter um pequeno desvio, de modo a se ter maior viabilidade, pois a passagem por essa fratura seria extremamente desvantajosa, em todos os sentidos. (CHIOSSI, 1983)
	Tendo todos esses aspectos em mente, se pode decidir o projeto do túnel, e assim começar a sua escavação, que pode ser feita de diversos tipos. Os mais utilizados, e que servem como base para outros adjacentes, são os que serão citados a seguir. Para facilitar a compreensão, foram divididos em duas categorias: Métodos de escavação em materiais duros e métodos de escavação em materiais moles. 
5.1 Métodos de escavação em materiais duros
5.1.1 Método tradicional
	Como o próprio nome diz, foi um dos métodos mais utilizados, principalmente quando não se tinha a tecnologia de atualmente, é consiste num processo basicamente manual, que para isso, requer a utilização de um número considerável de trabalhadores. Além do mais, se fosse feito apenas uma etapa de cada vez, a escavação levaria anos, e por isso, são estabelecidas estrategicamente várias frentes de trabalho, de modo há adiantar um pouco a obra.
	Esse método consiste, a princípio, da perfuração de pequenos furos, com marteletes, para a colocação de explosivos, estrategicamente posicionados para proporcionar uma abertura que não comprometa o contorno. Essa perfuração vai depender de alguns fatores, como as condições topográficas do local, a dureza da rocha, a profundidade do furo, a dimensão da obra, entre outros fatores. É necessário se ter essas informações para que se escolha o melhor equipamento para a escavação, de modo que torne o processo o mais viável e mais adequado possível. (MARANGON, 2007)
IMAGEM 12 – Antigo escoramento de madeira 
Fonte: http://www.vintag.es/, 2014
	Feita a detonação, um sistema de ventilação e limpeza é posicionado para a remoção do detrito e da poeira, para que o trabalho possa seguir. É de essencial importância para a obra, garantindo ar puro para os trabalhadores, que por vezes sentem certo mal-estar durante a escavação, já que o local, por já estar parcialmente escavado, naturalmente possui menor ar disponível do que eles são acostumados. 
Além da ventilação, é feita a retirada da água de infiltração, se existir. Esse nível d’água, por sinal, é algo para se levar em conta na escolha do traçado, pois trabalhando em um local a seco, além de aperfeiçoar o cronograma da obra, já que se evita ter de interromper a escavação para corrigir infiltrações e se retirar a água, economiza-se consequentemente dinheiro, até porque uma rocha menos úmida vai ter uma resistência melhor, e assim, precisará de menos escoramentos no seguimento do túnel. 
	Existem, também, outras maneiras para esse avanço, que não seja a escavação total, que é o trabalho com a seção completa do túnel. É comum o uso de galerias, que são pequenos túneis, onde o avanço delas vai proporcionar o conhecimento de qualquer zona desfavorável mais a frente, assim como o nível d’água, evitando maiores surpresas mais adiante. Além do mais, pode se economizar em explosivos, e se teria facilitado o escoramento do teto, mas nem tudo são flores. Os custos dessas galerias são relativamente altos, por serem feitas manualmente, e também podem atrasar o avanço do túnel principal, se o término da galeria demorar mais do que o esperado.
Imagem 13: Exemplo de galerias
Fonte: Marangon, 2007
	Voltando ao processo, após a retirada dos detritos e da água se houver, é feito os escoramentos, tanto no teto quanto para as paredes laterais, para garantir a segurança necessária para a obra avançar sem maiores perigos. Feito isso, se terá um ambiente de trabalho seguro para a colocação do revestimento, que, depois de curado, vai proporcionar a retirada das escoras, e o avanço do túnel. 
	
5.1.2 Método da couraça – “shields”
O método de construção com couraça é o que traz menores problemas, tanto para o tráfego superficial como para a remoção de interferências. Ele é aplicável em quase todos os tipos de solo, nos moles como nos muito rígidos, acima ou abaixo do lençol freático. Ele se adapta muito bem às mais variadas condições. Para um funcionamento seguro, é necessária a existência de uma altura mínima de terra acima do túnel. De resto, sua profundidade só é limitada quando se trabalha com ar comprimido, abaixo do lençol freático. Mesmo trechos em declive ou em curvas, quando necessários para estradas ou metrôs, não apresentam problemas. (MARANGON, 2007)
Acompanhando-se o desenvolvimento dos últimos dez anos, é possível notar uma evolução nítida a partir da couraça que inicialmente era manual, passando por uma semi-mecanizada até a totalmente mecanizada (imagem 14). Essa evolução se deve primeiramente ao aumento do custo da mão-de-obra. Em segundo lugar, com couraças mecanizadas, obtém-se um aumento na velocidade de avanço, com consequente diminuição de custo. Finalmente, influi a falta de operários especializados para trabalho sob ar comprimido e pelos perigos que existem nesse tipo de trabalho.
 
 Imagem 14: Exemplo de Couraça mecanizada – tatuzão
Fonte: Marangon, 2007
Os recalques esperados na superfície do terreno são de grande importância na consideração da construção dos túneis e do tipo de couraça a usar, especialmente nos centros das grandes cidades. Geralmente não é possível evitar recalques. A dimensão dos recalques pode ser mantida bastante pequena, dentro de limites que não causem danos. Para isso, é preciso conhecer em que locais aparecem e quais as suas causas. Há recalques tanto quando a couraça permanece parada como quando está em movimento. As possíveis causas estão resumidas a seguir, segundo (MARANGON, 2007):
Alívio da tensão no solo, na frente de trabalho, devido a um insuficiente escoramento;
Escavação excessiva na frente de trabalho;
Deformação da couraça, por exemplo, sob o peso do solo (o que geralmente só acontece no início da escavação) ou por danos causados por obstáculos existentes no solo;
Compactação do solo no avanço da couraça pela resistência ao avanço e por forças de cisalhamento na sua parede;
Compactação de solos não coesivos, devido ao efeito de vibração do avanço da couraça ou de máquinas instaladas nas vizinhanças; 
Acomodação do solo no vão livre atrás da couraça;
Desmoronamento do solo, devido à injeção insuficiente de argamassa atrás dos anéis ou utilização da argamassa inadequada;
Deformação dos anéis sob a carga do solo;
Quando há rebaixamento parcial ou total do lençol freático, isso pode provocar recalques, que, contudo, não são decorrentes do emprego da couraça.
Atualmente existem três tipos de couraças: a couraça manual a couraça semi-mecanizada, onde ferramentas, geralmente hidráulicas, são acionadas individualmente por trabalhadores e a couraça totalmente mecanizada.
5.1.3 Couraças com escavação manual: 
Esse tipo de couraça é o mais seguro para resolver todos os problemas, dentro das mais variadas condições. Relativamente ao escoramento do solo na frente de trabalho, usam-se dois sistemas: As plataformas de trabalho são dispostas de modo a permitir que as pessoas trabalhem de pé. A escavação do solo e o escoramento sãofeitos de cima para baixo, sendo que a plataforma de trabalho avança empurrada hidraulicamente. (CHIOSSI, 1983)
O escoramento também é feito com auxílio de macacos hidráulicos. Quando a couraça avança, as plataformas de trabalho e o escoramento ficam parados, isto é, retrocedem relativamente à couraça, regulando-se a compressão do solo por um comando de pressão dos macacos hidráulicos. Isto significa, admitindo-se um trabalho muito cuidadoso, que o solo na frente de trabalho está completamente escorado a qualquer momento e em qualquer fase de trabalho. Esse método clássico, de grande adaptabilidade, pode ser empregado tanto acima como abaixo do nível do lençol freático (com ar comprimido).
Imagem 15: Exemplo de couraça com escavação manual 
Fonte: Marangon, 2007
	5.1.4 Couraças semi-mecanizadas: 
	É basicamente constituída do procedimento anterior, apenas se tem uma maior eficiência devido ao uso de algumas máquinas para racionalizar e agilizar alguns serviços manuais por máquinas adequadas, seja na construção ou para simples transporte de materiais, sendo todas essas máquinas operadas individualmente por operários. 
	Um exemplo disso se dá na imagem 16 abaixo, que consiste em duas pás mecânicas sobrepostas, operadas devidamente por trabalhadores. O solo adiante pode ser a qualquer momento escorado total ou parcialmente por chapas de aço, mas tem seu escoramento propriamente dito normalmente feito por macacos hidráulicos, ajustados conforme se necessita. 
Imagem 16: Máquinas de auxílio na escavação
Fonte: Marangon, 2007
5.1.5 Couraças mecanizadas: 
	Nesse último tipo, sem dúvida o mais eficiente, as couraças fazem todo o trabalho, desde a escavação, quanto ao transporte dos detritos, já que ela tem uma esteira para tal fim. Todas as instalações auxiliares, como esse correio mesmo, por exemplo, são feitas previamente, ou até mesmo em um reboque, para que se possa obter um avanço contínuo da escavação, sem tantas interrupções. 
Imagem 17: Sistema de couraça mecanizada.
Fonte: www.techne.pini.com.br, 2006
5.2 Métodos de escavação em materiais moles
5.2.1 Método de Construção a Céu Aberto – “cut-and-cover”
Cut-and-cover é um método simples de construção de túneis rasos onde uma trincheira é escavada e cobertas de novo com um sistema suporte de sobrecarga forte o suficiente para suportar a carga do que está a ser construído acima do túnel. No método a céu aberto, o túnel propriamente dito tem uma secção transversal retangular para duas ou mais vias, estando sua base geralmente 10 m a 20 m abaixo da superfície e tendo em consequência um reaterro de 4 m a 14 m de altura. (MARANGON, 2007)
Imagem 18: Sequência construtiva de um túnel de seção quadrada, executado a partir de escavação a céu aberto (cut-and-cover). Fonte: Chiossi, 1983
Através da imagem 18, pode ser explicado o processo construtivo do túnel com o método cut-and-cover, onde desvia-se sempre um trecho do tráfego onde a área subterrânea correspondente será escavada (mantendo o tráfego nos outros trechos do projeto). Por um momento interrompe-se o tráfego totalmente para a escavação ao longo de onde será o túnel, depois é feita a concretagem, o recobrimento da parte superior ao túnel e então, posteriormente, é realizada a liberação para utilização do túnel.
Imagem 19: Resumo prático da execução do túnel pelo método cut-and-cover. Fonte:<http://www.metro.sp.gov.br/tecnologia/construcao/subterraneo.aspx>. Acesso em: 23/11/2015
	 Duas formas básicas do método cut-and-cover de tunelamento estão disponíveis, segundo (CHIOSSI, 1983):
Bottom-up method (Método de baixo para cima): A trincheira é escavada com apoio no solo, se necessário, e o túnel é então construído. O túnel pode ser de concreto pré-moldado, arcos pré-moldados, ou arcos de aço onduladas, nos primeiros dias geralmente são utilizados alvenaria. A trincheira é então cuidadosamente cheia de novo e a superfície é “refeita” (recoberta).
Top-down método: muros de suporte laterais e vigas de nivelamento são construídos a partir do nível do solo por métodos como suspensão ou empilhamento contínuo. Em seguida, uma escavação rasa permite fazer o teto do túnel de vigas pré-moldadas de concreto. A superfície é então refeita, exceto para as aberturas de acesso. Isto permite restabelecimento precoce de estradas, serviços e outras características da superfície. A escavação em seguida, tem lugar sob o teto do túnel permanente, e a laje de base é construída.
5.2.2 O Novo Método Austríaco de Túneis- “ NEW AUSTRIAN TUNNELING METHOD”(NATM)
A introdução dos chumbadores aplicada contra a face da rocha imediatamente após o fogo e o uso do concreto projetado como método de escoramento e proteção superficial pode ser considerado como os dois mais importantes progressos na prática de execução de túneis. 
Novos métodos de execução de túneis baseados nesses meios de escoramento do túnel foram desenvolvidos nas últimas décadas. Entre eles, o N.A.T.M. tem se tornado cada vez mais importante, especialmente no campo de execução de túneis em rocha mole e em solo. (MARANGON, 2007)
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 esta atuando 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. (KUGUELLE, 2004)
A principal característica no NATM é o uso de uma camada delgada de chumbadores que é aplicada a uma superfície da rocha adjacente. Tão cedo seja possível depois de aplicado, esse revestimento em concreto projetado aberto é fechado no fundo por meio de um “ïnvert” (arco invertido). Se necessário, um revestimento permanente pode ser instalado uma vez atingido o equilíbrio.
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. (KUGUELLE, 2004)
Quando uma cavidade é aberta pelo avanço do túnel, o estado de tensões na massa rochosa é perturbado e elevados esforços são induzidos na vizinhança da cavidade. Consequentemente, diferenças de tensões podem surgir as quais frequentemente excedem a resistência da massa rochosa adjacente. Os danos à rocha são mais ainda acentuados pelo desmonte a fogo, e como resultado disso a rocha tende a fraturar na vizinhança da abertura. A rocha fraturada pode suportar somente cargas limitadas, portanto a região de tensões elevadas induzidas sai à superfície do túnel e se desloca para a massa rochosa adentro. 
A principal vantagem do NATM é que permite que o escoramento seja aplicado à rocha imediatamente atrás da face em avanço. Esse escoramento aumenta notavelmente a resistência dessa rocha, enfraquecida potencialmente pelo alívio de tensão e pelo desmonte a fogo. Ainda mais, o escoramento promove uma vedação imediata que evita a deterioração da rocha pela ação do tempo. (MARANGON, 2007).
Assim, quando a face do túnel avança mais, e a rocha fica exposta às tensões induzidas totais, a resistência da mesma é muito maior que teria caso outras formas de escoramento fossem instaladas mais tarde, ou que recebessem as cargas um tanto tarde, se utilizadas. 
Os princípios básicos do NATM podem ser mais bem ilustrados comparando-se a mecânica das rochas de túneis, escorados com esse método e com os antigos. Ao passo que todos os métodos mais antigos de escoramento temporário, sem exceção causam vazios e o afrouxamento através da plastificação de diversos elementos da estrutura de escoramento, uma camada delgada de concreto projetado, às vezes, junto de um adequadosistema de chumbador de rocha, aplicando à superfície da rocha imediatamente após a detonação, evita o afrouxamento e reduz de certo modo a descompressão da massa de rocha adjacente. (MARANGON, 2007).
Embora basicamente o NATM pareça ser bastante simples, essa técnica de execução de túneis é bastante delicada em sua aplicação, especialmente em rocha fraca e saturada. A aplicação correta e bem sucedida desse método requer bastante experiência prática e a íntima colaboração de um geólogo, ou um engenheiro com alto conhecimento geológico, para que sejam aproveitadas ao máximo as possibilidades desse método de execução de túneis, é necessário não somente ter a experiência prática de execução de túneis, mas também é preciso ter um conhecimento profundo das propriedades e do comportamento da rocha.
6. Estudo de Caso (Estrato A2)
7. Conclusão
	Portanto, túneis são estruturas que possibilitam a passagem através de obstáculos sendo estas estruturas subterrâneas e construídas a partir de escavações ou com aterramentos. Na fase de planejamento do túnel é importante avaliar tanto as condições geológicas do local da construção quanto a capacidade de utilização planejada para evitar problemas durante sua construção e uso. 
Com a análise geológica será possível também determinar a locação do túnel adequando-se com as camadas de rochas presentes no terreno de construção sendo necessário avaliar custos e dificuldades da obra já que em cada situação (camadas inclinadas, verticais, horizontais ou dobradas) a pressão do solo sobre o túnel muda e, portanto, o custo e os riscos.
Outro fator que é necessário estudo, são as condições hidro geológicas do terreno. A presença de água influencia diretamente na drenagem e também na pressão exercida sobre o túnel, sendo recomendável a construção do túnel acima do nível da água. Caso não haja possibilidade, há técnicas para diminuir os efeitos como couraça e o rebaixamento do lençol freático. Além disso, a presença de gases tóxicos e uma alta temperatura interna também são fatores de risco principalmente à segurança durante a construção e uso do túnel que deverão ser avaliados previamente.
Após a análise das condições geológicas do terreno, é preciso escolher o método mais adequado de sua construção. Há duas situações para se levar em conta dependendo da geologia do local: caso a escavação ocorra em materiais duros ou moles. Se o local encontrar-se com materiais duros é usado o método tradicional em que ocorre uma escavação quase manual ou também é possível utilizar o método da couraça (“shields”) que é um processo cuja evolução ocorreu recentemente para uma forma totalmente mecanizada. No caso da construção em materiais moles, dois métodos são os mais usados: o Método de Construção a Céu Aberto (“cut-and-cover”) mais usados na construção de túneis rasos onde a superfície é escavada e, então, coberta novamente e o Novo Método Austríaco de Túneis (NAMT) em que é usado o concreto projetado como escoramento e chumbadores aplicados contra a face da rocha imediatamente após o fogo. 
Referências
BANDINI, Annalisa; BERRY, Paolo; BOLDINI, Daniela. Tunnelling-induced landslides: The Val di Sambro tunnel case study.Engineering Geology. Bologna, p. 71-87. 28 set. 2015.
CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia de Túneis. In: CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia aplicada à engenharia. 3. ed. São Paulo: Grêmio Politécnico, 1983. Cap. 18. p. 357-389.
KUGUELLE, Alexandre Bocchio. Métodos construtivos no sistema metroviário de São Paulo-Ênfase para método da couraça-Shields. 2004. 97 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, 2004.
MANTELLI, Fernando Eduardo Alonso. Rochas Sedimentares. São Paulo: Unicamp, 2015.
MARANGON, Márcio. Tópicos em Geotécnica e Obras de Terra. Juiz de Fora: UFJF, 2007.
SÃO PAULO. Departamento de Estradas de Rodagem. Secretaria dos Transporters. PROJETO DE TÚNEL. 2005. Disponível em: <ftp://ftp.sp.gov.br/ftpder/normas/IP-DE-C00-002_A.pdf>. Acesso em: 22 nov. 2015.
SOUZA, Tarso Bueno Batista de. Tratamento de solos para execução de túneis urbanos. 2003. 108 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo, 203.
Imagem 01: Túnel para aqueduto em Roma. Fonte: Peregrina Cultural (Blog)
Imagem 02: Túnel Hoosac em Massachusetts/EUA, construído a partir de escavação com uso de nitroglicerina e ar comprimido no ano de 1867. Fotografia de 1946. �Fonte: MOREIRA, Carlos Manuel da Cruz. Túneis, uma herança ancestral rumo ao futuro.
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